CN215009598U - 正负极切换电路、装置及电子设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及供电电路技术领域，尤其涉及一种正负极切换电路、装置及电子设备。相较于现有技术的供电电路，本实用新型中正负极切换电路，通过正负极切换电路内部的开关单元将接口接入的电源正极与电路板正极短接，将接口接入的接地端与接地端短接，形成一种正反输入电压自动转换极性的电路，正负极任意接法都可以正常工作。使得应用正负极切换电路的电子产品正反插都能正常工作，对产品没有任何损坏。无需区分正负极，简化了设计和用户使用，降低了生产的复杂度，提高了生产良率，保护了因使用不当而造成电路物理损坏。增强电子产品(或装置)的可靠性，便于用户使用，提升用户体验。

Description

正负极切换电路、装置及电子设备

技术领域

本实用新型涉及供电电路技术领域，尤其涉及一种正负极切换电路、装置及电子设备。

背景技术

对于小型化的电子产品(如穿戴类产品)，接入适配器的接口往往仅设置2个外露的金属点，市面常用做法是利用磁铁的极性或机械防呆防止用户反接适配器。但由于每个厂家的充电触点的正负极顺序和布局标准不一，配套的充电线也五花八门。

随着同类产品越来越多，用户有可能混用充电线而导致产品烧毁。尤其是产品工业化印刷线路板空板上件或插件(Printed Circuit Board Assembly，PCBA)生产测试过程，因没有磁性和机械防呆，更容易因正负极接反导致不良率提高。

上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种正负极切换电路、装置及电子设备，旨在解决现有技术中电子产品充电线反接导致烧毁的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种正负极切换电路，正负极切换电路包括第一开关单元和第二开关单元；第一开关单元与第二开关单元并联；

第一开关单元的第一输入端与第一接口连接，第二输入端与第二接口连接，一端接地，输出端与电路主板的正极接口连接；

第一开关单元，用于在第一接口接入电源正极时，导通第一接口与电路主板的正极接口之间的通路，并导通第二接口与接地端之间的通路；

第二开关单元的第一输入端与第一接口连接，第二输入端与第二接口连接，一端接地，输出端与电路主板的正极接口连接；

第二开关单元，用于在第二接口接入电源正极时，导通第二接口与电路主板的正极接口之间的通路，并导通第一接口与接地端之间的通路。

可选地，第一开关单元包括第一MOS管及第三MOS管，其中：

第一MOS管为NMOS管，第三MOS管为PMOS管；

第一MOS管的栅极与第一接口连接，源极接地，漏极与第二接口连接；

第三MOS管的漏极与第一接口连接，源极与电路主板的正极接口连接，栅极与第二接口连接。

可选地，第二开关单元包括第二MOS管及第四MOS管，其中：

第二MOS管为NMOS管，第四MOS管为PMOS管；

第二MOS管的栅极分别与第二接口和第一MOS管的漏极连接，源极与第一MOS管的源极连接且接地，漏极与第一接口和第一MOS 管的栅极连接；

第四MOS管的栅极分别与第一接口和第三MOS管的漏极连接，源极与电路主板的正极接口连接，漏极分别与第二接口和第三MOS 管的栅极连接。

可选地，正负极切换电路还包括温敏保护电阻，其中：

温敏保护电阻的第一端与第一接口连接，另一端分别与第一开关单元的第一输入端和第二开关单元的第一输入端连接。

可选地，正负极切换电路还包括第一滤波单元，其中：

第一滤波单元的第一端与第一接口连接，第二端与第二接口连接，一端还分别与第一开关单元的一端、第二开关单元的一端连接且接地。

可选地，第一滤波单元包括第一电容及第二电容，其中：

第一电容的第一端与第一接口连接，第二端分别与第一MOS管的源极和第二MOS管的源极连接，第二端还与第二电容的第一端连接且接地；

第二电容的第二端与第二接口连接。

可选地，正负极切换电路还包括第二滤波单元，其中：

第二滤波单元的一端与电路主板的正极接口连接，另一端接地。

可选地，第二滤波单元包括第三电容及电阻，其中：

第三电容的第一端分别与电路主板的正极接口和电阻的第一端连接，电阻的第二端与第三电容的第二端连接且接地。

此外，为实现上述目的，本实用新型还提供一种正负极切换装置，正负极切换装置包含如上述的正负极切换电路。

此外，为实现上述目的，本实用新型还提供一种电子设备，电子设备包含如上述的正负极切换装置。

本实用新型中，相较于现有技术的供电电路，设置了一种正负极切换电路，适用于电源适配器接入的直流供电产品，通过正负极切换电路内部的开关单元将接口接入的电源正极与电路板正极短接，将接口接入的接地端与接地端短接，形成一种正反输入电压自动转换极性的电路，正负极任意接法都可以正常工作。使得应用正负极切换电路的电子产品正反插都能正常工作，对产品没有任何损坏。无需区分正负极，简化了设计和用户使用，降低了生产的复杂度，提高了生产良率，保护了因使用不当而造成电路物理损坏。增强电子产品(或装置) 的可靠性，便于用户使用，提升用户体验。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型正负极切换电路一实施例的结构示意图；

