一种电源保护电路的制作方法
【专利摘要】一种电源保护电路，与直流电源连接，包括：正极端子和负极端子；控制电源模块，与所述正极端子和负极端子连接，所述正极端子和负极端子正常接入所述直流电源时输出端输出控制电压，反接于所述直流电源时输出端无输出；两个反接的MOS管，串接在负载和正极端子之间或所述负载和负极端子之间，两个所述MOS管的栅极与所述控制电源模块的输出端连接，并通过一下拉电阻接地；差分放大模块，检测流过两个所述MOS管的电流并作对比，根据对比结果控制两个所述MOS管开闭。利用MOS器件自身特点，实现大功率电源防反接保护和过流保护，同时将自身损耗做到最低。以极低的硬件成本，实现电源保护功能，稳定可靠。
【专利说明】
一种电源保护电路
技术领域
[0001]本实用新型涉及电源保护领域，特别是涉及一种电源保护电路。
【背景技术】
[0002]在电源输入输出电路中，经常需要做反接保护和过流保护，以避免因使用时误接线引起的设备损坏。一般采用二极管单向导电性实现，反接电源不工作，必须调整正确后才会恢复正常。但二极管压降一般为0.4V以上，对于大电流如1A以上时，二极管保护显得功耗极大(4W以上)，在电流增大到100A时，二极管已无法满足这种反接保护要求。另有使用整流桥实现电源保护，整流桥电路的防呆设计，使得无论如何输入电源均会正常工作，但整流桥结构上仍是二极管，避免不了功耗问题。
【实用新型内容】
[0003]基于此，有必要提供一种功耗低、成本低且可靠的电源保护电路。
[0004]本实用新型提供了一种电源保护电路，与直流电源连接，包括:
[0005]正极端子和负极端子；
[0006]控制电源模块，与所述正极端子和负极端子连接，所述正极端子和负极端子正常接入所述直流电源时输出端输出控制电压，反接于所述直流电源时输出端无输出；
[0007]两个反接的MOS管，串接在负载和正极端子之间或所述负载和负极端子之间，两个所述MOS管的栅极与所述控制电源模块的输出端连接，并通过一下拉电阻接地；
[0008]差分放大模块，检测流过两个所述MOS管的电流并作对比，根据对比结果控制两个所述MOS管开闭。
[0009]优选地，所述控制电源模块包括一二极管、第一限流电阻及一稳压管，所述二极管的阳极接所述正极端子，所述二极管的阴极接所述通过所述限流电阻接所述稳压管的阳极，所述稳压管的阴极接所述负极端子，所述稳压管的阳极作为所述控制电源模块的输出端。
[0010]优选地，所述两个反接的MOS管包括第一N型MOS管和第二N型MOS管，所述第一N型MOS管的漏极和所述第二 N型MOS管的漏极连接；
[0011]所述第一N型MOS管的栅极和所述第二 N型MOS管的栅极共接后接所述控制电源模块的输出端；
[0012]所述第一N型MOS管的源极接所述负极端子，所述第二 N型MOS管的源极接所述负载的负端;或，所述第一 N型MOS管的源极接所述负载的正端，所述第二 N型MOS管的源极接所述正极端子。
[0013]优选地，所述差分放大模块包括差分放大器和开关管，所述差分放大器的正输入端和负输入端分别接所述第二 N型MOS管的源极和第一 N型MOS管的源极，所述差分放大器的输出端接所述开关管的控制端，所述开关管的输入端接所述第一 N型MOS管的栅极和所述第二N型MOS管的栅极，所述开关管的输出端接地。
[0014]优选地，所述差分放大器包括运算放大器、第二限流电阻、第三限流电阻、分压电阻和跟随电阻，所述运算放大器的反相输入端接所述第二限流电阻的一端，所述第二限流电阻的另一端作为所述差分放大器的负输入端;所述运算放大器的正相输入端接所述第三限流电阻的一端，所述第三限流电阻的另一端作为所述差分放大器的正输入端;所述运算放大器的正相输入端通过所述分压电阻接地，所述运算放大器的反相输入端通过所述跟随电阻接本身的输出端，并作为所述差分放大器的输出端。
[0015]优选地，所述开关管为NPN型三极管，所述开关管的控制端、输入端和输出端分别为三极管的基极、集电极和发射极。
[0016]上述的电源保护电路利用MOS器件自身特点，实现大功率电源防反接保护和过流保护，同时将自身损耗做到最低。以极低的硬件成本，实现电源保护功能，稳定可靠。
