一種電源保護(hù)電路的制作方法
【專(zhuān)利摘要】一種電源保護(hù)電路，與直流電源連接，包括：正極端子和負(fù)極端子；控制電源模塊，與所述正極端子和負(fù)極端子連接，所述正極端子和負(fù)極端子正常接入所述直流電源時(shí)輸出端輸出控制電壓，反接于所述直流電源時(shí)輸出端無(wú)輸出；兩個(gè)反接的MOS管，串接在負(fù)載和正極端子之間或所述負(fù)載和負(fù)極端子之間，兩個(gè)所述MOS管的柵極與所述控制電源模塊的輸出端連接，并通過(guò)一下拉電阻接地；差分放大模塊，檢測(cè)流過(guò)兩個(gè)所述MOS管的電流并作對(duì)比，根據(jù)對(duì)比結(jié)果控制兩個(gè)所述MOS管開(kāi)閉。利用MOS器件自身特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)大功率電源防反接保護(hù)和過(guò)流保護(hù)，同時(shí)將自身?yè)p耗做到最低。以極低的硬件成本，實(shí)現(xiàn)電源保護(hù)功能，穩(wěn)定可靠。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種電源保護(hù)電路
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及電源保護(hù)領(lǐng)域，特別是涉及一種電源保護(hù)電路。
【背景技術(shù)】
[0002]在電源輸入輸出電路中，經(jīng)常需要做反接保護(hù)和過(guò)流保護(hù)，以避免因使用時(shí)誤接線引起的設(shè)備損壞。一般采用二極管單向?qū)щ娦詫?shí)現(xiàn)，反接電源不工作，必須調(diào)整正確后才會(huì)恢復(fù)正常。但二極管壓降一般為0.4V以上，對(duì)于大電流如1A以上時(shí)，二極管保護(hù)顯得功耗極大(4W以上)，在電流增大到100A時(shí)，二極管已無(wú)法滿(mǎn)足這種反接保護(hù)要求。另有使用整流橋?qū)崿F(xiàn)電源保護(hù)，整流橋電路的防呆設(shè)計(jì)，使得無(wú)論如何輸入電源均會(huì)正常工作，但整流橋結(jié)構(gòu)上仍是二極管，避免不了功耗問(wèn)題。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]基于此，有必要提供一種功耗低、成本低且可靠的電源保護(hù)電路。
[0004]本實(shí)用新型提供了一種電源保護(hù)電路，與直流電源連接，包括:
[0005]正極端子和負(fù)極端子；
[0006]控制電源模塊，與所述正極端子和負(fù)極端子連接，所述正極端子和負(fù)極端子正常接入所述直流電源時(shí)輸出端輸出控制電壓，反接于所述直流電源時(shí)輸出端無(wú)輸出；
[0007]兩個(gè)反接的MOS管，串接在負(fù)載和正極端子之間或所述負(fù)載和負(fù)極端子之間，兩個(gè)所述MOS管的柵極與所述控制電源模塊的輸出端連接，并通過(guò)一下拉電阻接地；
[0008]差分放大模塊，檢測(cè)流過(guò)兩個(gè)所述MOS管的電流并作對(duì)比，根據(jù)對(duì)比結(jié)果控制兩個(gè)所述MOS管開(kāi)閉。
[0009]優(yōu)選地，所述控制電源模塊包括一二極管、第一限流電阻及一穩(wěn)壓管，所述二極管的陽(yáng)極接所述正極端子，所述二極管的陰極接所述通過(guò)所述限流電阻接所述穩(wěn)壓管的陽(yáng)極，所述穩(wěn)壓管的陰極接所述負(fù)極端子，所述穩(wěn)壓管的陽(yáng)極作為所述控制電源模塊的輸出端。
[0010]優(yōu)選地，所述兩個(gè)反接的MOS管包括第一N型MOS管和第二N型MOS管，所述第一N型MOS管的漏極和所述第二 N型MOS管的漏極連接；
[0011]所述第一N型MOS管的柵極和所述第二 N型MOS管的柵極共接后接所述控制電源模塊的輸出端；
