CN102468789A - 一种电源极性转换电路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电源极性转换电路，其包括正相输出控制部分、反相输出控制部分；其中，正相输出控制部分包括正相输出控制部分A、正相输出控制部分B；反相输出控制部分包括反相输出控制部分A、反相输出控制部分B；正相输出控制部分A中，第一工作电源的输出依次连接MOS管Q4漏极、栅极、电阻R2、三极管Q1集电极、三极管Q1发射极，然后接地；正相输出控制部分B中，第二工作电源的输出依次连接电阻R11、R12、R13、第二三极管Q9集电极、第二三极管Q9发射极，然后接地；反相输出控制部分A、B的结构与正相输出控制部分相同，其完全克服了继电器存在的各种问题，具有寿命长、工作可靠、控制电路简单等优点。

Description

一种电源极性转换电路

【技术领域】

本发明涉及一种电源极性转换电路，尤其涉及一种可以对直流电源的正负极性随意转换的电源极性转换电路。

【背景技术】

随着科学技术的不断发展，直流电机的应用越来越广泛，人们往往通过继电器来转换电源的正负极性，从而实现直流电机正转或反转，但是继电器存在机械寿命和电气寿命比较短、控制不可靠、控制电路复杂、电污染严重等问题，严重影响了整个设备的可靠性。

因此，现有技术需要改进。

【发明内容】

有鉴于此，有必要提出一种高效、可靠、廉价、简单的电源极性转换电路，可以安全可靠地驱动直流电机工作。

本发明的一个技术方案是，一种电源极性转换电路，其包括正相输出控制部分、反相输出控制部分、输出端A以及输出端B；其中，所述正相输出控制部分包括正相输出控制部分A、正相输出控制部分B；所述反相输出控制部分包括反相输出控制部分A、反相输出控制部分B；所述正相输出控制部分A包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R15，MOS管Q4，三极管Q1；第一工作电源的输出依次连接MOS管Q4漏极、MOS管Q4栅极、电阻R2、三极管Q1的集电极、三极管Q1的发射极，然后接地；电阻R1一端与MOS管Q4漏极连接，另一端与MOS管Q4栅极连接；三极管Q1基极Q1B通过电阻R3与信号端S1连接，其还通过电阻R15接地；MOS管Q4源极还与所述输出端A连接；所述正相输出控制部分B包括电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14，MOS管Q10，以及第一三极管Q8、第二三极管Q9，第二工作电源的输出依次连接电阻R11、电阻R12、电阻R13、第二三极管Q9集电极、第二三极管Q9发射极，然后接地；第二三极管Q9基极直接与三极管Q1基极Q1B连接；电阻R12一端与第一三极管Q8发射极连接，另一端与第一三极管Q8基极连接；第一三极管Q8集电极依次连接MOS管Q10栅极、MOS管Q10漏极以及地；电阻R14一端与MOS管Q10栅极连接，另一端与MOS管Q10漏极连接；MOS管Q10源极与所述输出端B连接；所述反相输出控制部分A的结构与所述正相输出控制部分A相同，在所述反相输出控制部分A中，第一工作电源的输出依次通过一MOS管Q6的漏极、源极连接所述输出端B，此MOS管Q6的栅极依次通过一三极管Q7的集电极、发射极接地，三极管Q7的基极Q7B通过分压电路连接信号端S2；；所述反相输出控制部分B的结构与所述正相输出控制部分B相同；在所述反相输出控制部分B中，第二工作电源的输出也依次通过另一三极管Q2的发射极、集电极连接另一MOS管Q5的栅极，此MOS管Q5的源极连接所述输出端A，所述三极管Q2的基极通过又一三极管Q3的集电极、发射极接地，此三极管Q3的基极连接所述三极管Q7的基极Q7B；当信号端S1为高电平输入时，输出端A为电源正极输出，所述输出端B接地，为电源负极；当信号端S2为高电平输入时，输出端B为电源正极输出，所述输出端A接地，为电源负极。

应用于上述方案，所述的电源极性转换电路中，所述反相输出控制部分A具体包括电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R16，MOS管Q6，三极管Q7；第一工作电源的输出依次连接MOS管Q6漏极、MOS管Q6栅极、电阻R9、三极管Q7集电极、三极管Q7发射极，然后接地；电阻R8一端与MOS管Q6漏极连接，另一端与MOS管Q6栅极连接。

