CN205248774U - 一种输入防反接保护电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种输入防反接保护电路，用于为开关电源电路203提供反接保护功能，包括电源正极输入端U+，电源负极输入端U-，输入防反接保护电路单元201及升压器202；所述的输入防反接保护电路单元201包括第一MOS管T1，通过栅极电压控制所述的第一MOS管T1的导通及关断，以实现所述的开关电源电路203的防反接功能；所述的升压器202至少包括三个接线端子：输入端1，接地端2和输出端3，所述的输入端1接所述的电源正极输入端U+，通过将所述的输入端1的电压经升压处理后输送到所述的防反接保护电路单元201以提供足够高的电压使所述的第一MOS管T1饱和导通；所述的开关电源电路203至少包括两个输入端：+Vin和-Vin。本实用新型降低了输入防反接保护电路在输入电压较低时的电路通态阻抗，从而降低了电路的功率损耗。

Description

一种输入防反接保护电路

技术领域

本实用新型涉及开关电源电路领域，特别涉及一种低输入电压的开关电源电路的输入防反接保护电路。

背景技术

电子***中有许多独立的电源模块，电源模块的输入端主要靠机械或者图案标识的方式来区分极性，提供了指导性的方案。但是，这并不能杜绝输入端反接现象，而一旦反接，将会损坏输入电压端口，造成电源模块烧毁，严重者会造成供电电源或者电池失效等情况，进而造成经济损失。

目前，常见的防反接的电路多采用以下两种方式：

1、利用二极管的单向导通特性实现电路的防反接；所述防反接的方法由于二极管的正向导通压降比较大，在流过二极管的电流比较大时，电路损耗的能量比较大，另外能承受正向导通电流大的二极管制造工艺难度大，成本高，可靠性等方面亦存在缺陷；

2、利用MOS管的开关特性实现电路的防反接，通过栅极电压控制MOS管的导通及关断，以实现电路的防反接功能，如图1所示：

图1中，所述输入防反接保护电路的供电电压直接来源于输入端的电压，当输入端的电压足够高使得MOS管T1饱和导通时可以实现降低输入防反接保护电路的通态阻抗，但是该降低输入防反接保护电路的通态阻抗的作用只针对输入端的电压足够高使得MOS管T1饱和导通的情况，当供电电压不足以使MOS管T1饱和导通甚至因供电电压过低不足以使MOS管T1导通时，该防反接MOS管处于不饱和导通或者只有体二极管导通的状态，通态阻抗较大，造成的功率损耗比较大，若工作电流较大时，该MOS管发热严重，甚至会损坏。

实用新型内容

为了克服上述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种输入防反接保护电路，实现在输入电压不足以使输入防反接保护电路的MOS管饱和导通时，依然具有输入防反接保护功能并降低电路的损耗。

为了达到上述目的，本实用新型技术方案如下：

一种输入防反接保护电路，用于为开关电源电路203提供反接保护功能，包括电源正极输入端U+，电源负极输入端U-，输入防反接保护电路单元201及升压器202；输入防反接保护电路单元201包括第一MOS管T1，通过栅极电压控制第一MOS管T1的导通及关断，以实现开关电源电路203的防反接功能；升压器202至少包括三个接线端子：输入端1，接地端2和输出端3，输入端1接电源正极输入端U+，通过将其输入端1的电压经升压处理后输送到防反接保护电路单元201以提供足够高的电压使第一MOS管T1饱和导通；开关电源电路203至少包括两个输入端：+Vin和-Vin。

优选的，输入防反接保护电路单元201还包括第一电阻R1、第二电阻R2、第一稳压二极管Z1以及第一二极管D1；所述的第一电阻R1一端接升压器202的输出端3，另一端接第一MOS管T1的栅极、第二电阻R2的一端和第一稳压二极管Z1的阴极；第一MOS管T1的漏极连接第一二极管的D1阴极和电源的负极输入端U-；第一MOS管T1的源极连接第二电阻R2的另一端、第一稳压二极管Z1的阳极、升压器202的接地端2以及开关电源电路203的-Vin端；电源的正极输入端U+连接升压器202的输入端1和开关电源电路的+Vin端。