[0012]所述第一N型MOS管的源極接所述負(fù)極端子，所述第二 N型MOS管的源極接所述負(fù)載的負(fù)端;或，所述第一 N型MOS管的源極接所述負(fù)載的正端，所述第二 N型MOS管的源極接所述正極端子。
[0013]優(yōu)選地，所述差分放大模塊包括差分放大器和開(kāi)關(guān)管，所述差分放大器的正輸入端和負(fù)輸入端分別接所述第二 N型MOS管的源極和第一 N型MOS管的源極，所述差分放大器的輸出端接所述開(kāi)關(guān)管的控制端，所述開(kāi)關(guān)管的輸入端接所述第一 N型MOS管的柵極和所述第二N型MOS管的柵極，所述開(kāi)關(guān)管的輸出端接地。
[0014]優(yōu)選地，所述差分放大器包括運(yùn)算放大器、第二限流電阻、第三限流電阻、分壓電阻和跟隨電阻，所述運(yùn)算放大器的反相輸入端接所述第二限流電阻的一端，所述第二限流電阻的另一端作為所述差分放大器的負(fù)輸入端;所述運(yùn)算放大器的正相輸入端接所述第三限流電阻的一端，所述第三限流電阻的另一端作為所述差分放大器的正輸入端;所述運(yùn)算放大器的正相輸入端通過(guò)所述分壓電阻接地，所述運(yùn)算放大器的反相輸入端通過(guò)所述跟隨電阻接本身的輸出端，并作為所述差分放大器的輸出端。
[0015]優(yōu)選地，所述開(kāi)關(guān)管為NPN型三極管，所述開(kāi)關(guān)管的控制端、輸入端和輸出端分別為三極管的基極、集電極和發(fā)射極。
[0016]上述的電源保護(hù)電路利用MOS器件自身特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)大功率電源防反接保護(hù)和過(guò)流保護(hù)，同時(shí)將自身?yè)p耗做到最低。以極低的硬件成本，實(shí)現(xiàn)電源保護(hù)功能，穩(wěn)定可靠。
【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1為本實(shí)用新型較佳實(shí)施例中電源保護(hù)電路的電路原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]為了使本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。
[0019]請(qǐng)參閱圖1，本實(shí)用新型較佳實(shí)施例中電源保護(hù)電路與直流電源DC連接，電源保護(hù)電路包括:正極端子DC+、負(fù)極端子DC-、控制電源模塊10、兩個(gè)反接的MOS管Q1、Q2、下拉電阻Rl以及差分放大模塊20。
[0020]控制電源模塊10與所述正極端子DC+和負(fù)極端子DC-連接，所述正極端子DC+和負(fù)極端子DC-正常接入直流電源DC時(shí)輸出端Vout輸出控制電壓，所述正極端子DC+和負(fù)極端子DC-反接于所述直流電源DC時(shí)輸出端無(wú)輸出；兩個(gè)反接的MOS管Ql、Q2串接在負(fù)載和正極端子DC+之間或所述負(fù)載30和負(fù)極端子DC-(如圖1所示)之間，兩個(gè)所述MOS管Q1、Q2的柵極與所述控制電源模塊10的輸出端Vout連接，并通過(guò)一下拉電阻Rl接地;差分放大模塊20檢測(cè)流過(guò)兩個(gè)所述MOS管Ql、Q2的電流并作對(duì)比，根據(jù)對(duì)比結(jié)果控制兩個(gè)所述MOS管Ql、Q2開(kāi)閉。
[0021]本實(shí)施例中，控制電源模塊10包括一二極管D1、第一限流電阻R2及一穩(wěn)壓管D2，所述二極管Dl的陽(yáng)極接所述正極端子DC+，所述二極管Dl的陰極接所述通過(guò)所述限流電阻R2接所述穩(wěn)壓管D2的陽(yáng)極，所述穩(wěn)壓管D2的陰極接所述負(fù)極端子DC-，所述穩(wěn)壓管D2的陽(yáng)極作為所述控制電源模塊10的輸出端Vout?？刂齐娫匆蚩刂齐娫垂β蕵O小，可直接采用二極管Dl式做反接保護(hù)，電路中二極管Dl、限流電阻R2及穩(wěn)壓管D2組成控制電源。