应用于上述各方案，所述的电源极性转换电路中，所述反相输出控制部分B具体包括电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7，MOS管Q5，以及第一三极管Q2、第二三极管Q3，第二工作电源的输出依次连接电阻R4、电阻R5、电阻R6、第二三极管Q3集电极、第二三极管Q9发射极，然后接地；电阻R5一端与第一三极管Q2发射极连接，另一端与第一三极管Q2基极连接；第一三极管Q2集电极依次连接MOS管Q5栅极、MOS管Q5漏极，然后接地；电阻R7一端与MOS管Q5栅极连接，另一端与MOS管Q5漏极连接。

应用于上述各方案，所述的电源极性转换电路中，所述电阻R1、电阻R2、电阻R5、电阻R8、电阻R9、电阻R12的阻值相同，所述电阻R3、电阻R4、电阻R10、电阻R11的阻值相同，所述电阻R6、电阻R7、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16的阻值相同。

应用于上述方案，所述的电源极性转换电路中，所述电阻R1、电阻R2、电阻R5、电阻R8、电阻R9、电阻R12均为5.1k，所述电阻R3、电阻R4、电阻R10、电阻R11均为1k，所述电阻R6、电阻R7、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16均为10k。

应用于上述各方案，所述的电源极性转换电路中，所述三极管Q1、三极管Q3、三极管Q7、三极管Q9相同，所述三极管Q2、三极管Q4相同，所述MOS管Q4、MOS管Q6相同，所述MOS管Q5、MOS管Q10相同。

应用于上述方案，所述的电源极性转换电路中，所述三极管Q1、三极管Q3、三极管Q7、三极管Q9均为BC817，所述三极管Q2、三极管Q4均为MMBT4403L，所述MOS管Q4、MOS管Q6均为IRFR5035，所述MOS管Q5、MOS管Q10均为STD35NF06L。

应用于上述各方案及其组合，所述的电源极性转换电路中，所述第一工作电源、第二工作电源均为直流电源。

应用于上述方案，所述的电源极性转换电路中，所述第一工作电源为24V，第二工作电源为12V。

应用于上述各方案及其组合，所述的电源极性转换电路中，还包括第一LC电路与第二LC电路，所述第一工作电源通过第一LC电路后再分别连接到所述正相输出控制部分A、所述反相输出控制部分A；所述第二工作电源通过第二LC电路后再分别连接到所述正相输出控制部分B、所述反相输出控制部分B。

上述各方案，采用MOS管、三极管等电力器件设计的桥式电源极性转换电路，全部采用电子器件实现，完全克服了继电器存在的各种问题，具有寿命长、工作可靠、控制电路简单等优点，极大增强了用户的使用效果。

【附图说明】

图1是一个电源极性转换电路实施例的原理图。

【具体实施方式】

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述。

本发明的一个实施例是，一种电源极性转换电路，其包括正相输出控制部分、反相输出控制部分、输出端A以及输出端B；如图1所示。其中，所述正相输出控制部分包括正相输出控制部分A和正相输出控制部分B；所述反相输出控制部分包括反相输出控制部分A和反相输出控制部分B。

所述正相输出控制部分A包括电阻R1、R2、R3、R15，MOS管Q4，三极管Q1；第一工作电源的输出依次连接MOS管Q4漏极、栅极、电阻R2、三极管Q1的集电极、三极管Q1的发射极，然后接地；也就是说，从第一工作电源出来的电流依次经过MOS管Q4漏极、栅极、电阻R2、三极管Q1集电极、三极管Q1发射极，然后接地。

电阻R1一端与MOS管Q4漏极连接，另一端与MOS管Q4栅极连接。

三极管Q1基极Q1B通过电阻R3与信号端S1连接，还通过电阻R15接地。

MOS管Q4源极与所述输出端A连接。

所述正相输出控制部分B包括电阻R11、R12、R13、R14，MOS管Q10，以及第一三极管Q8、第二三极管Q9，第二工作电源的输出依次连接电阻R11、电阻R12、电阻R13、第二三极管Q9集电极、第二三极管Q9发射极，然后接地；也就是说，从第二工作电源出来的电流依次经过电阻R11、R12、R13、第二三极管Q9集电极、第二三极管Q9发射极，然后接地。