【附图说明】
[0017]图1为本实用新型较佳实施例中电源保护电路的电路原理图。
【具体实施方式】
[0018]为了使本实用新型要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0019]请参阅图1，本实用新型较佳实施例中电源保护电路与直流电源DC连接，电源保护电路包括:正极端子DC+、负极端子DC-、控制电源模块10、两个反接的MOS管Q1、Q2、下拉电阻Rl以及差分放大模块20。
[0020]控制电源模块10与所述正极端子DC+和负极端子DC-连接，所述正极端子DC+和负极端子DC-正常接入直流电源DC时输出端Vout输出控制电压，所述正极端子DC+和负极端子DC-反接于所述直流电源DC时输出端无输出；两个反接的MOS管Ql、Q2串接在负载和正极端子DC+之间或所述负载30和负极端子DC-(如图1所示)之间，两个所述MOS管Q1、Q2的栅极与所述控制电源模块10的输出端Vout连接，并通过一下拉电阻Rl接地;差分放大模块20检测流过两个所述MOS管Ql、Q2的电流并作对比，根据对比结果控制两个所述MOS管Ql、Q2开闭。
[0021]本实施例中，控制电源模块10包括一二极管D1、第一限流电阻R2及一稳压管D2，所述二极管Dl的阳极接所述正极端子DC+，所述二极管Dl的阴极接所述通过所述限流电阻R2接所述稳压管D2的阳极，所述稳压管D2的阴极接所述负极端子DC-，所述稳压管D2的阳极作为所述控制电源模块10的输出端Vout。控制电源因控制电源功率极小，可直接采用二极管Dl式做反接保护，电路中二极管Dl、限流电阻R2及稳压管D2组成控制电源。
[0022]两个反接的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的漏极和所述第二 N型MOS管Q2的漏极连接;所述第一 N型MOS管Ql的栅极和所述第二 N型MOS管Q2的栅极共接后接所述控制电源模块10的输出端Vout;在一个实施例中，所述第一N型MOS管Ql的源极接所述负极端子DC-，所述第二 N型MOS管Q2的源极接所述负载30的负端(如图1所示)；在另一个实施例中，所述第一N型MOS管Ql的源极接所述负载30的正端，所述第二 N型MOS管Q2的源极接所述正极端子DC+。即两个反接的MOS管Ql、Q2串接在负载30和正极端子DC+之间或所述负载30和负极端子DC-之间。[0023 ]当输入正常时，控制电源模块1工作，双MOS管栅电压为控制电源模块1的输出端Vout的输出电压，均会正常导通，有电流流过负载30 ο当直流电源DC反接时，控制电源模块10不工作，MOS管栅极因有下拉电阻Rl，故不会导通，此时负载30与直流电源DC之间开路，不会损坏任何器件，实现反接保护。有且只有当直流电源DC正常输入时，才会有MOS管导通，负载30工作。
[0024]差分放大模块20包括差分放大器21和开关管Q3，所述差分放大器21的正输入端和负输入端分别接所述第二 N型MOS管Q2的源极和第一 N型MOS管Ql的源极，所述差分放大器21的输出端接所述开关管Q3的控制端，所述开关管Q3的输入端接所述第一 N型MOS管Ql的栅极和所述第二 N型MOS管Q2的栅极，所述开关管Q3的输出端接地。
[0025]差分放大器21包括运算放大器U1、第二限流电阻R3、第三限流电阻R4、分压电阻R5和跟随电阻R6，所述运算放大器Ul的反相输入端接所述第二限流电阻R3的一端，所述第二限流电阻R3的另一端作为所述差分放大器21的负输入端;所述运算放大器Ul的正相输入端接所述第三限流电阻R4的一端，所述第三限流电阻R4的另一端作为所述差分放大器21的正输入端;所述运算放大器Ul的正相输入端通过所述分压电阻R5接地，所述运算放大器Ul的反相输入端通过所述跟随电阻R6接本身的输出端，并作为所述差分放大器21的输出端。
[0026]优选地，所述开关管Q3为NPN型三极管，所述开关管Q3的控制端、输入端和输出端分别为三极管的基极、集电极和发射极。在其他实施例中，开关管Q3可以用MOS管替换。
