CN113809730A - 一种高压直流输入的反接保护电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高压直流输入的反接保护电路，包括防反接防过冲电路、MOS管驱动电路，辅助源供电电路、储能电容和单片机，主电路包括直流输入端，防反接防过冲电路包括两个NMOS和充电电阻；辅助源供电电路由储能电容供电，单片机的电源引脚接辅助源供电电路的输出端；储能电容的正极接直流输入端的正极，两个NMOS反向串联后接在储能电容的负极与直流输入端的负极之间；MOS管驱动电路的控制端接单片机的控制信号输出端，两个NMOS的栅极接MOS管驱动电路的驱动信号输出端；充电电阻与正接的NMOS并联。本发明具有防反接和防过冲功能，开机时冲击电流小，并且在主电路正常运行时，功率损耗低。
Description
技术领域
本发明涉及DC-DC电源直流输入保护，尤其涉及一种高压直流输入的反接保护电路。
背景技术
在DC-DC电源中，直流电源输入的保护电路包括防反接保护电路。
通常情况下直流电源输入防反接保护是利用二极管的单向导电性来实现的，二极管防反接保护电路如图1所示，结构简单可靠，成本低，但在输入大电流的情况下二极管上的损耗相当大。例如，输入电流额定值达到14A,一般二极管压降为0.7V，二极管上的损耗至少也要达到：Pd＝14A×0.7V＝9.8W，不但发热严重，需要安装散热器辅助散热，而且对电路效率的影响也相当之大。二极管防反接保护电路仅适合用于小电流，对效率要求不高的电路中。
MOS管型防反接保护电路利用了MOS管内部体二极管的特性来实现防反接保护，由于现在MOS管的内阻已经可以做到毫欧级别，MOS管型防反接保护电路可以解决二极管电源防反接方案存在的压降和功耗过大的问题。
如图2所示，极性反接保护将保护用场效应管与被保护电路串联连接。当输入电压出现反接时，由于MOS-FET的体二极管特性可使电路形成短路，防止电流烧毁电路中的场效应管元件，保护整体电路。
但图2所示电路极容易在开关机时打火，且高压输入时的冲击电流非常大，导致MOS-FET等器件出现损坏。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种主电路开机时冲击电流较小的高压直流输入的反接保护电路。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是，一种高压直流输入的反接保护电路，包括防反接防过冲电路、MOS管驱动电路，辅助源供电电路、储能电容和单片机，主电路包括直流输入端，防反接防过冲电路包括两个NMOS和充电电阻；辅助源供电电路由储能电容供电，单片机的电源引脚接辅助源供电电路的输出端；储能电容的正极接直流输入端的正极，两个NMOS反向串联后接在储能电容的负极与直流输入端的负极之间；MOS管驱动电路的控制端接单片机的控制信号输出端，两个NMOS的栅极接MOS管驱动电路的驱动信号输出端；充电电阻与正接的NMOS并联。
以上所述的高压直流输入的反接保护电路，第一NMOS的漏极接储能电容的负极，第二NMOS的源极接第一NMOS的源极，第二NMOS的漏极接直流输入端的正极；充电电阻为热敏电阻，热敏电阻与第一NMOS并联。
以上所述的高压直流输入的反接保护电路，NMOS包括复数个并接的N沟道MOS管。
以上所述的高压直流输入的反接保护电路，MOS管驱动电路包括三极管和继电器；继电器线圈的一端接辅助源供电电路输出端的正极，另一端接三极管的集电极，三极管的基极作为MOS管驱动电路的控制端接单片机的控制信号输出端，三极管的发射极接地；继电器常开触点的第一端接辅助源供电电路输出端的正极，第二端作为MOS管驱动电路的驱动信号输出端接防反接防过冲电路NMOS的栅极。
以上所述的高压直流输入的反接保护电路， NMOS的源极通过继电器的常闭触点与NMOS的栅极连接。
以上所述的高压直流输入的反接保护电路，MOS管驱动电路包括与NMOS对应的驱动电路，驱动电路包括栅极电阻、下拉电阻和双向稳压管；栅极电阻接在继电器常开触点的第二端与对应NMOS的栅极之间；下拉电阻接在对应NMOS的栅极与源极之间，双向稳压管与对应的下拉电阻并接。
以上所述的高压直流输入的反接保护电路，主电路开机时，从主电路的直流输入端输入高压直流电压，对储能电容充电，储能电容的充电电压达到设定值之间，辅助源供电电路、单片机和继电器不工作， NMOS处于关断状态；主电路的直流输入端正极输入的充电电流经过储能电解电容、与第一NMOS并联的热敏电阻和第二NMOS的体二极管流回到直流输入端的负极，热敏电阻起到了开机防过冲的作用。
