一種反接或短路保護電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種反接或短路保護電路，包括控制單元，控制單元的輸入端接直流輸入正負極，輸出端為直流輸出正負極；在直流輸入負極與直流輸出負極之間設置有短路/反接保護電路，保護電路包括有電感器L和保護開關(guān)K，保護開關(guān)K的各接線端分別連接電感器L、控制單元和直流輸入負極，在電感器L的兩端并聯(lián)連接有二極管，二極管從保護開關(guān)K往直流輸出負極為正向連接。本發(fā)明在瞬時反接或短路時導致的大電流情況下，不會損壞開關(guān)器件，在短路和反接狀態(tài)下，電流可以做到很小，幾乎沒有火花，不損壞輸出接頭，無需更換電子元器件，從而能夠確保電路正常工作。
【專利說明】
一種反接或短路保護電路
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及電路結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于短路等狀態(tài)下對電路起保護作用的電路結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]許多電路不允許反接，而短路則更是絕大部分電路需要絕對避免的狀況，因為在短路和反接狀態(tài)下瞬間電流很大、火花很大，容易損壞輸出接頭，在大電流情況下不能實現(xiàn)瞬間、實時保護，從而可能造成電路故障、不能正常工作、元件燒毀甚至導致火災等情況。因此，如何達到前述狀態(tài)下的電路保護一直業(yè)界不懈努力的方向。目前，對于電路短路一般是采用保險絲的方式，在短路狀態(tài)下產(chǎn)生的瞬間大電流會熔斷保險絲，達到保護電路的目的。然而，這種方式在保護電路的同時也切斷了電路，使得電路不能夠正常工作，需要更換保險絲電路才能工作。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種結(jié)構(gòu)簡單、保護效果好、在保護電路的同時可以確保電路正常工作的反接或短路保護電路。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:一種反接或短路保護電路，其特征在于:包括控制單元，控制單元的輸入端接直流輸入正負極，輸出端為直流輸出正負極；在直流輸入負極與直流輸出負極之間設置有短路/反接保護電路，保護電路包括有電感器L和保護開關(guān)K，保護開關(guān)K的各接線端分別連接電感器L、控制單元和直流輸入負極，在電感器L的兩端并聯(lián)連接有二極管，二極管從保護開關(guān)K往直流輸出負極為正向連接;所述保護開關(guān)K為繼電器、MOS管、GTR或IGBT;正常接線狀態(tài)下，直流輸入正負極有正常供電，控制單元輸出高電位，保護開關(guān)K打開;直流輸出正負極短路狀態(tài)下，控制單元通過判斷輸出低電平，快速關(guān)閉保護開關(guān)K，實現(xiàn)瞬間短路保護;直流輸入正負極外接電池或電源與直流輸出正負極的極性相反狀態(tài)下，直流輸出負極的電位高于直流輸出正極電位，控制單元通過判斷輸出低電平，快速關(guān)閉保護開關(guān)K，實現(xiàn)瞬間反接保護。
[0005]作為另一種方案，所述短路/反接保護電路設置于直流輸入正極與直流輸出正極之間，保護電路包括有電感器和保護開關(guān)，保護開關(guān)的各接線端分別連接電感器、控制單元和直流輸入正極，在電感器的兩端并聯(lián)連接有二極管，二極管從保護開關(guān)往直流輸出正極為反向連接;所述保護開關(guān)為繼電器、MOS管、GTR或IGBT;正常接線狀態(tài)下，直流輸入正負極有正常供電，控制單元輸出低電位，保護開關(guān)打開;直流輸出正負極短路狀態(tài)下，控制單元通過判斷輸出高電平，快速關(guān)閉保護開關(guān)，實現(xiàn)瞬間短路保護;直流輸入正負極外接電池或電源與直流輸出正負極的極性相反狀態(tài)下，直流輸出負極的電位高于直流輸出正極電位，控制單元通過判斷輸出高電平，快速關(guān)閉保護開關(guān)，實現(xiàn)瞬間反接保護。
