CN210744739U - 防反接电路和电子设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种防反接电路和电子设备。其中，防反接电路包括：外部电源接口，包括第一正极和第一负极；内部电源接口，包括第二正极和第二负极；开关单元，耦接于第一负极、第二负极和开关控制单元之间；开关控制单元，其第一端连接于第一正极和第二正极之间，第二端连接于第一负极和开关单元的第一端之间，第三端连接于开关单元的第二端和第二负极之间，控制端与开关单元的受控端相连；开关控制单元用于控制开关单元的导通或关断。本实用新型解决了相关技术中利用二极管防止外部电源反接，导致大电流流过时二极管功耗较大的技术问题。

Description

防反接电路和电子设备

技术领域

本实用新型涉及电路保护领域，具体而言，涉及一种防反接电路和电子设备。

背景技术

用户在将电池安装到电子产品中时，经常会出现电池装反的现象。电池安装反向后，会导致电流急剧上升、发热，甚至***，严重损害电子产品或用户的人身安全。以拉杆音响为例，图1示出了拉杆音响的电源***结构示意图。如图1所示，拉杆音响一般支持外部电源1、内部电源2和市电6的供电。其中，市电6经整流电路7整流后转换为38V直流电，给功放电路10供电；内部电源2和外部电源1经过防反接电路8、升压电路9后，同样转换为38V直流电给功放电路10供电。如果使用外部电源1供电时，拉杆音响内部没有设置防反接电路8，那么在外部电源1反接的情况下极有可能烧毁拉杆音响。

图2示出了现有技术中常用的防外部电源反接的电路示意图，该方案利用二极管的单向导电性，外部电源1与内部电源2之间串联二极管，当外部电源1的正负极接反时，二极管截止，及时保护了电子产品。然而，该方法虽然简单有效，但是当电路电流过大时，由于二极管的压降固定，那么二极管的功耗很大，不利于节能。

针对相关技术中利用二极管防止外部电源反接，导致大电流流过时二极管功耗较大的技术问题，目前尚未提出有效的解决方案。

实用新型内容

本实用新型实施例提供了一种防反接电路和电子设备，以至少解决相关技术中利用二极管防止外部电源反接，导致大电流流过时二极管功耗较大的技术问题。

根据本实用新型实施例的一个方面，提供了一种防反接电路，包括：外部电源接口，包括第一正极和第一负极；内部电源接口，包括第二正极和第二负极；开关单元，耦接于第一负极、第二负极和开关控制单元之间；开关控制单元，其第一端连接于第一正极和第二正极之间，第二端连接于第一负极和开关单元的第一端之间，第三端连接于开关单元的第二端和第二负极之间，控制端与开关单元的受控端相连；开关控制单元用于控制开关单元的导通或关断。

可选地，上述电路还包括第一二极管，第一二极管与开关单元并联。

可选地，开关控制单元包括第一电阻、第二电阻和开关元件，第一电阻的第一端分别与第一正极、开关元件的第一端相连，第一电阻的第二端分别与开关元件的受控端、第二电阻的第一端相连，第二电阻的第二端连接第一负极，开关元件的第二端为开关控制单元的控制端。

可选地，开关控制单元还包括第三电阻，第三电阻并联于第一电阻、第二电阻组成的线路两端。

可选地，开关控制单元还包括第四电阻，第四电阻连接于开关元件的第二端和开关单元的受控端之间。

可选地，开关控制单元还包括第五电阻和第一电容，第五电阻的第一端分别与开关元件的第二端、第一电容的第一端和开关单元的受控端相连，第五电阻的第二端分别与第一电容的第二端和开关单元的第二端相连。

可选地，开关控制单元还包括第二电容，第二电容并联于第一电阻两端。

可选地，开关控制单元还包括第二二极管，第二二极管并联于第一电阻两端。

可选地，第一电阻和/或第二电阻为可变电阻。

根据本实用新型实施例的另一个方面，还提供了一种电子设备，包括上述任意一种防反接电路。

在本实用新型实施例中，防反接电路包括：外部电源接口，包括第一正极和第一负极；内部电源接口，包括第二正极和第二负极；开关单元，耦接于第一负极、第二负极和开关控制单元之间；开关控制单元，其第一端连接于第一正极和第二正极之间，第二端连接于第一负极和开关单元的第一端之间，第三端连接于开关单元的第二端和第二负极之间，控制端与开关单元的受控端相连；开关控制单元用于控制开关单元的导通或关断。与现有技术相比，上述方案在外部电源和内部电源之间设置导通压降较小的开关单元，通过开关控制单元来控制开关单元的导通或关断，进而解决了相关技术中利用二极管防止外部电源反接，导致大电流流过时二极管功耗较大的技术问题，达到了防外部电源反接的同时降低电路功耗的目的。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是现有技术中拉杆音响的电源***结构示意图；

