CN212258469U - 一种电池充电接反保护电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种电池充电接反保护电路，其包括电池正极、电池负极、负载正接线端子以及负载负接线端子，电池正极和负载正接线端子、电池负极和负载负接线端子之间连接有防反接保护电路，防反接保护电路包括第一MOS管、稳压电路、控制电路、开关电路、报警电路和负载电路，第一MOS管的栅极与电池正极连接，第一MOS管的漏极与电池负极连接，第一MOS管反接有使第一MOS管的栅极强制高电平而截止的反向二极管。本实用新型可以有效防止可更换电池的产品及附件因为电池正负反接造成的电池受损风险或者引起安全问题，同时结合报警电路及时提醒使用者，且MOS管满足低功耗、高效率。

Description

一种电池充电接反保护电路

技术领域

本实用新型涉及电池充电保护技术领域，尤其涉及一种电池充电接反保护电路。

背景技术

目前，电池应用的场合越来越多，在一些应用场合，电池充电时正负极需要单独接线，存在正负极接反的错误操作，影响电池寿命以及给充电安全带来不小的隐患。

现有技术中，防反接电路有两种方式。第一种是单向防反接，其电流只能单向流动，多用二极管的单向导通性实现。其将二极管串接在电源输入口，当电源连接正确时，其通过二极管单向导通能正常工作，当电源反接时，电流不能反向流过二极管，从而达到防反接目的。此种方式因二极管内部含有PN节，电流通过二极管会有压降，导致具有一定损耗。第二种是利用保险丝和二极管实现，保险丝串在电源回路里，二极管并联在电源输入口，当反接时，电源流过二极管和保险丝回到地，则因电流过大会导致保险丝烧毁。此种方式虽可实现电流的双向流动，但一旦反接，则需更换保险丝，操作比较麻烦。

发明内容

本实用新型的主要目的是提供一种有效防止可更换电池的产品及附件因为电池正负反接造成的电池受损风险或者引起安全问题，同时结合报警电路及时提醒使用者，且MOS管满足低功耗、高效率的电池充电接反保护电路。

为了实现上述主要目的，本实用新型提供的电池充电接反保护电路包括电池正极、电池负极、负载正接线端子以及负载负接线端子，所述电池正极和电池负极分别与负载正接线端子和负载负接线端子电性连接，所述电池正极和所述负载正接线端子、所述电池负极和所述负载负接线端子之间连接有防反接保护电路，所述防反接保护电路包括第一MOS管、稳压电路、控制电路、开关电路、报警电路和负载电路，所述第一MOS管的栅极与所述电池正极连接，所述第一MOS管的漏极与所述电池负极连接，所述第一MOS管反接有使所述第一MOS管的栅极强制高电平而截止的反向二极管，所述稳压电路与所述控制电路连接，所述控制电路分别与所述开关电路、所述报警电路连接，所述开关电路通过所述负载正接线端子、负载负接线端子与所述负载电路连接。

进一步的方案中，所述控制电路用于根据检测电池提供的电源信号向所述开关电路发送开关驱动信号以控制所述开关电路导通/断开，当所述电池反接时，所述开关电路断开，所述控制电路控制所述报警电路导通发出报警信号，当所述电池正接时，所述控制电路控制所述负载电路工作。

更进一步的方案中，所述第一MOS管的栅极与所述反向二极管的负极连接，所述第一MOS管的源极与所述反向二极管的正极连接。

更进一步的方案中，所述第一MOS管的栅极与所述反向二极管、所述电池正极之间连接有第一分压电阻，所述反向二极管的正、负极之间并联有第二分压电阻。

更进一步的方案中，所述稳压电路包括2304稳压IC、第一电容、第一电感、第二电容以及电源输出端，所述第一电容的第一端与所述第一电感的第一端连接，所述第一电容的第二端与所述2304稳压IC的第一端连接后接地，所述第一电感的第二端与所述2304稳压IC的第二端连接，所述2304稳压IC连接至所述电源输出端。

更进一步的方案中，所述开关电路包括第二MOS管，所述第二MOS 管，所述第二MOS管的栅极与所述控制电路的PWM输出端连接，所述第二MOS管的漏极与所述负载正接线端子、负载负接线端子连接，所述第二MOS管的源极接地。

更进一步的方案中，所述报警电路包括蜂鸣器和发光二极管，所述蜂鸣器、所述发光二极管的输入端接所述控制电路的PWM输出端。

更进一步的方案中，在所述电池正极和电池负极之间接入所述第一 MOS管，当所述电池正向接入电源时，所述电池正极为所述第一MOS管的栅极提供电压，所述第一MOS管的漏极和源极导通；当所述电池反向接入电源时，所述第一MOS管不导通。