[0027]利用MOS管自身内阻Rds极小(0.01Ω左右)特点，在有电流经过时，M0S管必然存在压降，运算放大器Ul组成差分放大电路采集MOS管压降并放大信号，进而控制栅极电压，SP可实现过流保护。如电路中，三极管导通电为Vbe，差分放大倍数为i3，M0S管内阻为Rds，则过流保护点I = Vbe/β/Rds。
[0028]利用MOS管极小内阻特点，使用MOS管做电流采样电阻，MOS管损耗P=I*I*Rds。功耗远低于传统二极管损耗(二极管压降为Vf，则损耗P=I*Vf)，亦达到节能效果。
[0029]上述的电源保护电路以MOS管实现电源电流单向流向，即使反接也不会损坏设备。MOS管自身内阻极小，一般在0.01 Ω以内，即使过电流100A，也只有IW的功耗。同时利用MOS自身内阻作为电流采样电阻，用运放对电流进行放大，做过流保护。利用MOS器件自身特点，实现大功率电源防反接保护和过流保护，同时将自身损耗做到最低。以极低的硬件成本，实现电源保护功能，稳定可靠。
[0030]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种电源保护电路，与直流电源连接，其特征在于，包括: 正极端子和负极端子； 控制电源模块，与所述正极端子和负极端子连接，所述正极端子和负极端子正常接入所述直流电源时输出端输出控制电压，反接于所述直流电源时输出端无输出； 两个反接的MOS管，串接在负载和正极端子之间或所述负载和负极端子之间，两个所述MOS管的栅极与所述控制电源模块的输出端连接，并通过一下拉电阻接地； 差分放大模块，检测流过两个所述MOS管的电流并作对比，根据对比结果控制两个所述MOS管开闭。2.如权利要求1所述的电源保护电路，其特征在于，所述控制电源模块包括一二极管、第一限流电阻及一稳压管，所述二极管的阳极接所述正极端子，所述二极管的阴极接所述通过所述限流电阻接所述稳压管的阳极，所述稳压管的阴极接所述负极端子，所述稳压管的阳极作为所述控制电源模块的输出端。3.如权利要求1或2所述的电源保护电路，其特征在于，所述两个反接的MOS管包括第一N型MOS管和第二 N型MOS管，所述第一 N型MOS管的漏极和所述第二 N型MOS管的漏极连接； 所述第一 N型MOS管的栅极和所述第二 N型MOS管的栅极共接后接所述控制电源模块的输出端； 所述第一 N型MOS管的源极接所述负极端子，所述第二 N型MOS管的源极接所述负载的负端;或，所述第一 N型MOS管的源极接所述负载的正端，所述第二 N型MOS管的源极接所述正极端子。4.如权利要求3所述的电源保护电路，其特征在于，所述差分放大模块包括差分放大器和开关管，所述差分放大器的正输入端和负输入端分别接所述第二 N型MOS管的源极和第一N型MOS管的源极，所述差分放大器的输出端接所述开关管的控制端，所述开关管的输入端接所述第一 N型MOS管的栅极和所述第二 N型MOS管的栅极，所述开关管的输出端接地。5.如权利要求4所述的电源保护电路，其特征在于，所述差分放大器包括运算放大器、第二限流电阻、第三限流电阻、分压电阻和跟随电阻，所述运算放大器的反相输入端接所述第二限流电阻的一端，所述第二限流电阻的另一端作为所述差分放大器的负输入端;所述运算放大器的正相输入端接所述第三限流电阻的一端，所述第三限流电阻的另一端作为所述差分放大器的正输入端;所述运算放大器的正相输入端通过所述分压电阻接地，所述运算放大器的反相输入端通过所述跟随电阻接本身的输出端，并作为所述差分放大器的输出端。6.如权利要求4所述的电源保护电路，其特征在于，所述开关管为NPN型三极管，所述开关管的控制端、输入端和输出端分别为三极管的基极、集电极和发射极。
【文档编号】H02H3/087GK205622211SQ201620383684
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2016年4月29日
【发明人】熊青山
【申请人】深圳市智创电机有限公司