第二三极管Q9基极直接与三极管Q1基极Q1B连接。

电阻R12一端与第一三极管Q8发射极连接，另一端与第一三极管Q8基极连接。

第一三极管Q8集电极依次连接MOS管Q10栅极、MOS管Q10漏极，然后接地。

电阻R14一端与MOS管Q10栅极连接，另一端与MOS管Q10漏极连接。

MOS管Q10源极与所述输出端B连接。

所述反相输出控制部分A的的结构与所述正相输出控制部分A相同，在所述反相输出控制部分A中，第一工作电源的输出依次通过一MOS管Q6的漏极、源极连接所述输出端B，此MOS管Q6的栅极依次通过一三极管Q7的集电极、发射极接地。例如，所述反相输出控制部分A具体包括电阻R8、R9、R10、R16，MOS管Q6，三极管Q7；第一工作电源的输出依次连接MOS管Q6漏极、MOS管Q6栅极、电阻R9、三极管Q7集电极、三极管Q7发射极，然后接地；即从第一工作电源出来的电流依次经过MOS管Q6漏极、栅极、电阻R9、三极管Q7集电极、三极管Q7发射极，然后接地；电阻R8一端与MOS管Q6漏极连接，另一端与MOS管Q6栅极连接；三极管Q7基极Q7B通过电阻R10与信号端S2连接，还通过电阻R16接地；MOS管Q6源极与所述输出端B连接。这里的三极管Q7的基极Q7B通过分压电路连接信号端S2；如图1所示，分压电路由电阻R10和R16构成。

所述反相输出控制部分B的的结构与所述正相输出控制部分B相同；在所述反相输出控制部分B中，第二工作电源的输出也依次通过另一三极管Q2的发射极、集电极连接另一MOS管Q5的栅极，此MOS管Q5的源极连接所述输出端A，所述三极管Q2的基极通过又一三极管Q3的集电极、发射极接地，此三极管Q3的基极连接所述三极管Q7的基极Q7B。例如，所述反相输出控制部分B具体包括电阻R4、R5、R6、R7，MOS管Q5，以及第一三极管Q2、第二三极管Q3，第二工作电源的输出依次连接电阻R4、电阻R5、电阻R6、第二三极管Q3集电极、第二三极管Q9发射极，然后接地；即从第二工作电源出来的电流依次经过电阻R4、R5、R6、第二三极管Q3集电极、第二三极管Q9发射极，然后接地；第二三极管Q3基极连接所述三极管Q7的基极Q7B；电阻R5一端与第一三极管Q2发射极连接，另一端与第一三极管Q2基极连接；第一三极管Q2集电极依次连接MOS管Q5栅极、MOS管Q5漏极，然后接地；电阻R7一端与MOS管Q5栅极连接，另一端与MOS管Q5漏极连接；MOS管Q5源极与所述输出端A连接。

这样，当信号端S1为高电平输入时，通过分压电路(R3和R15)为三极管Q1和Q9的基极Q1B提供静态工作电流，输出端A为电源正极输出，所述输出端B接地，为电源负极；当信号端S2为高电平输入时，通过分压电路为三极管Q7和Q3的基极Q7B提供静态工作电流。输出端B为电源正极输出，所述输出端A接地，为电源负极。

应用于上述各例，优选的，所述电阻R1、R2、R5、R8、R9、R12的阻值相同，所述电阻R3、R4、R10、R11的阻值相同，所述电阻R6、R7、R13、R14、R15、R16的阻值相同。例如，所述电阻R1、R2、R5、R8、R9、R12均为5.1k，所述电阻R3、R4、R10、R11均为1k，所述电阻R6、R7、R13、R14、R15、R16均为10k。

应用于上述各例及其组合，优选的，所述三极管Q1、Q3、Q7、Q9相同，所述三极管Q2、Q4相同，所述MOS管Q4、Q6相同，所述MOS管Q5、Q10相同。例如，所述三极管Q1、Q3、Q7、Q9均为BC817，所述三极管Q2、Q4均为MMBT4403L，所述MOS管Q4、Q6均为IRFR5035，所述MOS管Q5、Q10均为STD35NF06L。

