CN212183126U - 一种带软启动的防反接保护电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种带软启动的防反接保护电路，包括电源，采样电阻R1，电阻R2、R3、R4、R5，负载电阻RLOAD，电容C1、C2，稳压二极管D1，三极管Q1、Q2，以及MOS管Q3、Q4；其中，MOS管Q3主要是防止电源反接，MOS管Q4主要是起到软启动和过流关断的作用；调整电阻R5、电容C2的大小则可以设定软启动的时间；调整采样电阻R1的大小，可以限定过流保护的电流值。该电路只用少量分立元器件，将软启动和防反接两种电路整合在一起，又加入了电流保护功能，在保证功能的前提下，有效的降低了硬件成本。具有电路原理，拓扑结构很简单；成本低廉，占用PCB面积少；电流保护无需增加比较器；启动电流小，提高了元器件的使用寿命等优点。

Description

一种带软启动的防反接保护电路

技术领域

本实用新型涉及电子技术领域，特别是涉及一种带软启动的防反接保护电路。

背景技术

在直流供电应用中，由于电子用户存在输入电源接反，使得启动浪涌电流过大以及运行过程中电流过大的可能性；面对该问题，软启动与防反接保护电路将对电子设备具有很好的保护作用，而由于成本及电路设计的复杂性，导致很多设计中，这两种电路独立存在或仅有一种保护电路。

在现有技术中，如图1所示，其电路设计一般采用二极管或MOS管组成防反接，采用热敏电阻与电容，或者热敏电阻与继电器组成软启动，再通过将两种电路整合在一起达到防反接和软启动的目的。目前，现有技术中的技术方案是利用MOS管防反接，通过用电阻和电容组成的充电电路控制另一只MOS管的栅极电压达到软启动的目的。但这种电路设计存在缺点，其利用MOS管防反接，通过由电阻和电容组成的充电电路控制MOS管的栅极电压进行软启动，如果启动过程中出现因负载电流过大乃至负载短路的情况，就不能及时切断输入，同样会对后一级的电路造成损害。

因此，针对现有技术中存在的技术问题，亟需提供一种电路结构简单，成本较低，实时检测母线电流波动且对后级电路起到良好保护作用的带软启动的防反接保护电路。

实用新型内容

本实用新型的目的在于避免现有技术中的不足之处，而提供一种带软启动的防反接保护电路，该电路主要应用于低压直流电路，其电路拓扑结构简单，无需外部控制信号，只需少量分立元器件，能实现实时检测母线电流波动，并具有对后级电路起到良好的保护作用。

本实用新型的目的通过以下技术方案实现：

一种带软启动的防反接保护电路，包括电源，采样电阻R1，电阻R2、R3、R4、R5，负载电阻RLOAD，电容C1、C2，稳压二极管D1，三极管Q1、Q2，以及MOS管Q3、Q4；

所述电源正极接采样电阻R1，采样电阻R1另一端分别接电阻R2、R5；所述电阻R2另一端接三极管Q1的基极，电阻R5另一端接三极管Q2的集电极；三极管Q1的发射极接电源正极，三极管Q1的集电极接电阻R3；所述电阻R3另一端接三极管Q2的基极；三极管Q2的发射极接电源负极；电阻R4一端接三极管Q2基极，另一端与三极管Q2的发射极连接；所述电容C1与电阻R4并联；

所述MOS管Q3的栅极连接在三极管Q2集电极与电阻R5连接线路上；所述MOS管的源极与MOS管Q4的源极连接，MOS管Q4的栅极连接MOS管Q3的栅极；所述MOS管Q3的漏极接三极管Q2发射极；所述MOS管Q4的漏极接负载电阻RLOAD，负载电阻RLOAD的另一端连接在电阻R5与采样电阻R1的连接线路上；