由此可见，本发明利用MOS管的开关特性实现防反接，MOS管防反接压降损耗小，利用电阻分压来打开MOS管，当电池装反时，MOS管不通，电路得以保护，并且用稳压管实现对MOS管的保护，电路简单、无需外置驱动电路对MOS管进行驱动。

当电池反接时，驱动上无电压不会造成MOS管导通；通过第一MOS 管和第二MOS管的体二极管反向串联可防止在MOS管控制失效后，电流通过体二极管进行导通，造成功耗过大的问题；该保护电路无需软件对 MOS管进行控制，通过硬件就能实现MOS管的开通和关闭，而且由于 MOS管的导通电阻非常小，损耗非常小。

此外，每一组电池可连接一组保护电路，当电池反接时，发光二极管会亮或蜂鸣器发出警报，提醒用户，同时由保护电路断开电池的电压输出，起到电池省电及保护电池的作用，不会因为电池接反而导致电流过大损坏电池。

附图说明

图1是本实用新型一种电池充电接反保护电路实施例的电路原理框图。

图2是本实用新型一种电池充电接反保护电路实施例中关于第一 MOS管和稳压电路的电路原理图。

图3是本实用新型一种电池充电接反保护电路实施例中关于控制电路和开关电路的电路原理图。

以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。

具体实施方式

参见图1至图3，本实用新型的电池充电接反保护电路包括电池正极 1、电池负极2、负载正接线端子9以及负载负接线端子10，电池正极1 和电池负极分别与负载正接线端子9和负载负接线端子10电性连接，电池正极1和负载正接线端子9、电池负极和负载负接线端子10之间连接有防反接保护电路20。

在本实施例中，防反接保护电路20包括MOS管Q1(3)、稳压电路 5、控制电路6、开关电路7、报警电路8和负载电路100，MOS管Q1的栅极与电池正极1连接，MOS管Q1的漏极与电池负极连接，MOS管Q1 反接有使MOS管Q1的栅极强制高电平而截止的反向二极管D1(4)，稳压电路5与控制电路6连接，控制电路6分别与开关电路7、报警电路 8连接，开关电路7通过负载正接线端子9、负载负接线端子10与负载电路100连接。

其中，控制电路6用于根据检测电池BT1提供的电源信号向开关电路 7发送开关驱动信号以控制开关电路7导通/断开，当电池BT1反接时，开关电路7断开，控制电路6控制报警电路8导通发出报警信号，当电池 BT1正接时，控制电路6控制负载电路100工作。

具体地，对于电路中并联在第二分压电阻R2上的反向二极管D1，因为MOS管Q1的输入电阻是很高的，是一个压控型器件，栅极电压要控制在18V内，过高的电压脉冲会导致栅极的击穿，这个反向二极管D1就是起一个保护场效应管Q1防止击穿的作用。

在本实施例中，MOS管Q1的栅极与反向二极管D1的负极连接，MOS 管Q1的源极与反向二极管D1的正极连接。其中，MOS管Q1的栅极与反向二极管D1、电池正极1之间连接有第一分压电阻R1，反向二极管 D1的正、负极之间并联有第二分压电阻R2。

在本实施例中，稳压电路5包括2304稳压IC(U1)、电容C1、电感 L1、电容C2以及电源输出端，电容C1的第一端与电感L1的第一端连接，电容C1的第二端与2304稳压IC的第一端连接后接地，电感L1的第二端与2304稳压IC的第二端连接，2304稳压IC连接至电源输出端VCC。

具体地，对于并联在分压电阻上的电容C1，有一个软启动的作用。在电流开始流过的瞬间，电容C1充电，栅极的电压是逐步建立起来的，可以起到防止冲击电流损害电路的作用。

在本实施例中，开关电路7包括MOS管Q2，MOS管Q2的栅极与控制电路6的PWM输出端连接，MOS管Q2的漏极与负载正接线端子9、负载负接线端子10连接，MOS管Q2的源极接地。

在本实施例中，报警电路8包括蜂鸣器和发光二极管，蜂鸣器、发光二极管的输入端接控制电路6的PWM输出端。

因此，在电池正极1和电池负极2之间接入MOS管Q1，当电池BT1 正向接入电源时，电池正极1为MOS管Q1的栅极提供电压，MOS管Q1 的漏极和源极导通；当电池BT1反向接入电源时，MOS管Q1不导通。