以上所述的高压直流输入的反接保护电路，主电路开机、直流输入端错接反向高压直流电压时，辅助源供电电路、单片机和继电器都未工作，NMOS处于关断状态，第二NMOS的体二极管处于截止状态，起到开机防反接的作用。
本发明的高压直流输入的反接保护电路具有防反接和防过冲功能，开机时冲击电流小，并且在主电路正常运行时，功率损耗低。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是现有技术高压直流输入的反接保护电路的电路图。
图2是现有技术高压直流输入的反接保护电路的另一电路图。
图3是本发明实施例高压直流输入的反接保护电路的电路图。
具体实施方式
本发明实施例高压直流输入反接保护电路的结构和原理如图3所示，包括防反接防过冲电路、MOS管驱动电路，辅助源供电电路、储能电容C137和单片机。
主电路包括直流输入端，直流输入端包括直流输入端的正极+480VVIN、 直流输入端的负极480VRTN和由两级共模电感LX1、LX2，滤波电容C253、C258以及对地y电容CY2、CY3、CY4、CY5构成的输入滤波电路，CY2与CY3的连接点接地AGND，CY4与CY5的连接点接地AGND ；AGND为螺丝与外壳连接地。
防反接防过冲电路包括两个NMOS开关和作为储能电容充电电阻的热敏电阻NTC1,第一NMOS开关包括并接的N沟道MOS管Q15和Q22，第二NMOS开关包括并接的N沟道MOS管Q26和Q23
辅助源供电电路主要由PWM控制器TNY286D为主IC,采用140：27的变压器的反激电路组成。辅助源供电电路由储能电容C137供电。
单片机的电源引脚接辅助源供电电路的输出端。储能电容C137的正极经输入滤波电路接直流输入端的正极+480VVIN，两个NMOS开关反向串联后接在储能电容C137的负极与直流输入端的负极480VRTN之间。MOS管驱动电路的控制端接单片机的控制信号输出端RLY，两个NMOS开关的栅极接MOS管驱动电路的驱动信号输出端。热敏电阻NTC1与正接的NMOS开关（NMOS管Q15和Q22）并联。
如图3所示，NMOS管Q15和Q22的漏极接储能电容C137的负极，NMOS管Q26和Q23开关的源极接NMOS管Q15和Q22的源极，NMOS管Q26和Q23开关的漏极接直流输入端的正极+480VVIN。热敏电阻NTC1与NMOS管Q15和Q22并联。
MOS管驱动电路包括NPN三极管Q63和继电器RLY1。继电器RLY1线圈的一端接辅助源供电电路输出端的正极VCCDC，另一端通过限流电阻R29和R160接NPN三极管Q63的集电极，NPN三极管Q63的基极作为MOS管驱动电路的控制端经电阻R34接单片机的控制信号输出端RLY，NPN三极管Q63的发射极接输入地GND。继电器RLY1常开触点的第一端经限流电阻R26和二极管D26接辅助源供电电路输出端的正极VCCDC，第二端作为MOS管驱动电路的驱动信号输出端接防反接防过冲电路NMOS开关的栅极。
所有NMOS管的源极通过继电器RLY1的常闭触点与NMOS管的栅极连接，电容C74与RLY1的常闭触点并接。
MOS管驱动电路包括与NMOS开关对应的驱动电路。
第一驱动电路包括栅极电阻R156、R157、下拉电阻R194和双向稳压管Z1。栅极电阻R156和R157接在继电器RLY1常开触点的第二端与NMOS管Q15和Q22的栅极之间。下拉电阻R194接在NMOS管Q15和Q22的栅极与源极之间，双向稳压管Z1与下拉电阻R194并接。
第二驱动电路包括栅极电阻R62、R98、下拉电阻R161和双向稳压管Z2。栅极电阻R62和R98接在继电器RLY1常开触点的第二端与NMOS管Q26和Q23的栅极之间。下拉电阻R161接在NMOS管Q26和Q23的栅极与源极之间，双向稳压管Z2与下拉电阻R161并接。
主电路开机时，从主电路的直流输入端输入高压直流电压，因储能电容C137的充电电压尚未达到设定值，辅助源供电电路、单片机和继电器都未开始工作，NMOS管Q15,Q22,Q23和Q26的栅极电平被拉低，NMOS管Q15,Q22,Q23和Q26处于关断状态。主电路的直流输入端正极+480VVIN输入的充电电流经过储能电解电容、与NMOS管Q15、Q22并联的热敏电阻NTCI和NMOS管Q23,Q26的体二极管流回到直流输入端的负极480VRTN。其中热敏电阻NTC1的阻值取8Ω，起到了开机时防过冲的作用，热敏电阻取值越大，防过冲效果越好。