优选的，所述的开关电输入防反接保护电路集成在开关电源电路203内部，作为开关电源电路203内部的一个小单元电路。

优选的，所述的开关电源电路203是输入带极性的开关电源电路，特别是低电压输入的DC-DC开关电源电路。

优选的，所述的开关电源电路203是输入带极性的后级电路，特别是低电压输入的后级电路。

优选的，所述的第一二极管D1是第一MOS管T1的体二极管。

本实用新型的工作原理分析如下：

当正常接线时，电源正极输入端U+和电源负极输入端U-分别连接供电电源或者电池的正极以及负极，在升压器202尚未输出足够高电压使第一MOS管T1导通时，第一二极管D1导通，形成电流回路，待升压器202工作后，输出足够高电压使第一MOS管T1饱和导通，第一MOS管T1饱和导通时通态内阻极小，近似短路，这样，输入电流从开关电源电路203的输入端+Vin流到输入端-Vin，再通过饱和导通的第一MOS管T1回到供电电源或者电池的负极，形成一个通路，使开关电源电路203正常工作；

如果一不小心将供电电源或者电池的正负极接反了，将供电电源或者电池的正极接到了电源负极输入端U-上，供电电源或者电池的负极接到电源正极输入端U+上，这样，就会有负电压输入到第一MOS管T1的漏极和第一二极管D1的阴极，由于第一MOS管T1没有正的栅极电压，第一MOS管T1截止；再由于第一二极管D1的单向导通特性，第一二极管D1截止，第一MOS管T1截止，电路相当于开路，电流不能构成回路。这样就避免了给后面的开关电源电路203造成损坏，从而减小可能造成的经济损失。

与现有技术相比，在上述的开关电输入防反接保护电路路中，起到了防止电路反接时造成的开关电源电路内部器件损坏的经济损失，并在电源输入端电压比较低的应用场合中，输入端的电压经过升压后输送到第一MOS管T1的栅极，使第一MOS管T1饱和导通，降低电路的通态阻抗，从而降低了电路的功率损耗。

附图说明

图1为现有技术输入防反接保护电路路原理图；

图2为本实用新型输入防反接保护电路路；

图3为本实用新型输入防反接保护电路路中的升压器的一个电路原理图。

具体实施方式

实施案例一

请参阅图2，一种输入防反接保护电路路，用于为开关电源电路203提供反接保护功能，包括电源正极输入端U+、电源负极输入端U-、输入防反接保护电路路单元201及升压器202；输入防反接保护电路路单元201包括第一电阻R1、第二电阻R2、第一稳压二极管Z1、第一MOS管T1以及第一二极管D1；升压器202至少包括三个接线端子：输入端1，接地端2，输出端3；开关电源电路203至少包括两个输入端：+Vin和-Vin；第一电阻R1一端接升压器202的输出端3，另一端接第一MOS管T1的栅极、第二电阻R2的一端和第一稳压二极管Z1的阴极；第一MOS管T1的漏极连接第一二极管的D1阴极和电源的负极输入端U-；第一MOS管T1的源极连接第二电阻R2的另一端、第一稳压二极管Z1的阳极、升压器202的接地端2以及开关电源电路203的-Vin端；电源的正极输入端U+连接升压器202的输入端1和开关电源电路的+Vin端。

再请参阅图3，上述升压器202包括三个接线端子：输入端1，接地端2，输出端3，以及包括电容C31、C32和C33，电感L31，电阻R31、R32和R33，二极管D31，NPN三极管Q31和BOOST控制芯片IC31；控制芯片IC31包括5个脚：VDD、VSS、EXT、NC和VOUT；升压器202的输入端1连接电感L31的一端、电容C31的一端以及控制芯片IC31的VDD引脚；电感L31的另一端连接二极管D31的阳极、三极管Q31的集电极；控制芯片C31的EXT脚经过电阻R31后连接到三极管Q31的基极；二极管D31的阳极与电阻R32的一端和电容C32的一端相连并连接到升压器202的输出端3；电阻R32的另一端与R33的一端以及控制芯片的VOUT引脚相连；电阻R33的另一端与电容C31的另一端、电容C32的另一端以及控制芯片IC31的VSS引脚相连并连接到升压器202的接地端2，电容C33并联在电阻R32两端。

工作原理在实用新型内容已分析，这里结合升压器的工作原理进一步简述：升压器202为BOOST升压电路，本实施例是控制芯片S-8358E50的一种常见应用，为一种超低静态功耗的，升压型超小型600kHz的BOOST电路控制器，调节电阻R33和R32的分压比，可以改变输出端3的电压，在7.5V至15V之间，这里均含本数，电阻R32和R33的总阻值可以大于1M，以降低静态功耗。