图2为本实用新型正负极切换电路一实施例的电路示意图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				100	第一开关单元	Q1～Q4	第一至第四MOS管
200	第二开关单元	R	电阻
				300	第一滤波单元	C1～C3	第一至第三电容
400	第二滤波单元	GND	接地
				PTC	温敏保护电阻	V+	正极接口
P1	第一接口	P2	第二接口

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本实用新型中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当人认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

值得注意的是，在本实用新型的实际应用中，不可避免的会应用到软件程序，但申请人在此声明，该技术方案在具体实施时所应用的软件程序皆为现有技术，在本申请中，不涉及到软件程序的更改及保护，只是对为实现发明目的而设计的硬件架构的保护。

本实用新型提出一种正负极切换电路，参考图1，图1为本实用新型正负极切换电路一实施例的结构示意图；

正负极切换电路包括第一开关单元100和第二开关单元200；第一开关单元100与第二开关单元200并联。

第一开关单元100的第一输入端与第一接口P1连接，第二输入端与第二接口P2连接，一端接地GND，输出端与电路主板的正极接口V+连接。

第一开关单元100，用于在第一接口P1接入电源正极时，导通第一接口P1与电路主板的正极接口V+之间的通路，并导通第二接口 P2与接地端GND之间的通路。

易于理解的是，本正负极切换电路适用于电源适配器接入的直流供电产品，本实施例中的电源为直流电源。

需要说明的是，第一开关单元100中所包含的器件与第二开单元 200中所包含的器件相同，连接方式相反，第一开关单元100导通时第二开关单元200不导通。在第一接口P1接入电源正极时，第二接口P2接入电源负极，第一开关单元100中的NMOS管的栅极接收到高电平，导通第二接口P2与接地端GND的通路，第一开关单元100 中的PMOS管利用内部的等效二极管将第一接口P1与电路板的正极接口V+的通路导通，使得第一接口P1接入电源正极对应于正极接口 V+，第二接口P2接入电源负极对应于接地端GND。

第二开关单元200的第一输入端与第一接口P1连接，第二输入端与第二接口P2连接，一端接地GND，输出端与电路主板的正极接口V+连接；

第二开关单元200，用于在第二接口P2接入电源正极时，导通第二接口P2与电路主板的正极接口V+之间的通路，并导通第一接口 P1与接地端GND之间的通路。

需要说明的是，第二开关单元200导通时第一开关单元100不导通。在第二接口P2接入电源正极时，第一接口P1接入电源负极，第二开关单元200中的NMOS管的栅极接收到高电平，导通第一接口 P1与接地端GND的通路，第二开关单元200中的PMOS管利用内部的等效二极管将第二接口P2与电路板的正极接口V+的通路导通，使得第二接口P2接入电源正极对应于正极接口V+，第一接口P1接入电源负极对应于接地端GND。

本实施例通过正负极切换电路内部的开关单元将接口接入的电源正极与电路板正极短接，将接口接入的接地端与接地端短接，形成一种正反输入电压自动转换极性的电路，正负极任意接法都可以正常工作。

进一步地，参考图2，图2为本实用新型正负极切换电路一实施例的电路示意图。

第一开关单元100包括第一MOS管Q1及第三MOS管Q3，其中：

第一MOS管Q1为NMOS管，第三MOS管Q3为PMOS管；

第一MOS管Q1的栅极与第一接口P1连接，源极接地GND，漏极与第二接口P2连接；

第三MOS管Q3的漏极与第一接口P1连接，源极与电路主板的正极接口V+连接，栅极与第二接口P2连接。

第二开关单元200包括第二MOS管Q2及第四MOS管Q4，其中：

第二MOS管Q2为NMOS管，第四MOS管Q4为PMOS管；

第二MOS管Q2的栅极分别与第二接口P2和第一MOS管Q1 的漏极连接，源极与第一MOS管Q1的源极连接且接地GND，漏极分别与第一接口P1和第一MOS管Q1的栅极连接；