应用于上述各例及其组合，优选的，所述的电源极性转换电路中，所述第一工作电源、第二工作电源均为直流电源。例如，所述第一工作电源为24V，第二工作电源为12V。

应用于上述各例及其组合，优选的，所述的电源极性转换电路还包括第一LC电路与第二LC电路，所述第一工作电源通过第一LC电路后再分别连接到所述正相输出控制部分A、所述反相输出控制部分A；所述第二工作电源通过第二LC电路后再分别连接到所述正相输出控制部分B、所述反相输出控制部分B。或者，分别采用LRC电路替代第一LC电路与第二LC电路。

具体的一个例子是，一种电源极性转换电路，如图1所示，所述转换电路包括正相输出控制部分A、正相输出控制部分B、反相输出控制部分A、反相输出控制部分B四部分。正相输出控制部分A、正相输出控制部分B共同组成正相输出控制部分，正相输出控制部分工作的时候A为输出电源正极，B为输出电源负极；反相输出控制部分A、反相输出控制部分B共同组成反相输出控制部分，反相输出控制部分工作的时候A为输出电源负极，B为输出电源正极。

如图1所示，正相输出控制部分包括正相输出控制部分A、正相输出控制部分B，其中正相输出控制部分A包括：电阻R1、R2、R3、R15，MOS管Q4，三极管Q1；正相输出控制部分B包括：电阻R11、R12、R13、R14，MOS管Q10，三极管Q8、Q9。

反相输出控制部分包括反相输出控制部分A、反相输出控制部分B，其中反相输出控制部分A包括：电阻R8、R9、R10、R16，MOS管Q6，三极管Q7；反相输出控制部分B包括：电阻R4、R5、R6、R7，MOS管Q5，三极管Q2、Q3。

接通电源后，由于电路得电，所以在电阻R4、R11处加载+12V电源。当需要正相输出控制部分工作时，在电阻R3处S1信号端加载高电平信号，Q1B端信号也为高电平，通过电阻R3控制三极管Q1导通，进而控制MOS管Q4导通工作，所以A端直接和电源正极连接，为输出电源正极；由于Q1B端信号为高电平，三极管Q9导通，进而控制三极管Q8、MOS管Q10导通工作，所以B端直接和电源GND连接，为输出电源负极。当需要反相输出控制部分工作时，在电阻R10处S2信号端加载高电平信号，Q7B端信号也为高电平，通过电阻R10控制三极管Q7导通，进而控制MOS管Q6导通工作，所以B端直接和电源正极连接，为输出电源正极；由于Q7B端信号为高电平，三极管Q3导通，进而控制三极管Q2、MOS管Q5导通工作，所以A端直接和电源GND连接，为输出电源负极。

上述各例提供的电源极性转换电路，全部采用电力、电子器件实现，确保稳定可靠工作，克服了采用继电器的弊端，具有很强的实际应用价值。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制；并且，上面列出的各个技术特征，其相互组合所能够形成各个实施方案，应被视为属于本发明说明书记载的范围。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种电源极性转换电路，其特征在于，包括正相输出控制部分、反相输出控制部分、输出端A以及输出端B；

其中，所述正相输出控制部分包括正相输出控制部分A、正相输出控制部分B；所述反相输出控制部分包括反相输出控制部分A、反相输出控制部分B；

所述正相输出控制部分A包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R15，MOS管Q4，三极管Q1；第一工作电源的输出依次连接MOS管Q4漏极、MOS管Q4栅极、电阻R2、三极管Q1的集电极、三极管Q1的发射极，然后接地；电阻R1一端与MOS管Q4漏极连接，另一端与MOS管Q4栅极连接；三极管Q1基极Q1B通过电阻R3与信号端S1连接，其还通过电阻R15接地；MOS管Q4源极还与所述输出端A连接；

所述正相输出控制部分B包括电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14，MOS管Q10，以及第一三极管Q8、第二三极管Q9，第二工作电源的输出依次连接电阻R11、电阻R12、电阻R13、第二三极管Q9集电极、第二三极管Q9发射极，然后接地；第二三极管Q9基极直接与三极管Q1基极Q1B连接；电阻R12一端与第一三极管Q8发射极连接，另一端与第一三极管Q8基极连接；第一三极管Q8集电极依次连接MOS管Q10栅极、MOS管Q10漏极以及地；电阻R14一端与MOS管Q10栅极连接，另一端与MOS管Q10漏极连接；MOS管Q10源极与所述输出端B连接；