[0022]兩個(gè)反接的MOS管Ql、Q2包括第一 N型MOS管Ql和第二 N型MOS管Q2，所述第一 N型MOS管Ql的漏極和所述第二 N型MOS管Q2的漏極連接;所述第一 N型MOS管Ql的柵極和所述第二 N型MOS管Q2的柵極共接后接所述控制電源模塊10的輸出端Vout;在一個(gè)實(shí)施例中，所述第一N型MOS管Ql的源極接所述負(fù)極端子DC-，所述第二 N型MOS管Q2的源極接所述負(fù)載30的負(fù)端(如圖1所示)；在另一個(gè)實(shí)施例中，所述第一N型MOS管Ql的源極接所述負(fù)載30的正端，所述第二 N型MOS管Q2的源極接所述正極端子DC+。即兩個(gè)反接的MOS管Ql、Q2串接在負(fù)載30和正極端子DC+之間或所述負(fù)載30和負(fù)極端子DC-之間。[0023 ]當(dāng)輸入正常時(shí)，控制電源模塊1工作，雙MOS管柵電壓為控制電源模塊1的輸出端Vout的輸出電壓，均會(huì)正常導(dǎo)通，有電流流過(guò)負(fù)載30 ο當(dāng)直流電源DC反接時(shí)，控制電源模塊10不工作，MOS管柵極因有下拉電阻Rl，故不會(huì)導(dǎo)通，此時(shí)負(fù)載30與直流電源DC之間開(kāi)路，不會(huì)損壞任何器件，實(shí)現(xiàn)反接保護(hù)。有且只有當(dāng)直流電源DC正常輸入時(shí)，才會(huì)有MOS管導(dǎo)通，負(fù)載30工作。
[0024]差分放大模塊20包括差分放大器21和開(kāi)關(guān)管Q3，所述差分放大器21的正輸入端和負(fù)輸入端分別接所述第二 N型MOS管Q2的源極和第一 N型MOS管Ql的源極，所述差分放大器21的輸出端接所述開(kāi)關(guān)管Q3的控制端，所述開(kāi)關(guān)管Q3的輸入端接所述第一 N型MOS管Ql的柵極和所述第二 N型MOS管Q2的柵極，所述開(kāi)關(guān)管Q3的輸出端接地。
[0025]差分放大器21包括運(yùn)算放大器U1、第二限流電阻R3、第三限流電阻R4、分壓電阻R5和跟隨電阻R6，所述運(yùn)算放大器Ul的反相輸入端接所述第二限流電阻R3的一端，所述第二限流電阻R3的另一端作為所述差分放大器21的負(fù)輸入端;所述運(yùn)算放大器Ul的正相輸入端接所述第三限流電阻R4的一端，所述第三限流電阻R4的另一端作為所述差分放大器21的正輸入端;所述運(yùn)算放大器Ul的正相輸入端通過(guò)所述分壓電阻R5接地，所述運(yùn)算放大器Ul的反相輸入端通過(guò)所述跟隨電阻R6接本身的輸出端，并作為所述差分放大器21的輸出端。
[0026]優(yōu)選地，所述開(kāi)關(guān)管Q3為NPN型三極管，所述開(kāi)關(guān)管Q3的控制端、輸入端和輸出端分別為三極管的基極、集電極和發(fā)射極。在其他實(shí)施例中，開(kāi)關(guān)管Q3可以用MOS管替換。
[0027]利用MOS管自身內(nèi)阻Rds極小(0.01Ω左右)特點(diǎn)，在有電流經(jīng)過(guò)時(shí)，M0S管必然存在壓降，運(yùn)算放大器Ul組成差分放大電路采集MOS管壓降并放大信號(hào)，進(jìn)而控制柵極電壓，SP可實(shí)現(xiàn)過(guò)流保護(hù)。如電路中，三極管導(dǎo)通電為Vbe，差分放大倍數(shù)為i3，M0S管內(nèi)阻為Rds，則過(guò)流保護(hù)點(diǎn)I = Vbe/β/Rds。
[0028]利用MOS管極小內(nèi)阻特點(diǎn)，使用MOS管做電流采樣電阻，MOS管損耗P=I*I*Rds。功耗遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)二極管損耗(二極管壓降為Vf，則損耗P=I*Vf)，亦達(dá)到節(jié)能效果。
