CN219086801U - 防反接保护电路及其汽车灯具 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及保护电路技术领域，尤其涉及一种防反接保护电路及其汽车灯具，防反接保护电路，包括：NMOS管Q1，NMOS管Q1的源极与电源端连接；防电流返流控制电路，连接NMOS管Q1的源极和漏极；PWM发生器，连接防电流返流控制电路；电荷泵电路，分别连接PWM发生器以及NMOS管Q1的栅极。本实用新型的一种防反接保护电路，功率损耗小，具有防止电流反流的作用，且电路简单，制造成本低，实用性良好。

Description

防反接保护电路及其汽车灯具

技术领域

本实用新型涉及保护电路技术领域，尤其涉及一种防反接保护电路及其汽车灯具。

背景技术

在汽车照明电路设计中，目前，大部分的电源反接保护采用普通的二极管实现，当系统电流较大时，二极管因发热较严重，将常有二极管烧毁的现象，导致设备故障。现有技术的电源反接保护电路主要是将二极管D1串接在电源与负载之间，存在的问题主要有：1)二极管本身发热；2)不能经过较大电流；3)二极管的功率要求比较大，功率损耗也较大；4)漏电流。为了解决上述问题，将二极管替换为PMOS管获取较大电流和较小的静态电流，用作反接保护，但实现成本大。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：为了解决采用将二极管用作反接保护时功率损耗大且有漏电流、以及将PMOS管用作反接保护时成本大的技术问题。本实用新型提供的一种防反接保护电路，功率损耗小，具有防止电流反流的作用，且电路简单，制造成本低，实用性良好。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种防反接保护电路，包括：NMOS管Q1，所述NMOS管Q1的源极与电源端连接；防电流返流控制电路，连接所述NMOS管Q1的源极和漏极；PWM发生器，连接所述防电流返流控制电路；电荷泵电路，分别连接所述PWM发生器以及所述NMOS管Q1的栅极。

进一步，具体地，还包括电源转换电路，所述电源转换电路的输入端连接所述电源端，输出端连接所述电荷泵电路。

进一步，具体地，所述防电流返流控制电路包括：比较器U1和三极管Q2；所述比较器U1的正极输入端与所述NMOS管Q1的漏极连接，所述比较器U1的负极输入端与所述NMOS管Q1的源极连接，所述比较器U1的输出端与所述三极管Q2的基极连接，所述三极管Q2的集电极与所述PWM发生器连接，所述三极管Q2的发射极与公共地端连接。

进一步，具体地，所述PWM发生器包括：电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电容C1以及比较器U2；所述电阻R1的一端和电阻R3的一端均与所述NMOS管Q1的源极连接，所述电阻R1的另一端和电阻R2的一端均与所述比较器U2的正极输入端连接，所述电阻R2的另一端与所述电容C1的一端连接，所述电容C1的另一端、电阻R4的一端以及所述三极管Q2的集电极均与所述比较器U2的负极输入端，所述比较器U2的输出端与所述电阻R3的另一端连接，所述电阻R3的另一端和所述电阻R4的另一端均与所述电荷泵电路连接。

进一步，具体地，所述电荷泵电路包括：电阻R5、电阻R6、电容C2、电容C3、二极管D1、二极管D2、三极管Q3以及三极管Q4；所述电阻R5的一端与所述电源端连接，所述三极管Q3的基极和三极管Q4的基极连接，所述三极管Q3的集电极与所述电阻R5的另一端连接，所述三极管Q3的发射极与所述三极管Q4的发射极连接，所述电容C2的一端与所述三极管Q3的发射极连接，所述电阻R6的一端与所述电源转换电路的输出端连接，另一端与所述二极管D1的阳极连接，所述电容C2的另一端和所述二极管D2的阳极均与所述二极管D1的阴极连接，所述二极管D2的阴极和所述电容C3的一端均与所述NMOS管Q1的栅极连接，所述三极管Q4的集电极和所述电容C3的另一端均与所述公共地端连接。