所述反相输出控制部分A的结构与所述正相输出控制部分A相同，在所述反相输出控制部分A中，第一工作电源的输出依次通过一MOS管Q6的漏极、源极连接所述输出端B，此MOS管Q6的栅极依次通过一三极管Q7的集电极、发射极接地，三极管Q7的基极Q7B通过分压电路连接信号端S2；

所述反相输出控制部分B的结构与所述正相输出控制部分B相同；在所述反相输出控制部分B中，第二工作电源的输出也依次通过另一三极管Q2的发射极、集电极连接另一MOS管Q5的栅极，此MOS管Q5的源极连接所述输出端A，所述三极管Q2的基极通过又一三极管Q3的集电极、发射极接地，此三极管Q3的基极连接所述三极管Q7的基极Q7B；

当信号端S1为高电平输入时，输出端A为电源正极输出，所述输出端B接地，为电源负极；当信号端S2为高电平输入时，输出端B为电源正极输出，所述输出端A接地，为电源负极。

2.根据权利要求1所述的电源极性转换电路，其特征在于，所述反相输出控制部分A具体包括电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R16，MOS管Q6，三极管Q7；第一工作电源的输出依次连接MOS管Q6漏极、MOS管Q6栅极、电阻R9、三极管Q7集电极、三极管Q7发射极，然后接地；电阻R8一端与MOS管Q6漏极连接，另一端与MOS管Q6栅极连接。

3.根据权利要求1所述的电源极性转换电路，其特征在于，所述反相输出控制部分B具体包括电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7，MOS管Q5，以及第一三极管Q2、第二三极管Q3，第二工作电源的输出依次连接电阻R4、电阻R5、电阻R6、第二三极管Q3集电极、第二三极管Q9发射极，然后接地；电阻R5一端与第一三极管Q2发射极连接，另一端与第一三极管Q2基极连接；第一三极管Q2集电极依次连接MOS管Q5栅极、MOS管Q5漏极，然后接地；电阻R7一端与MOS管Q5栅极连接，另一端与MOS管Q5漏极连接。

4.根据权利要求1所述的电源极性转换电路，其特征在于，所述电阻R1、电阻R2、电阻R5、电阻R8、电阻R9、电阻R12的阻值相同，所述电阻R3、电阻R4、电阻R10、电阻R11的阻值相同，所述电阻R6、电阻R7、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16的阻值相同。

5.根据权利要求4所述的电源极性转换电路，其特征在于，所述电阻R1、电阻R2、电阻R5、电阻R8、电阻R9、电阻R12均为5.1k，所述电阻R3、电阻R4、电阻R10、电阻R11均为1k，所述电阻R6、电阻R7、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16均为10k。

6.根据权利要求1所述的电源极性转换电路，其特征在于，所述三极管Q1、三极管Q3、三极管Q7、三极管Q9相同，所述三极管Q2、三极管Q4相同，所述MOS管Q4、MOS管Q6相同，所述MOS管Q5、MOS管Q10相同。

7.根据权利要求6所述的电源极性转换电路，其特征在于，所述三极管Q1、三极管Q3、三极管Q7、三极管Q9均为BC817，所述三极管Q2、三极管Q4均为MMBT4403L，所述MOS管Q4、MOS管Q6均为IRFR5035，所述MOS管Q5、MOS管Q10均为STD35NF06L。

8.根据权利要求1所述的电源极性转换电路，其特征在于，所述第一工作电源、第二工作电源均为直流电源。

9.根据权利要求8所述的电源极性转换电路，其特征在于，所述第一工作电源为24V，第二工作电源为12V。

10.根据权利要求1至9任一所述的电源极性转换电路，其特征在于，其还包括第一LC电路与第二LC电路，所述第一工作电源通过第一LC电路后再分别连接到所述正相输出控制部分A、所述反相输出控制部分A；所述第二工作电源通过第二LC电路后再分别连接到所述正相输出控制部分B、所述反相输出控制部分B。