当正常接线时，电源正极输入端U+和电源负极输入端U-分别连接供电电源或者电池的正极以及负极，在升压器202尚未输出足够高电压使第一MOS管T1导通时刻，第一二极管D1导通，待升压器202工作后，输出足够高电压使第一MOS管T1饱和导通，第一MOS管T1饱和导通时通态内阻极小，近似短路，这样，输入电流从开关电源电路203的输入端+Vin流到输入端-Vin，再通过饱和导通的第一MOS管T1回到供电电源或者电池的负极，形成一个通路，使开关电源电路203正常工作。

如果一不小心将供电电源或者电池的正负极接反了，将供电电源或者电池的正极接到了电源负极输入端U-上，供电电源或者电池的负极接到电源正极输入端U+上，这样，就会有负电压输入到第一MOS管T1的漏极和第一二极管D1的阴极，由于第一MOS管T1没有正的栅极电压，第一MOS管T1截止；再由于第一二极管D1的单向导通特性，第一二极管D1截止，第一MOS管T1截止，电路相当于开路，电流不能构成回路。这样就避免了给后面的开关电源电路203造成损坏，从而减小可能造成的经济损失。

以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制。

对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型的精神和范围内，通过以上描述与举例能自然联想到的其他等同应用方案，还可以做出若干改进和润饰，如把升压器202的控制芯片换成其他BOOST电路控制IC及其他***电路做成的升压电路、在供电回路中串入电感、并上电容以平滑供电纹波，分压电阻、反馈电阻上并联抗干忧电容，来提高电路的抗干扰能力，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围，这里不再用实施例赘述，本实用新型的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (8)

1.一种输入防反接保护电路，用于为开关电源电路(203)提供反接保护功能，包括电源正极输入端(U+)，电源负极输入端(U-)，输入防反接保护电路单元(201)及升压器(202)；所述的输入防反接保护电路单元(201)包括第一MOS管(T1)，通过栅极电压控制所述的第一MOS管(T1)的导通及关断，以实现所述的开关电源电路(203)的防反接功能；所述的升压器(202)至少包括三个接线端子：输入端(1)，接地端(2)和输出端(3)，所述的输入端(1)接所述的电源正极输入端(U+)，通过将所述的输入端(1)的电压经升压处理后输送到所述的防反接保护电路单元(201)以提供足够高的电压使所述的第一MOS管(T1)饱和导通；所述的开关电源电路(203)至少包括两个输入端：+Vin和-Vin。

2.根据权利要求1所述的输入防反接保护电路，其特征在于：所述的输入防反接保护电路单元(201)还包括第一电阻(R1)、第二电阻(R2)、第一稳压二极管(Z1)以及第一二极管(D1)；所述的第一电阻(R1)一端接所述的升压器(202)的输出端(3)，另一端接所述的第一MOS管(T1)的栅极、所述的第二电阻(R2)的一端和所述的第一稳压二极管(Z1)的阴极；所述的第一MOS管(T1)的漏极连接所述的第一二极管的(D1)阴极和所述的电源的负极输入端(U-)；所述的第一MOS管(T1)的源极连接所述的第二电阻(R2)的另一端、所述的第一稳压二极管(Z1)的阳极、所述的升压器(202)的接地端(2)以及所述的开关电源电路(203)的-Vin端；所述的电源的正极输入端(U+)连接所述的升压器(202)的输入端(1)和所述的开关电源电路的+Vin端。

3.根据权利要求2所述的输入防反接保护电路，其特征在于：所述的第一二极管(D1)是第一MOS管(T1)的体二极管。

4.根据权利要求1或2所述的输入防反接保护电路，其特征在于：其集成在所述的开关电源电路(203)内部，作为开关电源电路(203)内部的一个小单元电路。

5.根据权利要求1或2所述的输入防反接保护电路，其特征在于：所述的开关电源电路(203)是输入带极性的开关电源电路。

6.根据权利要求5所述的输入防反接保护电路，其特征在于：所述的输入带极性的开关电源电路为低电压输入的DC-DC开关电源电路。

7.根据权利要求1或2所述的输入防反接保护电路，其特征在于：所述的开关电源电路(203)是输入带极性的后级电路。

8.根据权利要求7所述的输入防反接保护电路，其特征在于：所述的输入带极性的后级电路是低电压输入的后级电路。