进一步，具体地，所述三极管Q2为NPN型三极管。

进一步，具体地，所述三极管Q3为NPN型三极管，所述三极管Q4为PNP型三极管。

进一步，具体地，所述电源端的输入电压范围为10V～15V，所述电源转换电路将所述电源端的电压转换为5V。

进一步，具体地，所述PWM发生器输出脉宽调制信号至所述电荷泵电路。

一种汽车灯具，所述汽车灯具包括如上所述的防反接保护电路。

本实用新型的有益效果是，本实用新型的防反接保护电路，采用NMOS管替代PMOS，功率损耗小，通过PWM发生器和电荷泵电路作为外围电路，PWM发生器输出脉宽调制信号至电荷泵电路，控制电荷泵电路输出高于输入电压值_，电荷泵电路输出为防反接保护电路的输出端，并设置防电流返流控制电路，解决了PMOS管用做防反电路设计时会出现瞬时电流反流问题，具有防止电流反流的作用，电路简单，制造成本低，实用性好。另外，使用分立元器件搭载防反接保护电路，相对于采用集成芯片，进一步降低了制造成本。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型最优实施例的结构示意图。

图2为本实用新型的防止电流反流控制电路示意图。

图3为本实用新型的PWM发生器电路示意图。

图4为本实用新型的电荷泵电路示意图。

图中1、防电流返流控制电路；2、PWM发生器；3、电荷泵电路；4、电源转换电路。

具体实施方式

现在结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，因此其仅显示与本实用新型有关的构成。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1所示，是本实用新型最优实施例，一种防反接保护电路，包括：NMOS管Q1，NMOS管Q1的源极与电源端连接；防电流返流控制电路1，连接NMOS管Q1的源极和漏极；PWM发生器2，连接防电流返流控制电路1；电荷泵电路3，分别连接PWM发生器2以及NMOS管Q1的栅极。NMOS管Q1的源极接收电源端的输入电压，正常工作时，NMOS管Q1的源极电压大于NMOS管Q1的漏极电压，即电荷泵电路3输出电压会大于输入电压，NMOS管Q1导通，PWM发生器2输出脉宽调制信号至电荷泵电路，控制电荷泵电路输出高于输入电压值输出，电荷泵电路输出端为防反接电路的输出端；当电源反接，NMOS管Q1的源极电压小于NMOS管Q1的漏极电压，防电流返流控制电路1输出低电平信号，使得PWM发生器2不会输出脉宽调制信号至电荷泵电路3，NMOS管Q1不导通，进行防反保护，防电流返流控制电路1还会对瞬时电流进行防反流保护。

需要说明的是，现有技术中使用PMOS管防反保护时，正常工作时，输入电源正极连接PMOS管的漏极，PMOS管的源极连接后级电路，PMOS管的栅极连接公共地端；当电源反接时，PMOS管的栅极接电源正极，PMOS管的漏极连接电源负极，由于PMOS管的特性，在导通的时候迅速反接，它还会保持导通状态一小段时间，并不能及时截止，会出现瞬时电流，在本实用新型实施例中，采用NMOS管结合防电流返流控制电路能够对瞬时电流进行防返流保护，提高电路的性能。

在实施例中，还包括电源转换电路4，电源转换电路4的输入端连接电源端，输出端连接电荷泵电路3。电源端的输入电压范围为10V～15V，电源转换电路4将电源端的输入电压转换为5V，在本实用新型一具体实施例中，电源端输入电压为13.5V。

在实施例中，防电流返流控制电路1包括：比较器U1和三极管Q2；比较器U1的正极输入端与NMOS管Q1的漏极连接，比较器U1的负极输入端与NMOS管Q1的源极连接，比较器U1的输出端与三极管Q2的基极连接，三极管Q2的集电极与PWM发生器2连接，三极管Q2的发射极与公共地端连接。三极管Q2为NPN型三极管。