图2是现有技术中利用二极管防外部电源反接的电路示意图；

图3是根据本实用新型实施例的一种可选的防外部电源反接的电路图；以及

图4是去掉图3所示的开关控制单元的防外部电源反接的电路图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

1-外部电源；11-第一正极；12-第一负极；21-第二正极；22-第二负极；2-内部电源；3-开关单元；4-开关控制单元；401-开关控制单元的第一端；402-开关控制单元的第二端；403-开关控制单元的第三端；404-开关控制单元的控制端；405-第一电阻；406-第二电阻；407-开关元件；408-第三电阻；409-第四电阻；410-第五电阻；411-第一电容；412-第二二极管；413-第二电容；5-第一二极管；6-市电；7-整流电路；8-防反接电路；9-升压电路；10-功放电路。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，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一部分的实施例，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、***、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

实施例1

本实用新型提供了一种防反接电路的实施例，图3是根据本实用新型实施例的一种可选的防外部电源反接的电路图，如图3所示，该电路包括：

外部电源接口，包括第一正极11和第一负极12。

一种可选方案中，上述外部电源接口可以为供外部电源接入的接口，该外部电源可以为电池，例如锂电池、铅酸电池等；外部电源的电压可以为1.2V、12V、48V等，其大小根据电子设备的需求决定；接口可以为插座。

内部电源接口，包括第二正极21和第二负极22。

一种可选方案中，上述内部电源接口可以为内部电源的输出接口，该内部电源作为电子设备内部的备用电源，可以在市电或外部电源均难以满足供电要求的情况下使用；内部电源的电压也可以为1.2V、12V、48V等。

开关单元3，耦接于第一负极12、第二负极22和开关控制单元4之间。

一种可选方案中，上述开关单元包括三端开关器件，例如电子开关、三极管、场效应管等。场效应管可以为N型场效应晶体管，也可以为P型场效应管。

需要说明的是，N型场效应管相比于P型场效应管，其导通电阻更小，且容易制造，所以本实用新型以N型场效应管为例进行说明。当然，作为本方案的变形，也可以使用P型场效应管，在此不作限制。

如果开关单元为N型场效应管的话，那么开关单元的第一端为N型场效应管的漏极，开关单元的第二端为N型场效应管的源级，开关单元的受控端为N型场效应管的栅极。

由于现有的场效应管的导通电阻可以做到毫欧极，相比于二极管0.7V的固定管压降，可以大大降低开关元件的损耗。

开关控制单元4，其第一端401连接于第一正极11和第二正极21之间，第二端402连接于第一负极12和开关单元3的第一端之间，第三端403连接于开关单元3的第二端和第二负极22之间，控制端404与开关单元3的受控端相连；开关控制单元4用于控制开关单元3的导通或关断。

一种可选方案中，开关控制单元在接收到来自第一正极的高电平信号后，控制开关单元导通；在接收到来自第一正极的低电平信号后，控制开关单元关断。

如图3所示，开关控制单元4的第一端401连接在外部电源1的正极，第二端402连接在外部电源1的负极，第三端403与内部电源2的负极相连，控制端404与场效应管的栅极相连。开关控制单元4的控制端404为场效应管提供电压偏置，利用场效应管的开关特性控制电路的导通和断开，从而防止外部电源1反接给电子设备带来损坏。具体地，外部电源1接入正确时，开关控制单元4接收到来自外部电源1正极的高电平信号，输出可以使场效应管导通的栅极电压，进而导通场效应管。外部电源1反接时，开关控制单元4接收到来自外部电源1正极的低电平信号，开关控制单元4无法提供给场效应管驱动电压，场效应管不能导通，所以起到防反接作用。