当储能电容C137的充电电压达到设定值，辅助源供电电路开始工作，单片机得电后通过给三极管Q63的基极发一个高电平，三极管Q63开通，控制继电器RLY1工作，NMOS管Q15,Q22,Q23,Q26的栅极的电平转为高电平，NMOS管Q15,Q22,Q23,Q26开通。主电路的直流输入端正极+480VVIN输入的工作电流流经NMOS管Q15,Q22和NMOS管Q23,Q26回到直流输入端的负极480VRTN,极大地降低了主电路的工作损耗。
主电路开机，直流输入端错接反向高压直流电压时，因储能电容C137的尚未充电，无充电电压，辅助源供电电路、单片机和继电器都未工作， NMOS管Q15,Q22,Q23和Q26处于关断状态，NMOS管Q23,Q26体二极管同样处于截止状态，起到了防反接的作用。
本发明以上实施例的高压直流输入反接保护电路具有防反接和防过冲功能，开机时冲击电流小，并且在主电路正常运行时，功率损耗低，具有简捷成熟的优点和广阔的应用前景。
Claims (8)
1.一种高压直流输入的反接保护电路，主电路包括直流输入端，其特征在于，包括防反接防过冲电路、MOS管驱动电路，辅助源供电电路、储能电容和单片机，防反接防过冲电路包括两个NMOS和充电电阻；辅助源供电电路由储能电容供电，单片机的电源引脚接辅助源供电电路的输出端；储能电容的正极接直流输入端的正极，两个NMOS反向串联后接在储能电容的负极与直流输入端的负极之间；MOS管驱动电路的控制端接单片机的控制信号输出端，两个NMOS的栅极接MOS管驱动电路的驱动信号输出端；充电电阻与正接的NMOS并联。
2.根据权利要求1所述的高压直流输入的反接保护电路，其特征在于，第一NMOS的漏极接储能电容的负极，第二NMOS的源极接第一NMOS的源极，第二NMOS的漏极接直流输入端的正极；充电电阻为热敏电阻，热敏电阻与第一NMOS并联。
3.根据权利要求1所述的高压直流输入的反接保护电路，其特征在于，NMOS包括复数个并接的N沟道MOS管。
4.根据权利要求2所述的高压直流输入的反接保护电路，其特征在于，MOS管驱动电路包括三极管和继电器；继电器线圈的一端接辅助源供电电路输出端的正极，另一端接三极管的集电极，三极管的基极作为MOS管驱动电路的控制端接单片机的控制信号输出端，三极管的发射极接地；继电器常开触点的第一端接辅助源供电电路输出端的正极，第二端作为MOS管驱动电路的驱动信号输出端接防反接防过冲电路NMOS的栅极。
5.根据权利要求4所述的高压直流输入的反接保护电路，其特征在于， NMOS的源极通过继电器的常闭触点与NMOS的栅极连接。
6.根据权利要求4所述的高压直流输入的反接保护电路，其特征在于，MOS管驱动电路包括与NMOS对应的驱动电路，驱动电路包括栅极电阻、下拉电阻和双向稳压管；栅极电阻接在继电器常开触点的第二端与对应NMOS的栅极之间；下拉电阻接在对应NMOS的栅极与源极之间，双向稳压管与对应的下拉电阻并接。
7.根据权利要求5所述的高压直流输入的反接保护电路，其特征在于，主电路开机时，从主电路的直流输入端输入高压直流电压，对储能电容充电，储能电容的充电电压达到设定值之间，辅助源供电电路、单片机和继电器不工作， NMOS处于关断状态；主电路的直流输入端正极输入的充电电流经过储能电解电容、与第一NMOS并联的热敏电阻和第二NMOS的体二极管流回到直流输入端的负极，热敏电阻起到了开机防过冲的作用。
8.根据权利要求5所述的高压直流输入的反接保护电路，其特征在于，主电路开机、直流输入端错接反向高压直流电压时，辅助源供电电路、单片机和继电器都未工作，NMOS处于关断状态，第二NMOS的体二极管处于截止状态，起到开机防反接的作用。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116667303A (zh) * | 2023-07-28 | 2023-08-29 | 深圳市高斯宝电气技术有限公司 | 一种dc电源的输入防反接电路 |
-
2021
- 2021-11-08 CN CN202111310088.3A patent/CN113809730A/zh active Pending
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