一種用于電池反接保護的穩(wěn)壓控制電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種用于電池反接保護的穩(wěn)壓控制電路，其特征在于，包括，一直流電源，一場效應晶體管，一電感線圈，一穩(wěn)壓二極管，一電荷泵單元，一直流直流轉換單元以及一負載電容，所述直流電源連接至所述場效應晶體管的源極，所述場效應晶體管的漏極連接至所述電感線圈的一端以及所述直流直流轉換單元，所述電感線圈的另一端連接至所述穩(wěn)壓二極管的正極、所述電荷泵單元以及所述直流直流轉換單元，所述穩(wěn)壓二極管的負極連接至所述負載電容的一端以及所述直流直流轉換單元，所述負載電容的另一端接地，所述場效應晶體管的柵極連接至所述電荷泵單元以及地，所述直流直流轉換單元輸出脈沖方波來驅(qū)動所述電荷泵單元。
【專利說明】-種用于電池反接保護的穩(wěn)壓控制電路

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及電路領域，尤其涉及穩(wěn)壓控制電路。

【背景技術】
[0002] 現(xiàn)有技術中，防止電池反接，最常見的方法是用一個二極管串入電池的供電線路， 但二極管會產(chǎn)生較大的壓降，既然是肖特基二極管，其造成的壓降對于電池供電的電路來 說，也有著較大的功耗。
[0003] 運用一個三極管來防止電池反接是一個比二極管更好的方案，但最佳的方案是使 用一個M0S管，因為M0S源極一漏極的壓降比三極管更低，可以最大程度地減小電路的損 耗。
[0004] M0S的導通電阻非常小，可以最大程度地減小功率損耗。當電池正接時，M0S管導 通，電路正常工作；當電池反接時，M0S管被反向電壓截止，電池與后端電路斷開，保護了電 壓的安全。
[0005] 但這樣存在一個問題：當電路使用的電池電壓較低，未能達到M0S管的柵源的開 啟電壓（\〈V T)時，電池正接的時候，M0S管將不能完全導通，而導致電池供電異常。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對現(xiàn)有技術的缺陷，本發(fā)明提供一種用于電池反接保護的穩(wěn)壓控制電路，其特 征在于，包括，一直流電源，一場效應晶體管，一電感線圈，一穩(wěn)壓二極管，一電荷泵單兀，一 直流直流轉換單元以及一負載電容，其中，所述直流電源連接至所述場效應晶體管的源極， 所述場效應晶體管的漏極連接至所述電感線圈的一端以及所述直流直流轉換單元，所述電 感線圈的另一端連接至所述穩(wěn)壓二極管的正極、所述電荷泵單元以及所述直流直流轉換單 元，所述穩(wěn)壓二極管的負極連接至所述負載電容的一端以及所述直流直流轉換單元，所述 負載電容的另一端接地，所述場效應晶體管的柵極連接至所述電荷泵單元以及地，所述直 流直流轉換單元輸出脈沖方波來驅(qū)動所述電荷泵單元。
[0007] 優(yōu)選地，所述直流直流轉換單元具有輸入引腳、關斷引腳、方波輸出引腳、電壓輸 出引腳、反饋引腳以及接地引腳，所述穩(wěn)壓控制電路還包括第二電阻、第三電阻以及第四電 阻，其中，所述輸入引腳連接至所述場效應晶體管的漏極、所述電感線圈的一端以及所述第 二電阻的一端，所述第二電阻的另一端連接至所述關斷引腳，所述方波輸出引腳連接至所 述電感線圈的一端、所述穩(wěn)壓二極管的正極以及所述電荷泵單元，所述電壓輸出引腳連接 至所述穩(wěn)壓二極管的負極、所述負載電容的一端以及所述第三電阻的一端，所述第三電阻 的另一端連接至所述反饋引腳，所述反饋引腳通過第四電阻接地，所述接地引腳接地，所述 關斷引腳用于根據(jù)其輸入電壓控制所述直流直流轉換單元的關斷，所述第二電阻用于控制 所述關斷引腳的輸入電壓，所述方波輸出引腳用于輸出脈沖方波，以及所述反饋引腳用于 通過所述第三電阻以及所述第四電阻設置所述直流直流轉換單元的輸出電壓。
