一種電源保護電路的制作方法
【專利摘要】一種電源保護電路，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輸出端輸出控制電壓，反接于所述直流電源時輸出端無輸出；兩個反接的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，并通過一下拉電阻接地；差分放大模塊，檢測流過兩個所述MOS管的電流并作對比，根據(jù)對比結(jié)果控制兩個所述MOS管開閉。利用MOS器件自身特點，實現(xiàn)大功率電源防反接保護和過流保護，同時將自身損耗做到最低。以極低的硬件成本，實現(xiàn)電源保護功能，穩(wěn)定可靠。
【專利說明】
一種電源保護電路
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及電源保護領(lǐng)域，特別是涉及一種電源保護電路。
【背景技術(shù)】
[0002]在電源輸入輸出電路中，經(jīng)常需要做反接保護和過流保護，以避免因使用時誤接線引起的設(shè)備損壞。一般采用二極管單向?qū)щ娦詫崿F(xiàn)，反接電源不工作，必須調(diào)整正確后才會恢復(fù)正常。但二極管壓降一般為0.4V以上，對于大電流如1A以上時，二極管保護顯得功耗極大(4W以上)，在電流增大到100A時，二極管已無法滿足這種反接保護要求。另有使用整流橋?qū)崿F(xiàn)電源保護，整流橋電路的防呆設(shè)計，使得無論如何輸入電源均會正常工作，但整流橋結(jié)構(gòu)上仍是二極管，避免不了功耗問題。
【實用新型內(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電路。
[0004]本實用新型提供了一種電源保護電路，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輸出端輸出控制電壓，反接于所述直流電源時輸出端無輸出；
[0007]兩個反接的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，并通過一下拉電阻接地；
[0008]差分放大模塊，檢測流過兩個所述MOS管的電流并作對比，根據(jù)對比結(jié)果控制兩個所述MOS管開閉。
[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，所述二極管的陽極接所述正極端子，所述二極管的陰極接所述通過所述限流電阻接所述穩(wěn)壓管的陽極，所述穩(wěn)壓管的陰極接所述負(fù)極端子，所述穩(wěn)壓管的陽極作為所述控制電源模塊的輸出端。
[0010]優(yōu)選地，所述兩個反接的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關(guān)管的控制端，所述開關(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，所述開關(guān)管的輸出端接地。
[0014]優(yōu)選地，所述差分放大器包括運算放大器、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;所述運算放大器的正相輸入端通過所述分壓電阻接地，所述運算放大器的反相輸入端通過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，所述開關(guān)管為NPN型三極管，所述開關(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]上述的電源保護電路利用MOS器件自身特點，實現(xiàn)大功率電源防反接保護和過流保護，同時將自身損耗做到最低。以極低的硬件成本，實現(xiàn)電源保護功能，穩(wěn)定可靠。
【附圖說明】
[0017]圖1為本實用新型較佳實施例中電源保護電路的電路原理圖。
【具體實施方式】
[0018]為了使本實用新型要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本實用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0019]請參閱圖1，本實用新型較佳實施例中電源保護電路與直流電源DC連接，電源保護電路包括:正極端子DC+、負(fù)極端子DC-、控制電源模塊10、兩個反接的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時輸出端無輸出；兩個反接的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，并通過一下拉電阻Rl接地;差分放大模塊20檢測流過兩個所述MOS管Ql、Q2的電流并作對比，根據(jù)對比結(jié)果控制兩個所述MOS管Ql、Q2開閉。
[0021]本實施例中，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的陽極接所述正極端子DC+，所述二極管Dl的陰極接所述通過所述限流電阻R2接所述穩(wěn)壓管D2的陽極，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，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;在一個實施例中，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)；在另一個實施例中，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，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，均會正常導(dǎo)通，有電流流過負(fù)載30 ο當(dāng)直流電源DC反接時，控制電源模塊10不工作，MOS管柵極因有下拉電阻Rl，故不會導(dǎo)通，此時負(fù)載30與直流電源DC之間開路，不會損壞任何器件，實現(xiàn)反接保護。有且只有當(dāng)直流電源DC正常輸入時，才會有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的輸出端接所述開關(guān)管Q3的控制端，所述開關(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，所述開關(guān)管Q3的輸出端接地。
[0025]差分放大器21包括運算放大器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;所述運算放大器Ul的正相輸入端通過所述分壓電阻R5接地，所述運算放大器Ul的反相輸入端通過所述跟隨電阻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，所述開關(guān)管Q3為NPN型三極管，所述開關(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。在其他實施例中，開關(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，在有電流經(jīng)過時，M0S管必然存在壓降，運算放大器Ul組成差分放大電路采集MOS管壓降并放大信號，進(jìn)而控制柵極電壓，SP可實現(xiàn)過流保護。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，則過流保護點I = Vbe/β/Rds。
[0028]利用MOS管極小內(nèi)阻特點，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]上述的電源保護電路以MOS管實現(xiàn)電源電流單向流向，即使反接也不會損壞設(shè)備。MOS管自身內(nèi)阻極小，一般在0.01 Ω以內(nèi)，即使過電流100A，也只有IW的功耗。同時利用MOS自身內(nèi)阻作為電流采樣電阻，用運放對電流進(jìn)行放大，做過流保護。利用MOS器件自身特點，實現(xiàn)大功率電源防反接保護和過流保護，同時將自身損耗做到最低。以極低的硬件成本，實現(xiàn)電源保護功能，穩(wěn)定可靠。
[0030]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實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)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種電源保護電路，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輸出端輸出控制電壓，反接于所述直流電源時輸出端無輸出； 兩個反接的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，并通過一下拉電阻接地； 差分放大模塊，檢測流過兩個所述MOS管的電流并作對比，根據(jù)對比結(jié)果控制兩個所述MOS管開閉。2.如權(quán)利要求1所述的電源保護電路，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，所述二極管的陽極接所述正極端子，所述二極管的陰極接所述通過所述限流電阻接所述穩(wěn)壓管的陽極，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所述的電源保護電路，其特征在于，所述兩個反接的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所述的電源保護電路，其特征在于，所述差分放大模塊包括差分放大器和開關(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關(guān)管的控制端，所述開關(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，所述開關(guān)管的輸出端接地。5.如權(quán)利要求4所述的電源保護電路，其特征在于，所述差分放大器包括運算放大器、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;所述運算放大器的正相輸入端通過所述分壓電阻接地，所述運算放大器的反相輸入端通過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所述的電源保護電路，其特征在于，所述開關(guān)管為NPN型三極管，所述開關(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】H02H3/087GK205622211SQ201620383684
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2016年4月29日
【發(fā)明人】熊青山
【申請人】深圳市智創(chuàng)電機有限公司