第四MOS管Q4的栅极分别与第一接口P1和第三MOS管Q3 的漏极连接，源极与电路主板的正极接口V+连接，漏极分别与第二接口P2和第三MOS管Q3的栅极连接。

需要说明的是，本实施例中以电源正极为+5V、电源负极为GND 为例进行说明。

易于理解的是，在第一接口P1接入电源正极的5V电压时，第二接口P2接入电源负极为GND，第三MOS管Q3与第四MOS管 Q4是PMOS(栅极电平低于源极电平时，源极至漏极导通)，根据 PMOS的特性，第三MOS管Q3的漏极(参考图中标号D)接5V，会通过MOS内部的等效二极管到源极S，所以第三MOS管Q3的源极(参考图中标号S)也是高电平，而栅极(参考图中标号G)接负端，也就是栅源电压Vgs为负的输入电压，所以第三MOS管Q3先导通；第四MOS管Q4初始状态栅极与源极的电平近似相同(栅极略高于源极)，所以第四MOS管Q4不导通。

第一MOS管Q1和第二MOS管Q2均是NMOS(栅极电平高于源极电平时，漏极至源极导通)。由于第三MOS管Q3导通，第一接口P1接通到电路板正极接口V+。根据NMOS的特性，第一MOS 管Q1的栅源电压Vgs等于正的输入电压，大于导通门限，所以导通；第二MOS管Q2是负的输入电压，所以第二MOS管Q2不导通；综上，此时第一MOS管Q1和第三MOS管Q3均导通，第一MOS管 Q1将对应于电源负极的第二接口P2短路到电路板的接地端GND，第三MOS管Q3将对应于电源正极的第一接口P1短路到主板的正极接口V+，进而使后端供电正常。

易于理解的是，在第二接口P2接入电源正极的5V电压时，第一接口P1接入电源负极为GND，第三MOS管Q3与第四MOS管 Q4是PMOS(栅极电平低于源极电平时，源极至漏极导通)，根据 PMOS的特性，第四MOS管Q4的漏极接5V，会通过MOS内部的等效二极管到源极，所以第四MOS管Q4的源极也是高电平，而栅极接负端，也就是栅源电压Vgs为负的输入电压，所以第四MOS管 Q4先导通；第三MOS管Q3初始状态栅极与源极的电平近似相同(栅极略高于源极)，所以第三MOS管Q3不导通；

第一MOS管Q1和第二MOS管Q2均是NMOS。由于第四MOS 管Q4导通，第二接口P1接通到电路板正极接口V+，根据NMOS 的特性，第二MOS管Q2的栅源电压Vgs等于正的输入电压，大于导通门限，所以导通；第一MOS管Q1的源极与栅极的电平相同，所以第一MOS管Q1不导通；综上，此时第二MOS管Q2和第四 MOS管Q4均导通，第二MOS管Q2对应于电源负极的第一接口P1 短路到电路板的接地端GND，Q4将将对应于电源正极的第二接口 P2短路到主板的正极接口V+，进而使后端供电正常。

进一步地，继续参考图2，正负极切换电路还包括温敏保护电阻 PTC，其中：

温敏保护电阻PTC的第一端与第一接口P1连接，另一端分别与第一开关单元100的第一输入端和第二开关单元200的第一输入端连接。

需要说明的是，温敏保护电阻PTC会在电路接收到的输入电流较大时发热，当温度超出电路运行的安全温度时，温敏保护电阻PTC 会自动切断，对电路起到了保护作用，防止烧毁。

进一步地，继续参考图2，正负极切换电路还包括第一滤波单元 300，其中：

第一滤波单元300的第一端与第一接口P1连接，第二端与第二接口P2连接，一端还分别与第一开关单元100的一端和第二开关单元200的一端连接且接地GND。

第一滤波单元300包括第一电容C1及第二电容C2，其中：

第一电容C1的第一端与第一接口P1连接，第二端分别与第一 MOS管Q1的源极和第二MOS管Q2的源极连接，第二端还与第二电容C2的第一端连接且接地GND；

第二电容C2的第二端与第二接口P2连接。

进一步地，继续参考图2，正负极切换电路还包括第二滤波单元 400，其中：

第二滤波单元400的一端与电路主板的正极接口V+连接，另一端接地GND。

易于理解的是，第一电容C1及第二电容C2可以用于滤波以改善电路的抖动。

第二滤波单元400包括第三电容C3及电阻R，其中：

第三电容C3的第一端分别与电路主板的正极接口V+和电阻R 的第一端连接，电阻R的第二端与第三电容C3的第二端连接且接地 GND。

需要说明的是，电阻R的作用是让接入电源正极的接口和电路板形成共地。第三电容C3可以用于滤波以改善电路的抖动。

本实施例电路使得应用正负极切换电路的电子产品正反插都能正常工作，对产品没有任何损坏。无需区分正负极，简化了设计和用户使用，降低了生产的复杂度，提高了生产良率，保护了因使用不当而造成电路物理损坏。增强电子产品(或装置)的可靠性，便于用户使用，提升用户体验。电路简单，布线难度低，系统反应速度快。可使产品实现智能化供电，有效提高用户体验；降低产品成本，显著提高产品在市场中的竞争力。