比较器U1正极输入端接收NMOS管Q1的漏极的电压，负极输入端接收NMOS管Q1的源极的电压，将正极输入端和负极输入端接收的电压进行比较，电路正常工作时，NMOS管Q1的源极的电压大于NMOS管Q1的漏极的电压，三极管Q2不导通；当电路反接时，NMOS管Q1的源极的电压小于NMOS管Q1的漏极的电压，三极管Q2导通，防止电流反流控制电路输出为低电平，使得PWM发生器2不输出脉宽调制信号，NMOS管Q1不导通，进行防反保护，防电流返流控制电路1还会对瞬时电流进行防反流保护。

在实施例中，PWM发生器2包括：电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电容C1以及比较器U2；电阻R1的一端和电阻R3的一端均与NMOS管Q1的源极连接，电阻R1的另一端和电阻R2的一端均与比较器U2的正极输入端连接，电阻R2的另一端与电容C1的一端连接，电容C1的另一端、电阻R4的一端以及三极管Q2的集电极均与比较器U2的负极输入端，比较器U2的输出端与电阻R3的另一端连接，电阻R3的另一端和电阻R4的另一端均与电荷泵电路3连接。

PWM发生器2中的元器件基于分立器件搭建，电路主体为比较器U2，比较器U2正极输入端高于负极输入端，输出端为高电平，正极输入端低于负极输入端，输出端为低电平，比较器正极输入端通过电阻R1和电阻R2电压分压，比较器负极输入端通过电容C12形成电容充电电路，比较器U2的输出端输出脉宽调制信号至电荷泵电路3。脉宽调制信号占空比可以根据电荷泵电路3调整输出。

在实施例中，电荷泵电路3包括：电阻R5、电阻R6、电容C2、电容C3、二极管D1、二极管D2、三极管Q3以及三极管Q4；电阻R5的一端与电源端连接，三极管Q3的基极和三极管Q4的基极连接，三极管Q3的集电极与电阻R5的另一端连接，三极管Q3的发射极与三极管Q4的发射极连接，电容C2的一端与三极管Q3的发射极连接，电阻R6的一端与电源转换电路4的输出端连接，另一端与二极管D1的阳极连接，电容C2的另一端和二极管D2的阳极均与二极管D1的阴极连接，二极管D2的阴极和电容C3的一端均与NMOS管Q1的栅极连接，三极管Q4的集电极和电容C3的另一端均与公共地端连接。三极管Q3为NPN型三极管，三极管Q4为PNP型三极管。

电荷泵电路3基于分立器件搭建，接收PWM发生器2传输的脉宽调制信号，电路输入电压一般为13.5V，电荷泵电路3输出信号至NMOS管Q1的栅极，当电路正常工作时，NMOS管Q1导通，电源转换电路4的输出端输出电压至电阻R6、二极管D1以及二极管D2，对电容C3充电。当脉宽调制信号为高电平信号时，三极管Q3导通，电源端的输入电压通过电阻R5、三极管Q3、电容C2、二极管D2对电容C3充电，此时该电荷泵电路3输出电压为电源端的输入电压和5V电压的叠加(除去二极管、三极管、电阻上的压降)，电荷泵电路3输出电压高于电源端的输入电压；脉宽调制信号为低电平信号时，三极管Q3断开，三极管Q4导通，电容C2通过三极管Q4对地放电，且设置的二极管D2，电容C3不会经由三极管Q4放电。当脉宽调制信号为高电平信号时，重复上述过程。电荷泵电路3输出电压会大于电路输入电压。