容易注意到，在没有开关控制单元4的情况下，如图4所示，示出了去掉图3的开关控制单元的电路图。该电路虽然也能够防止外部电源反接，但是场效应管同时受到内部电源2的控制而一直处于导通状态，此时电路防反接的功能失效。本申请中，开关控制单元4可以决定场效应管的导通或关断，避免了上述现象的发生。所以，本申请不仅能够解决相关技术中利用二极管防止外部电源反接，导致大电流流过时二极管功耗较大的技术问题，还能够避免场效应管受到内部电源的控制一直处于导通状态，防反接功能失效的现象发生。

上述实施例中，防反接电路包括：外部电源接口，包括第一正极和第一负极；内部电源接口，包括第二正极和第二负极；开关单元，耦接于第一负极、第二负极和开关控制单元之间；开关控制单元，其第一端连接于第一正极和第二正极之间，第二端连接于第一负极和开关单元的第一端之间，第三端连接于开关单元的第二端和第二负极之间，控制端与开关单元的受控端相连；开关控制单元用于控制开关单元的导通或关断。与现有技术相比，上述方案在外部电源和内部电源之间设置导通压降较小的开关单元，通过开关控制单元来控制开关单元的导通或关断，进而解决了相关技术中利用二极管防止外部电反接，导致大电流流过时二极管功耗较大的技术问题，达到了防外部电源反接的同时电路功耗较小的目的。容易注意到，开关单元的导通或关断受开关控制单元的控制，因此本实施例的方案还避免了电子设备内部存在内部电源时，开关元件将受到内部电源的控制而一直处于导通状态，此时电路防反接的功能失效的情况发生。

可选地，上述电路还包括第一二极管5，第一二极管5与开关单元3并联。

如果电路中产生很大的瞬间反向电流，可以通过第一二极管导出，不至于击穿开关元件。另外，如果开关元件出现故障，第一二极管也可以作为防反接电路的备选方案，保护电子设备不因外部电源的反接而损坏。

可选地，开关控制单元4包括第一电阻405、第二电阻406和开关元件407，第一电阻405的第一端分别与第一正极11、开关元件407的第一端相连，第一电阻405的第二端分别与开关元件407的受控端、第二电阻406的第一端相连，第二电阻406的第二端连接第一负极402，开关元件407的第二端为开关控制单元4的控制端。

一种可选方案中，上述开关元件同样包括三端开关器件，例如电子开关、三极管、场效应管等。

由于开关元件407导通与截止的转换时间较短，所以本实施例图3以三极管为例进行说明。图3中，当没有外部电源1接入的时候，U_A＝U_B，三极管的基极、发射极之间的电压U_be＝0V，三极管处于截止状态，此时U_C＝0V，场效应管截止。当外部电源1接入正确的时候，U_A>U_B，通过调整第一电阻405和第二电阻406的阻值，可以使三极管的基极、发射极之间的电压U_be>0.7V，三级极管处于导通状态，此时U_C＝外部电源1正极电压，场效应管导通。显然，在同样的电流流过时，场效应管的功耗明显小于二极管的功耗。当外部电源1接反的时候，U_A<U_B，通过调整第一电阻405和第二电阻406的阻值，可以使三极管的基极、发射极之间的电压U_be<0V，三极管处于截止状态，此时U_C＝0V，场效应管截止，保护了整个电子设备。

可选地，开关控制单元4还包括第三电阻408，第三电阻408并联于第一电阻405、第二电阻406组成的线路两端。

可选地，开关控制单元4还包括第四电阻409，第四电阻409连接于开关元件407的第二端和开关单元3的受控端之间。

一种可选方案中，上述第四电阻可以为可变电阻，将开关控制单元4提供给开关单元的电压降低到合适的范围，保护开关单元不被击穿。

可选地，开关控制单元4还包括第五电阻410和第一电容411，第五电阻410的第一端分别与开关元件407的第二端、第一电容411的第一端和开关单元3的受控端相连，第五电阻410的第二端分别与第一电容411的第二端和开关单元3的第二端相连。

可选地，开关控制单元4还包括第二电容413，第二电容413并联于第一电阻405两端。

如图3所示，第一电容411位于场效应管的源极和栅极之间，可以为场效应管提供足够大的电流，来导通场效应管；第二电容413位于三极管的基极和发射极之间，可以为三极管提供足够大的电流，来导通三极管。