[0008] 優(yōu)選地，所述電荷泵單元包括一第一電容、一第一二極管以及一第二二極管，其 中，所述場效應晶體管的柵極與所述第二二極管的正極連接，所述第二二極管的負極連接 至所述第一二極管的正極以及所述第一電容的一端，所述第一電容的另一端連接至所述穩(wěn) 壓二極管的正極、所述電感線圈的一端以及所述直流直流轉換單元，所述第一二極管的負 極接地，當所述直流直流轉換單元輸出脈沖方波為高電平時，所述第一二極管導通，所述 第一電容充電；當所述直流直流轉換單元輸出脈沖方波為低電平時，所述第一二極管截止， 所述第一電容放電，所述場效應晶體管的柵極電壓為所述第一電容的電壓與所述直流直流 轉換單元的輸出電壓的和的相反數(shù)。
[0009] 優(yōu)選地，所述電荷泵單元包括一第二電容，所述第二電容的一端連接至所述第一 電容、所述穩(wěn)壓二極管的正極以及所述直流直流轉換單元，所述第二電容的另一端接地，所 述第二電容用于穩(wěn)定所述第一電容的輸出電壓。
[0010] 優(yōu)選地，所述方波輸出引腳連接至所述第一電容以及所述第二電容的連接點。
[0011] 優(yōu)選地，所述第一電容以及第二電容為瓷片電容。
[0012] 優(yōu)選地，還包括一第一電阻，所述第一電阻的一端連接至所述電荷泵單元以及所 述場效應晶體管的柵極，所述第一電阻的另一端接地，所述第一電阻為負載電阻。
[0013] 優(yōu)選地，所述場效應晶體管為P溝道的場效應晶體管。
[0014] 優(yōu)選地，所述穩(wěn)壓二極管為肖特基二極管。
[0015] 優(yōu)選地，所述負載電容為瓷片電容。
[0016] 本發(fā)明利用穩(wěn)壓控制電路進行穩(wěn)壓的同時還巧妙地利用后端的直流直流轉換器 產(chǎn)生的方波信號來驅(qū)動電荷泵電路，當電池正接時，場效應晶體管的柵極電壓低于電源電 壓，場效應晶體管導通，電路正常工作；當電池反接時，場效應晶體管被反向電壓截止，電池 與后端電路斷開，保護了電壓的安全。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017] 通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發(fā)明的其它特征、 目的和優(yōu)點將會變得更明顯： 圖1示出一種用于電池反接保護的穩(wěn)壓控制電路的電路圖。

【具體實施方式】
[0018] 圖1示出一種降低繼電器功耗的控制電路的電路圖。具體地，圖1示出了一直流 電源1，一場效應晶體管2, 一電感線圈3, 一穩(wěn)壓二極管4, 一電荷泵單兀6, 一直流直流轉換 單元7、一負載電容5以及四個電阻8、9、10以及11。其中，電荷泵單元6包括兩個二極管 61、62以及兩個電容63、64。直流直流轉換單元7具有輸入引腳71、關斷引腳72、方波輸出 引腳73、電壓輸出引腳74、反饋引腳75以及接地引腳76。
[0019] 直流電源1連接至所述場效應晶體管2的源極。場效應晶體管2的漏極連接至電 感線圈3的一端、直流直流轉換單元7的輸入引腳71以及電阻8的一端。電阻8的另一端 連接至直流直流轉換單元7的關斷引腳72。電感線圈3的另一端連接至穩(wěn)壓二極管的正 極4、直流直流轉換單元7的脈沖方波輸出引腳73、以及電荷泵單元6。穩(wěn)壓二極管4的負 極連接至負載電容5的一端、直流直流轉換單元7的電壓輸出引腳以及電阻9的一端。穩(wěn) 壓二極管4的負極與負載電容5連接的一端為負載輸出端。負載電容5的另一端接地。電 阻9的另一端連接至直流直流轉換單元7的反饋引腳75以及電阻10的一端。電阻10的 另一端接地。直流直流轉換單元7的接地引腳76接地。場效應晶體管2的柵極連接至電 阻11的一端以及電荷泵單元6。電阻11的另一端接地。具體地，場效應晶體管2的柵極連 接至電荷泵單元6中的二極管62的正極。二極管62的負極連接至二極管61的正極以及 電容63的一端。二極管61的負極接地。電容63的另一端連接至電容64的一端、以及穩(wěn) 壓二極管4的正極。。電容64的另一端接地。