电容C2一端连接MOS管Q3、Q4的源极，另一端接MOS管Q3、Q4的栅极；稳压二极管D1并联在电容C2两端。

以上的，所述稳压二极管D1用于钳制MOS管Q3、Q4的栅源极电压。

优选的，所述稳压二极管D1对MOS管Q3、Q4的栅源极电压的钳制电压为15V。

优选的，所述三极管Q1的型号为MMBT5401。

优选的，所述三极管Q2的型号为MMBT5551。

优选的，所述MOS管Q3、Q4均为N沟道增强型MOS管。

以上的，所述MOS管Q3、Q4的型号均为IRF530。

优选的，所述电源的电压为40V～80V。

以上的，所述电源的电压为60V。

具体的，本技术方案的电路工作原理为：当输入电压正常接入时，部分偏置电流从电源正极流出，经电阻R1、R5、电容C2、MOS管Q3的体二极管回到电源负极，电源通过电阻R1、R5对电容C2进行充电，其中，充电时间由电阻R5与电容C2共同决定，R1是采样电阻，阻值较小，此处可以忽略影响；当电容C2的两端电压，即MOS管Q3、Q4的栅源极电压逐渐升高至阈值电压，Q4工作状态由截止区进入恒阻区，再从恒阻区逐渐进入导通区，在恒阻区时由于MOS管Q4内阻的存在能起到很好的软启动作用。而此时的Q3也将进入饱和导通区，其内部的体二极管被短椄，由于最终的饱和区导通内阻很小，进入稳态后MOS管消耗的功率可以忽略。因稳压二极管D1的存在，MOS管Q3、Q4的栅源极电压将被钳制在15V。

当输入电压极性接反时，MOS管Q3的体二极管反向截止，由于没有电流回路，MOS管Q3、Q4的栅源之间无偏置电压，此时MOS管不能导通，输出端无电压输出。电源正常接入时，负载电流未超过预定值，采样电阻R1上的压降较小，三极管Q1、Q2处于截止状态，整个电路正常对后级电路供电，当负载电流超过预定值，R1上的压降增大，当这个电压增大到三极管Q1的基极与发射极间(即BE间)正向偏置电压时，三极管Q1开始导通，三极管Q2的基极有电流流入，三极管Q2也将导通，此时MOS管Q4的栅极开始放电，当其栅极电压下降至关断电压时，MOS管Q4关断，对负载端的供电回路也被切断。母线电流下降后，采样电阻R1上压降也变小，三极管Q1、Q2恢复截止，MOS管Q4恢复导通，如此反复，最终将负载最大电流限制在预定值以内。

在本电路中，MOS管Q3主要是防止电源反接，MOS管Q4主要是起到软启动和过流关断的作用；调整电阻R5、电容C2的大小则可以设定软启动的时间；调整采样电阻R1的大小，可以限定过流保护的电流值。

在本技术方案中，将N沟道增强型MOS管替换为P沟道增强型MOS管，相关电路作一些调整，也可以实现软启动，防反接，电流保护的功能。

本实用新型的有益效果：

本实用新型提供的带软启动的防反接保护电路，该电路只用少量分立元器件，将软启动和防反接两种电路整合在一起，又加入了电流保护功能，在保证功能的前提下，有效的降低了硬件成本。具有电路原理，拓扑结构很简单；成本低廉，占用PCB面积少；电流保护无需增加比较器；启动电流小，提高了元器件的使用寿命等优点。

附图说明

图1为现有技术中常用带软启动的防反接保护电路拓扑结构示意图；

图2为本实用新型提供了带软启动的防反接保护电路的电路示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明。

如图2所示，本实施例提供了一种带软启动的防反接保护电路，包括电源，采样电阻R1，电阻R2、R3、R4、R5，负载电阻RLOAD，电容C1、C2，稳压二极管D1，三极管Q1、Q2，以及MOS管Q3、Q4；

所述电源正极接采样电阻R1，采样电阻R1另一端分别接电阻R2、R5；所述电阻R2另一端接三极管Q1的基极，电阻R5另一端接三极管Q2的集电极；三极管Q1的发射极接电源正极，三极管Q1的集电极接电阻R3；所述电阻R3另一端接三极管Q2的基极；三极管Q2的发射极接电源负极；电阻R4一端接三极管Q2基极，另一端与三极管Q2的发射极连接；所述电容C1与电阻R4并联；

所述MOS管Q3的栅极连接在三极管Q2集电极与电阻R5连接线路上；所述MOS管的源极与MOS管Q4的源极连接，MOS管Q4的栅极连接MOS管Q3的栅极；所述MOS管Q3的漏极接三极管Q2发射极；所述MOS管Q4的漏极接负载电阻RLOAD，负载电阻RLOAD的另一端连接在电阻R5与采样电阻R1的连接线路上；

电容C2一端连接MOS管Q3、Q4的源极，另一端接MOS管Q3、Q4的栅极；稳压二极管D1并联在电容C2两端。

在本实施例中，所述稳压二极管D1用于钳制MOS管Q3、Q4的栅源极电压。所述稳压二极管D1对MOS管Q3、Q4的栅源极电压的钳制电压为15V。

在本实施例中，所述三极管Q1的型号为MMBT5401；所述三极管Q2的型号为MMBT5551；所述MOS管Q3、Q4的型号均为IRF530；所述电源的电压为60V。