[0006]優(yōu)選地，所述控制單元由三極管Q1、電阻R1、電阻R2和電阻R3組成，保護開關(guān)K采用MOS管Q2，三極管Ql的發(fā)射極接直流輸入正極，三極管Ql的基極通過串聯(lián)的電阻Rl和電阻R4連接直流輸入負極，直流輸出負極從電阻Rl與電阻R4之間接出；三極管QI的集電極通過串聯(lián)的電阻R2和電阻R3接直流輸入負極，MOS管Q2的柵極接于電阻R2與電阻R3之間，MOS管Q2的漏極接直流輸入負極。
[0007]優(yōu)選地，所述控制單元由運算放大器U1、電阻R1、電阻R2和電阻R3組成，保護開關(guān)K采用MOS管Ql，運算放大器Ul的同相輸入端分別通過電阻Rl接直流輸入正極和通過電阻R2接直流輸入負極，運算放大器Ul的反相輸入端接直流輸出負極并通過電阻R3接直流輸入負極;運算放大器Ul的輸出端接MOS管Ql的柵極。
[0008]優(yōu)選地，所述控制單元由運算放大器U1、電阻Rl、電阻R2和電阻R3組成，保護開關(guān)采用MOS管Ql，運算放大器Ul的同相輸入端分別通過電阻Rl接直流輸入正極和通過電阻R2接直流輸入負極，運算放大器Ul的反相輸入端接直流輸出負極并通過電阻R3接直流輸入正極，運算放大器Ul的輸出端接MOS管Ql的柵極;MOS管Ql的漏極接直流輸入正極，MOS管QI的源極接電感器LI。
[0009]本發(fā)明在瞬時反接或短路時導致的大電流情況下，不會損壞開關(guān)器件，在短路和反接狀態(tài)下，電流可以做到很小，幾乎沒有火花，不損壞輸出接頭，無需更換電子元器件，從而能夠確保電路正常工作。
【附圖說明】
[0010]圖1為本發(fā)明第一種實施方式的電路結(jié)構(gòu)圖；
圖2為本發(fā)明第二種實施方式的電路結(jié)構(gòu)圖；
圖3為基于第一種實施方式的電路原理圖；
圖4為基于第一種實施方式的另一電路原理圖；
圖5為基于第二種實施方式的電路原理圖。
【具體實施方式】
[0011 ]實施例1，參照圖1，反接或短路保護電路，包括控制單元，控制單元的輸入端接直流輸入正負極，輸出端為直流輸出正負極;在直流輸入負極與直流輸出負極之間設置有短路/反接保護電路，保護電路包括有電感器L和保護開關(guān)K，保護開關(guān)K的各接線端分別連接電感器L、控制單元和直流輸入負極，在電感器L的兩端并聯(lián)連接有二極管，二極管從保護開關(guān)K往直流輸出負極為正向連接;保護開關(guān)K可為繼電器、MOS管、GTR或IGBT;正常接線狀態(tài)下，直流輸入正負極有正常供電，控制單元輸出高電位，保護開關(guān)K打開;直流輸出正負極短路狀態(tài)下，控制單元通過判斷輸出低電平，快速關(guān)閉保護開關(guān)K，實現(xiàn)瞬間短路保護;直流輸入正負極外接電池或電源與直流輸出正負極的極性相反狀態(tài)下，直流輸出負極的電位高于直流輸出正極電位，控制單元通過判斷輸出低電平，快速關(guān)閉保護開關(guān)K，實現(xiàn)瞬間反接保護。
[0012]參照圖3，控制單元由三極管Q1、電阻R1、電阻R2和電阻R3組成，保護開關(guān)K采用MOS管Q2，三極管Ql的發(fā)射極接直流輸入正極，三極管Ql的基極通過串聯(lián)的電阻Rl和電阻R4連接直流輸入負極，直流輸出負極從電阻Rl與電阻R4之間接出；三極管Ql的集電極通過串聯(lián)的電阻R2和電阻R3接直流輸入負極，MOS管Q2的柵極接于電阻R2與電阻R3之間，MOS管Q2的漏極接直流輸入負極。
[0013]工作原理:常態(tài)下，三極管Ql的基極所接電阻R1、R4與負極相連，產(chǎn)生了偏置電流，Ql集射極處于導通狀態(tài)，集電極輸出高電平，經(jīng)由電阻R2、R3分壓，輸出控制MOS管Q2導通。
[0014]當直流輸出正負極短路時，輸出負極與輸出正極電壓一致，和輸出負極相連的電阻Rl兩端電位也被拉高與輸出正極一致，三極管Ql的基射極兩端電位一致，無偏置電流，Ql集射極截止，與電阻R2、R3相連的MOS管Q2柵極電壓為零，Q2截止。實現(xiàn)了短路保護功能。
[0015]反接狀態(tài)時，當輸出正負極與外接電池或電源極性反接時，輸出負極電位高于輸出正極，和輸出負極相連的電阻Rl兩端電位也被拉高，高于輸出正極電位，三極管Ql基極電位高于射極電位，無偏置電流，Ql集射極截止，與電阻R2、R3相連的Q2柵極電壓為零，Q2截止。