[0020] 當直流電源1的電池反接時，場效應晶體管2被反向電壓截止，直流電源1與后端 電路斷開。當直流電源1的電池正接時，初始，直流電源電壓1小于場效應晶體管2的柵極 電壓，場效應晶體管2不完全導通。但通過后端直流直流轉換單元7的脈沖方波輸出引腳 73輸出向電荷泵單元6輸出脈沖方波以控制場效應晶體管2的柵極電壓降低，并實現(xiàn)場效 應晶體管2的完全導通。
[0021] 二極管61、62以及電容63、64組成一個電荷泵單元6,受直流直流轉換單元7的 的脈沖方波輸出引腳73驅(qū)動，以應對電池電壓較低而未能使場效應晶體管2正常導通的情 況。脈沖方波輸出引腳73提供一個脈沖方波，高電平時，通過二極管61以及電容63支路 對電容63進行充電。低電平時，電荷泵單元6的二極管61截止，由于電容63兩端電壓不 能突變，電容63開始通過二極管62以及電容63支路放電，并和直流直流轉換單元7的輸 出電壓疊加，電容64穩(wěn)定電容63的輸出電壓。則場效應晶體管2的柵極電壓為電容63的 電壓與直流直流轉換單元7的電壓輸出引腳74的輸出電壓的和的相反數(shù)。通過這個電荷 泵單元6,將場效應晶體管2的柵極電位拉低，從而使得在低電壓供電時，場效應晶體管2仍 能充分導通。其中，直流直流轉換單元7的電壓輸出引腳74的輸出電壓可以通過其反饋引 腳75以及電阻9、10的電阻進行設置。
[0022] 電池供電電路一般都需要一個穩(wěn)壓控制電路，使電池的輸出穩(wěn)定。當直流電源1 的電池正接，場效應晶體管2導通時，電感線圈3為直流直流轉換單元7的儲存電能。電感 線圈3是直流直流轉換單元7的儲能電感。脈沖方波輸出引腳73輸出脈沖方波。當脈沖 方波輸出引腳73輸出脈沖方波為高電平時，穩(wěn)壓二極管4導通，電感線圈3放電，電容5充 電。當脈沖方波輸出引腳73輸出脈沖方波為低電平時，穩(wěn)壓二極管4截止，電感線圈3蓄 能，電容5放電。負載輸出端的輸出電壓為電容5的電壓與直流直流轉換單兀7的電壓輸 出引腳74的輸出電壓的和。其中，穩(wěn)壓二極管4使脈沖方波輸出引腳73維持一個可接受 的峰值電壓。
[0023] 具體地，直流直流轉換單元7的關斷引腳72用于根據(jù)其輸入電壓控制直流直流轉 換單元7的關斷，電阻11用于控制關斷引腳72的輸入電壓。
[0024] 在本實施例的一個優(yōu)選例中，場效應晶體管2為P溝道的場效應晶體管，也就是 PM0S管。穩(wěn)壓二極管4為肖特基二極管。負載電容5、電容63以及電容64為瓷片電容。
[0025] 以上對本發(fā)明的具體實施例進行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述 特定實施方式，本領域技術人員可以在權利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改，這并不影 響本發(fā)明的實質(zhì)內(nèi)容。
【權利要求】
1. 一種用于電池反接保護的穩(wěn)壓控制電路，其特征在于，包括，一直流電源，一場效應 晶體管，一電感線圈，一穩(wěn)壓二極管，一電荷泵單兀，一直流直流轉換單兀以及一負載電容， 其中，所述直流電源連接至所述場效應晶體管的源極，所述場效應晶體管的漏極連接 至所述電感線圈的一端以及所述直流直流轉換單元，所述電感線圈的另一端連接至所述穩(wěn) 壓二極管的正極、所述電荷泵單元以及所述直流直流轉換單元，所述穩(wěn)壓二極管的負極連 接至所述負載電容的一端以及所述直流直流轉換單元，所述負載電容的另一端接地，所述 場效應晶體管的柵極連接至所述電荷泵單元以及地， 所述直流直流轉換單元輸出脈沖方波來驅(qū)動所述電荷泵單元。