可选地，开关控制单元4还包括第二二极管412，第二二极管412并联于第一电阻405两端。

可选地，第一电阻405和/或第二电阻406为可变电阻。

由于第一电阻405和/或第二电阻406为可变电阻，因此可以通过调整第一电阻405和/或第二电阻406的阻值，使开关元件处于截止或导通状态。

本实用新型上述实施例中，防反接电路包括：外部电源接口，包括第一正极和第一负极；内部电源接口，包括第二正极和第二负极；开关单元，耦接于第一负极、第二负极和开关控制单元之间；开关控制单元，其第一端连接于第一正极和第二正极之间，第二端连接于第一负极和开关单元的第一端之间，第三端连接于开关单元的第二端和第二负极之间，控制端与开关单元的受控端相连；开关控制单元用于控制开关单元的导通或关断。与现有技术相比，上述方案在外部电源和内部电源之间设置导通压降较小的开关单元，通过开关控制单元来控制开关单元的导通或关断，进而解决了相关技术中利用二极管防止外部电源反接，导致大电流流过时二极管功耗较大的技术问题，达到了防外部电源反接的同时降低电路功耗的目的；通过第一电阻、第二电阻、第四电阻的设置，可以为开关元件提供合适的导通电压或截止电压；通过第三电阻可以保护外部电源；通过第一电容和第二电容可以为开关元件提供足够大的导通电流。容易注意到，开关单元的导通或关断受开关控制单元中开关元件导通或截止的控制，因此本实施例的方案还避免了开关单元受到电子设备内部电源的控制而一直处于导通状态，此时电路防反接的功能失效的情况发生。

实施例2

根据本实用新型实施例的另一个方面，还提供了一种电子设备，该电子设备内部设置有防反接电路，防反接电路包括：外部电源接口，包括第一正极和第一负极；内部电源接口，包括第二正极和第二负极；开关单元，耦接于第一负极、第二负极和开关控制单元之间；开关控制单元，其第一端连接于第一正极和第二正极之间，第二端连接于第一负极和开关单元的第一端之间，第三端连接于开关单元的第二端和第二负极之间，控制端与开关单元的受控端相连；开关控制单元用于控制开关单元的导通或关断。

一种可选方案中，上述电子设备可以为任何包括内部电源、同时支持外部电源供电的设备，例如电动车、家用电器、拉杆音箱等。

可选地，上述电子设备还可以包括如实施例1中任意一种防反接电路。

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。

在本实用新型的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，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原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种防反接电路，其特征在于，包括：

外部电源接口，包括第一正极和第一负极；

内部电源接口，包括第二正极和第二负极；

开关单元，耦接于所述第一负极、所述第二负极和开关控制单元之间；

所述开关控制单元，其第一端连接于所述第一正极和所述第二正极之间，第二端连接于所述第一负极和所述开关单元的第一端之间，第三端连接于所述开关单元的第二端和所述第二负极之间，控制端与所述开关单元的受控端相连；所述开关控制单元用于控制所述开关单元的导通或关断。

2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述电路还包括第一二极管，所述第一二极管与所述开关单元并联。

3.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述开关控制单元包括第一电阻、第二电阻和开关元件，所述第一电阻的第一端分别与所述第一正极、所述开关元件的第一端相连，所述第一电阻的第二端分别与所述开关元件的受控端、所述第二电阻的第一端相连，所述第二电阻的第二端连接所述第一负极，所述开关元件的第二端为所述开关控制单元的控制端。

4.根据权利要求3所述的电路，其特征在于，所述开关控制单元还包括第三电阻，所述第三电阻并联于所述第一电阻、所述第二电阻组成的线路两端。

5.根据权利要求3所述的电路，其特征在于，所述开关控制单元还包括第四电阻，所述第四电阻连接于所述开关元件的第二端和所述开关单元的受控端之间。

6.根据权利要求3所述的电路，其特征在于，所述开关控制单元还包括第五电阻和第一电容，所述第五电阻的第一端分别与所述开关元件的第二端、所述第一电容的第一端和所述开关单元的受控端相连，所述第五电阻的第二端分别与所述第一电容的第二端和所述开关单元的第二端相连。

7.根据权利要求3所述的电路，其特征在于，所述开关控制单元还包括第二电容，所述第二电容并联于所述第一电阻两端。

8.根据权利要求3所述的电路，其特征在于，所述开关控制单元还包括第二二极管，所述第二二极管并联于所述第一电阻两端。

9.根据权利要求3所述的电路，其特征在于，所述第一电阻和/或所述第二电阻为可变电阻。

10.一种电子设备，其特征在于，包括权利要求1至9中任意一项所述的防反接电路。

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