一种汽车灯具，包括如上防反接保护电路，汽车灯具可以是尾灯、转向灯、刹车灯、阅读灯或位置灯，但不仅限如此，采用如上防反接保护电路，能够减少汽车灯具的安装成本。

本实用新型的防反接保护电路，采用NMOS管替代PMOS，功率损耗小，通过PWM发生器和电荷泵电路作为外围电路，PWM发生器输出脉宽调制信号至电荷泵电路，控制电荷泵电路输出高于输入电压值_，电荷泵电路输出为防反接保护电路的输出端，并设置防电流返流控制电路，解决了PMOS管用做防反电路设计时会出现瞬时电流反流问题，具有防止电流反流的作用，电路简单，制造成本低，实用性好。另外，使用分立元器件搭载防反接保护电路，相对于采用集成芯片，进一步降低了制造成本。

以上述依据本实用新型的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (10)

1.一种防反接保护电路，其特征在于，包括：

NMOS管Q1，所述NMOS管Q1的源极与电源端连接；

防电流返流控制电路(1)，连接所述NMOS管Q1的源极和漏极；

PWM发生器(2)，连接所述防电流返流控制电路(1)；

电荷泵电路(3)，分别连接所述PWM发生器(2)以及所述NMOS管Q1的栅极。

2.如权利要求1所述的防反接保护电路，其特征在于，还包括电源转换电路(4)，所述电源转换电路(4)的输入端连接所述电源端，输出端连接所述电荷泵电路(3)。

3.如权利要求2所述的防反接保护电路，其特征在于，所述防电流返流控制电路(1)包括：比较器U1和三极管Q2；

所述比较器U1的正极输入端与所述NMOS管Q1的漏极连接，所述比较器U1的负极输入端与所述NMOS管Q1的源极连接，所述比较器U1的输出端与所述三极管Q2的基极连接，所述三极管Q2的集电极与所述PWM发生器(2)连接，所述三极管Q2的发射极与公共地端连接。

4.如权利要求3所述的防反接保护电路，其特征在于，所述PWM发生器(2)包括：电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电容C1以及比较器U2；

所述电阻R1的一端和电阻R3的一端均与所述NMOS管Q1的源极连接，所述电阻R1的另一端和电阻R2的一端均与所述比较器U2的正极输入端连接，所述电阻R2的另一端与所述电容C1的一端连接，所述电容C1的另一端、电阻R4的一端以及所述三极管Q2的集电极均与所述比较器U2的负极输入端，所述比较器U2的输出端与所述电阻R3的另一端连接，所述电阻R3的另一端和所述电阻R4的另一端均与所述电荷泵电路(3)连接。

5.如权利要求4所述的防反接保护电路，其特征在于，所述电荷泵电路(3)包括：电阻R5、电阻R6、电容C2、电容C3、二极管D1、二极管D2、三极管Q3以及三极管Q4；

所述电阻R5的一端与所述电源端连接，所述三极管Q3的基极和三极管Q4的基极连接，所述三极管Q3的集电极与所述电阻R5的另一端连接，所述三极管Q3的发射极与所述三极管Q4的发射极连接，所述电容C2的一端与所述三极管Q3的发射极连接，所述电阻R6的一端与所述电源转换电路(4)的输出端连接，另一端与所述二极管D1的阳极连接，所述电容C2的另一端和所述二极管D2的阳极均与所述二极管D1的阴极连接，所述二极管D2的阴极和所述电容C3的一端均与所述NMOS管Q1的栅极连接，所述三极管Q4的集电极和所述电容C3的另一端均与所述公共地端连接。

6.如权利要求3所述的防反接保护电路，其特征在于，所述三极管Q2为NPN型三极管。

7.如权利要求5所述的防反接保护电路，其特征在于，所述三极管Q3为NPN型三极管，所述三极管Q4为PNP型三极管。

8.如权利要求2所述的防反接保护电路，其特征在于，所述电源端的输入电压范围为10V～15V，所述电源转换电路(4)将所述电源端的电压转换为5V。

9.如权利要求1所述的防反接保护电路，其特征在于，所述PWM发生器(2)输出脉宽调制信号至所述电荷泵电路(3)。

10.一种汽车灯具，其特征在于，所述汽车灯具包括如权利要求1至9中任一项所述的防反接保护电路。

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