[0029]上述的電源保護(hù)電路以MOS管實(shí)現(xiàn)電源電流單向流向，即使反接也不會(huì)損壞設(shè)備。MOS管自身內(nèi)阻極小，一般在0.01 Ω以?xún)?nèi)，即使過(guò)電流100A，也只有IW的功耗。同時(shí)利用MOS自身內(nèi)阻作為電流采樣電阻，用運(yùn)放對(duì)電流進(jìn)行放大，做過(guò)流保護(hù)。利用MOS器件自身特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)大功率電源防反接保護(hù)和過(guò)流保護(hù)，同時(shí)將自身?yè)p耗做到最低。以極低的硬件成本，實(shí)現(xiàn)電源保護(hù)功能，穩(wěn)定可靠。
[0030]以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種電源保護(hù)電路，與直流電源連接，其特征在于，包括: 正極端子和負(fù)極端子； 控制電源模塊，與所述正極端子和負(fù)極端子連接，所述正極端子和負(fù)極端子正常接入所述直流電源時(shí)輸出端輸出控制電壓，反接于所述直流電源時(shí)輸出端無(wú)輸出； 兩個(gè)反接的MOS管，串接在負(fù)載和正極端子之間或所述負(fù)載和負(fù)極端子之間，兩個(gè)所述MOS管的柵極與所述控制電源模塊的輸出端連接，并通過(guò)一下拉電阻接地； 差分放大模塊，檢測(cè)流過(guò)兩個(gè)所述MOS管的電流并作對(duì)比，根據(jù)對(duì)比結(jié)果控制兩個(gè)所述MOS管開(kāi)閉。2.如權(quán)利要求1所述的電源保護(hù)電路，其特征在于，所述控制電源模塊包括一二極管、第一限流電阻及一穩(wěn)壓管，所述二極管的陽(yáng)極接所述正極端子，所述二極管的陰極接所述通過(guò)所述限流電阻接所述穩(wěn)壓管的陽(yáng)極，所述穩(wěn)壓管的陰極接所述負(fù)極端子，所述穩(wěn)壓管的陽(yáng)極作為所述控制電源模塊的輸出端。3.如權(quán)利要求1或2所述的電源保護(hù)電路，其特征在于，所述兩個(gè)反接的MOS管包括第一N型MOS管和第二 N型MOS管，所述第一 N型MOS管的漏極和所述第二 N型MOS管的漏極連接； 所述第一 N型MOS管的柵極和所述第二 N型MOS管的柵極共接后接所述控制電源模塊的輸出端； 所述第一 N型MOS管的源極接所述負(fù)極端子，所述第二 N型MOS管的源極接所述負(fù)載的負(fù)端;或，所述第一 N型MOS管的源極接所述負(fù)載的正端，所述第二 N型MOS管的源極接所述正極端子。4.如權(quán)利要求3所述的電源保護(hù)電路，其特征在于，所述差分放大模塊包括差分放大器和開(kāi)關(guān)管，所述差分放大器的正輸入端和負(fù)輸入端分別接所述第二 N型MOS管的源極和第一N型MOS管的源極，所述差分放大器的輸出端接所述開(kāi)關(guān)管的控制端，所述開(kāi)關(guān)管的輸入端接所述第一 N型MOS管的柵極和所述第二 N型MOS管的柵極，所述開(kāi)關(guān)管的輸出端接地。5.如權(quán)利要求4所述的電源保護(hù)電路，其特征在于，所述差分放大器包括運(yùn)算放大器、第二限流電阻、第三限流電阻、分壓電阻和跟隨電阻，所述運(yùn)算放大器的反相輸入端接所述第二限流電阻的一端，所述第二限流電阻的另一端作為所述差分放大器的負(fù)輸入端;所述運(yùn)算放大器的正相輸入端接所述第三限流電阻的一端，所述第三限流電阻的另一端作為所述差分放大器的正輸入端;所述運(yùn)算放大器的正相輸入端通過(guò)所述分壓電阻接地，所述運(yùn)算放大器的反相輸入端通過(guò)所述跟隨電阻接本身的輸出端，并作為所述差分放大器的輸出端。6.如權(quán)利要求4所述的電源保護(hù)電路，其特征在于，所述開(kāi)關(guān)管為NPN型三極管，所述開(kāi)關(guān)管的控制端、輸入端和輸出端分別為三極管的基極、集電極和發(fā)射極。
【文檔編號(hào)】H02H3/087GK205622211SQ201620383684
【公開(kāi)日】2016年10月5日
【申請(qǐng)日】2016年4月29日
【發(fā)明人】熊青山
【申請(qǐng)人】深圳市智創(chuàng)電機(jī)有限公司