[0016]參照圖4，所述控制單元由運算放大器U1、電阻R1、電阻R2和電阻R3組成，保護開關(guān)K采用MOS管Q1，運算放大器Ul的同相輸入端分別通過電阻Rl接直流輸入正極和通過電阻R2接直流輸入負極，運算放大器Ul的反相輸入端接直流輸出負極并通過電阻R3接直流輸入負極;運算放大器Ul的輸出端接MOS管Q2的柵極。
[0017]工作原理如下:常態(tài)下，運算放大器Ul的輸入正端(同相輸入端)被電阻Rl、R2分壓，預設的電壓為高于輸入負極、低于輸入正極之間的某個電壓值，Ul輸入負端(反相輸入端)經(jīng)由電阻R3連接輸入負極，其電壓值為零，由于Ul的輸入負端低于輸入正端，所以Ul的輸出端輸出高電平，控制Ql導通。
[0018]當輸出正負端短路時，輸出負端與輸出正端電壓一致，和輸出負極相連的Ul輸入負端也和輸出正端一致，此時Ul輸入負端電位高于輸入正端電位，Ul輸出端輸出低電平，控制Ql截止。
[0019]反接狀態(tài)時，輸出負端電壓高于輸出正端電壓，和輸出負極相連的Ul輸入負端電壓也高于輸出正端電壓，此時Ul輸入負端電位高于輸入正端電位，Ul輸出端輸出低電平，控制Ql截止。
[0020]實施例2，參照圖2，所述短路/反接保護電路設置于直流輸入正極與直流輸出正極之間，保護電路包括有電感器和保護開關(guān)，保護開關(guān)的各接線端分別連接電感器、控制單元和直流輸入正極，在電感器的兩端并聯(lián)連接有二極管，二極管從保護開關(guān)往直流輸出正極為反向連接;保護開關(guān)為繼電器、MOS管、GTR或IGBT;正常接線狀態(tài)下，直流輸入正負極有正常供電，控制單元輸出低電位，保護開關(guān)打開;直流輸出正負極短路狀態(tài)下，控制單元通過判斷輸出高電平，快速關(guān)閉保護開關(guān)，實現(xiàn)瞬間短路保護;直流輸入正負極外接電池或電源與直流輸出正負極的極性相反狀態(tài)下，直流輸出負極的電位高于直流輸出正極電位，控制單元通過判斷輸出高電平，快速關(guān)閉保護開關(guān)，實現(xiàn)瞬間反接保護。
[0021]參照圖5，所述控制單元由運算放大器U1、電阻R1、電阻R2和電阻R3組成，保護開關(guān)采用MOS管Ql，運算放大器Ul的同相輸入端分別通過電阻Rl接直流輸入正極和通過電阻R2接直流輸入負極，運算放大器Ul的反相輸入端接直流輸出負極并通過電阻R3接直流輸入正極，運算放大器Ul的輸出端接MOS管Ql的柵極;MOS管Ql的漏極接直流輸入正極，MOS管QI的源極接電感器LI。
[0022]工作原理如下:常態(tài)下，運算放大器Ul的輸入正端被電阻R1、R3分壓網(wǎng)絡，預設的電壓高于輸入負極，低于輸入正極之間的某個電壓值，Ul輸入負端經(jīng)由電阻R2連接輸入正極，其電壓值和輸入正極一致，由于Ul的輸入正端電壓低于輸入負端電壓，所以Ul的輸出端輸出低電平，控制Ql導通。
[0023]當輸出正負端短路時，輸出正端與輸出負端電壓一致，和輸出正極相連的Ul輸入負端也和輸出負端一致，此時Ul輸入負端電位低于輸入正端電位，Ul輸出端輸出高電平，控制Ql截止。
[0024]反接狀態(tài)時，輸出正端電壓低于輸出負端電壓，和輸出正極相連的Ul輸入負端電壓也低于輸出負端電壓，此時Ul輸入負端電位低于輸入正端電位，Ul輸出端輸出高電平，控制Ql截止。
[0025]以上已將本發(fā)明做一詳細說明，以上所述，僅為本發(fā)明之較佳實施例而已，當不能限定本發(fā)明實施范圍，即凡依本申請范圍所作均等變化與修飾，皆應仍屬本發(fā)明涵蓋范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種反接或短路保護電路，其特征在于:包括控制單元，控制單元的輸入端接直流輸入正負極，輸出端為直流輸出正負極;在直流輸入負極與直流輸出負極之間設置有短路/反接保護電路，保護電路包括有電感器L和保護開關(guān)K，保護開關(guān)K的各接線端分別連接電感器L、控制單元和直流輸入負極，在電感器L的兩端并聯(lián)連接有二極管，二極管從保護開關(guān)K往直流輸出負極為