具体的，本技术方案的电路工作原理为：当输入电压正常接入时，部分偏置电流从电源正极流出，经电阻R1、R5、电容C2、MOS管Q3的体二极管回到电源负极，电源通过电阻R1、R5对电容C2进行充电，其中，充电时间由电阻R5与电容C2共同决定，R1是采样电阻，阻值较小，此处可以忽略影响；当电容C2的两端电压，即MOS管Q3、Q4的栅源极电压逐渐升高至阈值电压，Q4工作状态由截止区进入恒阻区，再从恒阻区逐渐进入导通区，在恒阻区时由于MOS管Q4内阻的存在能起到很好的软启动作用。而此时的Q3也将进入饱和导通区，其内部的体二极管被短椄，由于最终的饱和区导通内阻很小，进入稳态后MOS管消耗的功率可以忽略。因稳压二极管D1的存在，MOS管Q3、Q4的栅源极电压将被钳制在15V。

当输入电压极性接反时，MOS管Q3的体二极管反向截止，由于没有电流回路，MOS管Q3、Q4的栅源之间无偏置电压，此时MOS管不能导通，输出端无电压输出。电源正常接入时，负载电流未超过预定值，采样电阻R1上的压降较小，三极管Q1、Q2处于截止状态，整个电路正常对后级电路供电，当负载电流超过预定值，R1上的压降增大，当这个电压增大到三极管Q1的基极与发射极间(即BE间)正向偏置电压时，三极管Q1开始导通，三极管Q2的基极有电流流入，三极管Q2也将导通，此时MOS管Q4的栅极开始放电，当其栅极电压下降至关断电压时，MOS管Q4关断，对负载端的供电回路也被切断。母线电流下降后，采样电阻R1上压降也变小，三极管Q1、Q2恢复截止，MOS管Q4恢复导通，如此反复，最终将负载最大电流限制在预定值以内。

根据上述说明书的揭示和教导，本实用新型所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本实用新型并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对实用新型的一些修改和变更也应当落入本实用新型的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本实用新型构成任何限制。

Claims (9)

1.一种带软启动的防反接保护电路，其特征在于，包括电源，采样电阻R1，电阻R2、R3、R4、R5，负载电阻RLOAD，电容C1、C2，稳压二极管D1，三极管Q1、Q2，以及MOS管Q3、Q4；

所述电源正极接采样电阻R1，采样电阻R1另一端分别接电阻R2、R5；所述电阻R2另一端接三极管Q1的基极，电阻R5另一端接三极管Q2的集电极；三极管Q1的发射极接电源正极，三极管Q1的集电极接电阻R3；所述电阻R3另一端接三极管Q2的基极；三极管Q2的发射极接电源负极；电阻R4一端接三极管Q2基极，另一端与三极管Q2的发射极连接；所述电容C1与电阻R4并联；

所述MOS管Q3的栅极连接在三极管Q2集电极与电阻R5连接线路上；所述MOS管的源极与MOS管Q4的源极连接，MOS管Q4的栅极连接MOS管Q3的栅极；所述MOS管Q3的漏极接三极管Q2发射极；所述MOS管Q4的漏极接负载电阻RLOAD，负载电阻RLOAD的另一端连接在电阻R5与采样电阻R1的连接线路上；

电容C2一端连接MOS管Q3、Q4的源极，另一端接MOS管Q3、Q4的栅极；稳压二极管D1并联在电容C2两端。

2.根据权利要求1所述的防反接保护电路，其特征在于，所述稳压二极管D1用于钳制MOS管Q3、Q4的栅源极电压。

3.根据权利要求2所述的防反接保护电路，其特征在于，所述稳压二极管D1对MOS管Q3、Q4的栅源极电压的钳制电压为15V。

4.根据权利要求1所述的防反接保护电路，其特征在于，所述三极管Q1的型号为MMBT5401。

5.根据权利要求1所述的防反接保护电路，其特征在于，所述三极管Q2的型号为MMBT5551。

6.根据权利要求1所述的防反接保护电路，其特征在于，所述MOS管Q3、Q4均为N沟道增强型MOS管。

7.根据权利要求1所述的防反接保护电路，其特征在于，所述MOS管Q3、Q4的型号均为IRF530。

8.根据权利要求1所述的防反接保护电路，其特征在于，所述电源的电压为40V～80V。

9.根据权利要求8所述的防反接保护电路，其特征在于，所述电源的电压为60V。

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