2. 根據(jù)權利要求1所述的穩(wěn)壓控制電路，其特征在于，所述直流直流轉換單元具有輸 入引腳、關斷引腳、方波輸出引腳、電壓輸出引腳、反饋引腳以及接地引腳，所述穩(wěn)壓控制電 路還包括第二電阻、第三電阻以及第四電阻， 其中，所述輸入引腳連接至所述場效應晶體管的漏極、所述電感線圈的一端以及所述 第二電阻的一端，所述第二電阻的另一端連接至所述關斷引腳，所述方波輸出引腳連接至 所述電感線圈的一端、所述穩(wěn)壓二極管的正極以及所述電荷泵單元，所述電壓輸出引腳連 接至所述穩(wěn)壓二極管的負極、所述負載電容的一端以及所述第三電阻的一端，所述第三電 阻的另一端連接至所述反饋引腳，所述反饋引腳通過第四電阻接地，所述接地引腳接地， 所述關斷引腳用于根據(jù)其輸入電壓控制所述直流直流轉換單元的關斷， 所述第二電阻用于控制所述關斷引腳的輸入電壓， 所述方波輸出引腳用于輸出脈沖方波，以及 所述反饋引腳用于通過所述第三電阻以及所述第四電阻設置所述直流直流轉換單元 的輸出電壓。
3. 根據(jù)權利要求2所述的穩(wěn)壓控制電路，其特征在于，所述電荷泵單元包括一第一電 容、一第一二極管以及一第二二極管， 其中，所述場效應晶體管的柵極與所述第二二極管的正極連接，所述第二二極管的負 極連接至所述第一二極管的正極以及所述第一電容的一端，所述第一電容的另一端連接至 所述穩(wěn)壓二極管的正極、所述電感線圈的一端以及所述直流直流轉換單元，所述第一二極 管的負極接地， 當所述直流直流轉換單元輸出脈沖方波為高電平時，所述第一二極管導通，所述第一 電容充電； 當所述直流直流轉換單元輸出脈沖方波為低電平時，所述第一二極管截止，所述第一 電容放電，所述場效應晶體管的柵極電壓為所述第一電容的電壓與所述直流直流轉換單元 的輸出電壓的和的相反數(shù)。
4. 根據(jù)權利要求3所述的穩(wěn)壓控制電路，其特征在于，所述電荷泵單元包括一第二電 容，所述第二電容的一端連接至所述第一電容、所述穩(wěn)壓二極管的正極以及所述直流直流 轉換單元，所述第二電容的另一端接地，所述第二電容用于穩(wěn)定所述第一電容的輸出電壓。
5. 根據(jù)權利要求4所述的穩(wěn)壓控制電路，其特征在于，所述方波輸出引腳連接至所述 第一電容以及所述第二電容的連接點。
6. 根據(jù)權利要求5所述的穩(wěn)壓控制電路，其特征在于，所述第一電容以及第二電容為 瓷片電容。
7. 根據(jù)權利要求1所述的穩(wěn)壓控制電路，其特征在于，還包括一第一電阻，所述第一電 阻的一端連接至所述電荷泵單元以及所述場效應晶體管的柵極，所述第一電阻的另一端接 地，所述第一電阻為負載電阻。
8. 根據(jù)權利要求1 一 7任一項所述的穩(wěn)壓控制電路，其特征在于，所述場效應晶體管為 P溝道的場效應晶體管。
9. 根據(jù)權利要求1 一 7任一項所述的穩(wěn)壓控制電路，其特征在于，所述穩(wěn)壓二極管為肖 特基-極管。
10. 根據(jù)權利要求1 一 7任一項所述的穩(wěn)壓控制電路，其特征在于，所述負載電容為瓷 片電容。
【文檔編號】H02H7/18GK104104066SQ201310131950
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2013年4月15日 優(yōu)先權日:2013年4月15日
【發(fā)明者】周明杰, 林錦旭 申請人:海洋王（東莞）照明科技有限公司, 海洋王照明科技股份有限公司, 深圳市海洋王照明工程有限公司