正向連接;所述保護開關(guān)K為繼電器、MOS管、GTR或IGBT;正常接線狀態(tài)下，直流輸入正負極有正常供電，控制單元輸出高電位，保護開關(guān)K打開;直流輸出正負極短路狀態(tài)下，控制單元通過判斷輸出低電平，快速關(guān)閉保護開關(guān)K，實現(xiàn)瞬間短路保護;直流輸出正負極短路狀態(tài)下，“直流輸出負極的電位和直流輸出正極電位相同”控制單元通過判斷輸出低電平，快速關(guān)閉保護開關(guān)K，實現(xiàn)瞬間短路保護;直流輸入正負極外接電池或電源與直流輸出正負極的極性相反狀態(tài)下，直流輸出負極的電位高于直流輸出正極電位，控制單元通過判斷輸出低電平，快速關(guān)閉保護開關(guān)K，實現(xiàn)瞬間反接保護。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反接或短路保護電路，其特征在于:所述短路/反接保護電路設置于直流輸入正極與直流輸出正極之間，該保護電路包括有電感器和保護開關(guān)，保護開關(guān)的各接線端分別連接電感器、控制單元和直流輸入正極，在電感器的兩端并聯(lián)連接有二極管，二極管從保護開關(guān)往直流輸出正極為反向連接;所述保護開關(guān)為繼電器、MOS管、GTR或IGBT;正常接線狀態(tài)下，直流輸入正負極有正常供電，控制單元輸出低電位，保護開關(guān)打開;直流輸出正負極短路狀態(tài)下，控制單元通過判斷輸出高電平，快速關(guān)閉保護開關(guān)，實現(xiàn)瞬間短路保護;直流輸入正負極外接電池或電源與直流輸出正負極的極性相反狀態(tài)下，直流輸出負極的電位高于直流輸出正極電位，控制單元通過判斷輸出高電平，快速關(guān)閉保護開關(guān)，實現(xiàn)瞬間反接保護。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反接或短路保護電路，其特征在于:所述控制單元由三極管Ql、電阻Rl、電阻R2和電阻R3組成，保護開關(guān)K采用MOS管Q2，三極管Ql的發(fā)射極接直流輸入正極，三極管Ql的基極通過串聯(lián)的電阻Rl和電阻R4連接直流輸入負極，直流輸出負極從電阻Rl與電阻R4之間接出；三極管Ql的集電極通過串聯(lián)的電阻R2和電阻R3接直流輸入負極，MOS管Q2的柵極接于電阻R2與電阻R3之間，MOS管Q2的漏極接直流輸入負極。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反接或短路保護電路，其特征在于:所述控制單元由運算放大器U1、電阻R1、電阻R2和電阻R3組成，保護開關(guān)K采用MOS管Ql，運算放大器Ul的同相輸入端分別通過電阻Rl接直流輸入正極和通過電阻R2接直流輸入負極，運算放大器Ul的反相輸入端接直流輸出負極并通過電阻R3接直流輸入負極;運算放大器Ul的輸出端接MOS管Ql的柵極。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的反接或短路保護電路，其特征在于:所述控制單元由運算放大器Ul、電阻Rl、電阻R2和電阻R3組成，保護開關(guān)采用MOS管Ql，運算放大器Ul的同相輸入端分別通過電阻Rl接直流輸入正極和通過電阻R2接直流輸入負極，運算放大器Ul的反相輸入端接直流輸出負極并通過電阻R3接直流輸入正極，運算放大器Ul的輸出端接MOS管Ql的柵極；MOS管Ql的漏極接直流輸入正極，MOS管Ql的源極接電感器LI。
【文檔編號】H02H3/10GK106099842SQ201610682219
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年8月17日 公開號201610682219.3, CN 106099842 A, CN 106099842A, CN 201610682219, CN-A-106099842, CN106099842 A, CN106099842A, CN201610682219, CN201610682219.3
【發(fā)明人】王瓏, 敬永康, 舒濤, 張海明
【申請人】青海綠草地新能源科技有限公司