此外，为实现上述目的，本实用新型还提出一种正负极切换装置，正负极切换装置包括如上述的正负极切换电路。

由于本正负极切换装置采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

此外，为实现上述目的，本实用新型还提出一种电子设备，电子设备包括如上述的正负极切换装置。

由于本电子设备采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

应当理解的是，以上仅为举例说明，对本实用新型的技术方案并不构成任何限定，在具体应用中，本领域的技术人员可以根据需要进行设置，本实用新型对此不做限制。

需要说明的是，以上所描述的工作流程仅仅是示意性的，并不对本实用新型的保护范围构成限定，在实际应用中，本领域的技术人员可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部来实现本实施例方案的目的，此处不做限制。

另外，未在本实施例中详尽描述的技术细节，可参见本实用新型任意实施例所提供的正负极切换电路，此处不再赘述。

此外，需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。

上述本实用新型实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。以上仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种正负极切换电路，其特征在于，所述正负极切换电路包括第一开关单元和第二开关单元；所述第一开关单元与所述第二开关单元并联；

所述第一开关单元的第一输入端与第一接口连接，第二输入端与第二接口连接，一端接地，输出端与电路主板的正极接口连接；

所述第一开关单元，用于在所述第一接口接入电源正极时，导通所述第一接口与所述电路主板的正极接口之间的通路，并导通所述第二接口与接地端之间的通路；

所述第二开关单元的第一输入端与所述第一接口连接，第二输入端与所述第二接口连接，一端接地，输出端与所述电路主板的正极接口连接；

所述第二开关单元，用于在所述第二接口接入电源正极时，导通所述第二接口与所述电路主板的正极接口之间的通路，并导通所述第一接口与接地端之间的通路。

2.如权利要求1所述的正负极切换电路，其特征在于，所述第一开关单元包括第一MOS管及第三MOS管，其中：

所述第一MOS管为NMOS管，所述第三MOS管为PMOS管；

所述第一MOS管的栅极与所述第一接口连接，源极接地，漏极与所述第二接口连接；

所述第三MOS管的漏极与所述第一接口连接，源极与所述电路主板的正极接口连接，栅极与所述第二接口连接。

3.如权利要求2所述的正负极切换电路，其特征在于，所述第二开关单元包括第二MOS管及第四MOS管，其中：

所述第二MOS管为NMOS管，所述第四MOS管为PMOS管；

所述第二MOS管的栅极分别与所述第二接口和所述第一MOS管的漏极连接，源极与所述第一MOS管的源极连接且接地，漏极分别与所述第一接口和所述第一MOS管的栅极连接；

所述第四MOS管的栅极分别与所述第一接口和所述第三MOS管的漏极连接，源极与所述电路主板的正极接口连接，漏极分别与所述第二接口和所述第三MOS管的栅极连接。

4.如权利要求3所述的正负极切换电路，其特征在于，所述正负极切换电路还包括温敏保护电阻，其中：

所述温敏保护电阻的第一端与所述第一接口连接，另一端分别与所述第一开关单元的第一输入端和所述第二开关单元的第一输入端连接。

5.如权利要求4所述的正负极切换电路，其特征在于，所述正负极切换电路还包括第一滤波单元，其中：

所述第一滤波单元的第一端与所述第一接口连接，第二端与所述第二接口连接，一端还分别与所述第一开关单元的一端和所述第二开关单元的一端连接且接地。

6.如权利要求5所述的正负极切换电路，其特征在于，所述第一滤波单元包括第一电容及第二电容，其中：

所述第一电容的第一端与所述第一接口连接，第二端分别与所述第一MOS管的源极和所述第二MOS管的源极连接，第二端还与所述第二电容的第一端连接且接地；

所述第二电容的第二端与所述第二接口连接。

7.如权利要求6所述的正负极切换电路，其特征在于，所述正负极切换电路还包括第二滤波单元，其中：

所述第二滤波单元的一端与所述电路主板的正极接口连接，另一端接地。

8.如权利要求7所述的正负极切换电路，其特征在于，所述第二滤波单元包括第三电容及电阻，其中：

所述第三电容的第一端分别与所述电路主板的正极接口和所述电阻的第一端连接，所述电阻的第二端与所述第三电容的第二端连接且接地。

9.一种正负极切换装置，其特征在于，所述正负极切换装置包含如权利要求1～8任一项所述的正负极切换电路。

10.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包含如权利要求9所述的正负极切换装置。

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