在实际应用中，当电池BT1正接时，电流起始时电池正极1信号连接至MOS管Q1的栅极并通过MOS管Q1的寄生二极管导通，源极电压接近0V。经过两个分压电阻分压后，为栅极提供电压，使MOS管Q1导通 (导通后的MOS管相当于一个阻值很小的电阻，加在MOS管上的功耗也很小，效率高，几乎没有发热)，因为其导通阻值很小，就把MOS管 Q1内部的二极管给替代了，进而控制开关电路7导通，控制电路6控制负载电路100正常工作。

当电源反接时，MOS管Q1内的二极管未到击穿电压不导通，分压支路无电流流过无法提供栅极电压，也不导通，使得漏极和源极截止，进而控制开关电路7断开，负载电路100不工作，从而起到保护作用。

由此可见，本发明利用MOS管的开关特性实现防反接，MOS管防反接压降损耗小，利用电阻分压来打开MOS管，当电池装反时，MOS管不通，电路得以保护，并且用稳压管实现对MOS管的保护，电路简单、无需外置驱动电路对MOS管进行驱动。

当电池反接时，驱动上无电压不会造成MOS管导通；通过MOS管 Q1和第二MOS管的体二极管反向串联可防止在MOS管控制失效后，电流通过体二极管进行导通，造成功耗过大的问题；该保护电路无需软件对 MOS管进行控制，通过硬件就能实现MOS管的开通和关闭，而且由于MOS管的导通电阻非常小，损耗非常小。

此外，每一组电池可连接一组保护电路，当电池反接时，发光二极管会亮或蜂鸣器发出警报，提醒用户，同时由保护电路断开电池的电压输出，起到电池省电及保护电池的作用，不会因为电池接反而导致电流过大损坏电池。

需要说明的是，以上仅为本实用新型的优选实施例，但发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本实用新型做出的非实质性修改，也均落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种电池充电接反保护电路，包括电池正极、电池负极、负载正接线端子以及负载负接线端子，所述电池正极和电池负极分别与负载正接线端子和负载负接线端子电性连接，所述电池正极和所述负载正接线端子、所述电池负极和所述负载负接线端子之间连接有防反接保护电路，其特征在于：

所述防反接保护电路包括第一MOS管、稳压电路、控制电路、开关电路、报警电路和负载电路，所述第一MOS管的栅极与所述电池正极连接，所述第一MOS管的漏极与所述电池负极连接，所述第一MOS管反接有使所述第一MOS管的栅极强制高电平而截止的反向二极管，所述稳压电路与所述控制电路连接，所述控制电路分别与所述开关电路、所述报警电路连接，所述开关电路通过所述负载正接线端子、负载负接线端子与所述负载电路连接。

2.根据权利要求1所述的电池充电接反保护电路，其特征在于：

所述控制电路用于根据检测电池提供的电源信号向所述开关电路发送开关驱动信号以控制所述开关电路导通/断开，当所述电池反接时，所述开关电路断开，所述控制电路控制所述报警电路导通发出报警信号，当所述电池正接时，所述控制电路控制所述负载电路工作。

3.根据权利要求2所述的电池充电接反保护电路，其特征在于：

所述第一MOS管的栅极与所述反向二极管的负极连接，所述第一MOS管的源极与所述反向二极管的正极连接。

4.根据权利要求3所述的电池充电接反保护电路，其特征在于：

所述第一MOS管的栅极与所述反向二极管、所述电池正极之间连接有第一分压电阻，所述反向二极管的正、负极之间并联有第二分压电阻。

5.根据权利要求1至4任一项所述的电池充电接反保护电路，其特征在于：

所述稳压电路包括2304稳压IC、第一电容、第一电感、第二电容以及电源输出端，所述第一电容的第一端与所述第一电感的第一端连接，所述第一电容的第二端与所述2304稳压IC的第一端连接后接地，所述第一电感的第二端与所述2304稳压IC的第二端连接，所述2304稳压IC连接至所述电源输出端。

6.根据权利要求1至4任一项所述的电池充电接反保护电路，其特征在于：

所述开关电路包括第二MOS管，所述第二MOS管，所述第二MOS管的栅极与所述控制电路的PWM输出端连接，所述第二MOS管的漏极与所述负载正接线端子、负载负接线端子连接，所述第二MOS管的源极接地。

7.根据权利要求1至4任一项所述的电池充电接反保护电路，其特征在于：

所述报警电路包括蜂鸣器和发光二极管，所述蜂鸣器、所述发光二极管的输入端接所述控制电路的PWM输出端。

8.根据权利要求1至4任一项所述的电池充电接反保护电路，其特征在于：

在所述电池正极和电池负极之间接入所述第一MOS管，当所述电池正向接入电源时，所述电池正极为所述第一MOS管的栅极提供电压，所述第一MOS管的漏极和源极导通；当所述电池反向接入电源时，所述第一MOS管不导通。

Images