一种直流电源端口防护电路和电源设备的制作方法

1.本发明涉及电源领域，特别是涉及一种直流电源端口防护电路和电源设备。


背景技术：

2.电源设备在应用过程中，由于受供电电压异常、电磁环境复杂、施工人员非法操作、雷电天气等多种原因影响，在直流电源端口经常出现过压、欠压、过流、极性反接或者信号受干扰等情况，既而导致系统电源损坏以及对后续电路造成影响，降低了系统运行可靠性，因此需要对直流电源端口进行可靠防护。而目前的直流电源端口防护电路通过一些防护电路对直流电源端口进行防护，但缺少对防护电路本身的防护，降低了防护电路的防护效果和系统运行可靠性。


技术实现要素：

3.本发明实施例旨在提供一种直流电源端口防护电路和电源设备，其能够不仅能够对直流电源端口进行防护，还对防护电路本身进行防护，提高电路的防护效果和系统的可靠性。
4.为解决上述技术问题，本发明实施例提供以下技术方案：在第一方面，本发明实施例提供一种直流电源端口防护电路，所述直流电源端口防护电路包括：防反开关单元、开关防护单元以及驱动单元；
5.所述防反开关单元的第一端与输入电源的负极电性连接，所述防反开关单元的第二端与电源输出端口的负极电性连接，用于当所述输入电源极性接反时对所述电源输出端口进行防护；
6.所述开关防护单元的第一端与所述输入电源的正极电性连接，所述开关防护单元的第二端分别与所述输入电源的负极和所述防反开关单元的第一端电性连接，所述开关防护单元的第三端与所述驱动单元的输出端电性连接，用于当所述输入电源极性接反时对所述防反开关单元进行防护；以及，
7.所述驱动单元的第一输入端与所述输入电源的负极电性连接，所述驱动单元的第二输入端与所述输入电源的正极电性连接，用于当所述输入电源极性接反时驱动所述开关防护单元，以控制所述开关防护单元的工作状态。
8.在一些实施例中，所述驱动单元包括光耦模块，所述光耦模块的第一原边端与所述输入电源的负极电性连接，所述光耦模块的第二原边端与所述输入电源的正极电性连接，所述光耦模块的输出端与所述开关防护单元的第三端电性连接。
9.在一些实施例中，所述驱动单元还包括稳压模块，所述稳压模块的负极与所述光耦模块的第二原边端电性连接，所述稳压模块的正极与所述输入电源的正极电性连接，用于设置所述光耦模块的原边电路导通的电压阈值。
10.在一些实施例中，还包括缓起开关单元，所述缓起开关单元分别与所述防反开关单元的第二端和所述电源输出端口的负极电性连接，用于当所述输入电源开启提供电源时
对所述电源输出端口进行防护。
11.在一些实施例中，还包括第一级浪涌防护单元和第一级emc滤波单元，所述第一级浪涌防护单元和所述第一级emc滤波单元并联连接，且所述第一级浪涌防护单元的一端与所述输入电源的正极电性连接，所述第一级浪涌防护单元的另一端分别与所述输入电源的负极、所述防反开关单元的第一端以及所述开关防护单元的第二端电性连接，用于泄放电源输入端口正负极之间的差模浪涌能量，所述第一级emc滤波单元用于抑制所述电源输入端口正负极之间的差模浪涌能量。
12.在一些实施例中，还包括退耦单元，所述退耦单元的一端分别与所述输入电源的负极、所述第一级浪涌防护单元以及所述第一级emc滤波单元电性连接，所述退耦单元的另一端分别与所述防反开关单元的第一端和所述开关防护单元的第二端电性连接，用于抑制浪涌能量。
13.在一些实施例中，还包括第二级浪涌防护单元和第二级emc滤波单元，所述第二级浪涌防护单元和所述第二级emc滤波单元并联连接，且所述第二级浪涌防护单元的一端与所述输入电源的正极电性连接，所述第二级浪涌防护单元的另一端分别与所述退耦单元、所述防反开关单元的第一端以及所述开关防护单元的第二端电性连接，用于泄放所述电源输入端口正负极对地的共模浪涌能量，所述第二级emc滤波单元用于抑制所述电源输入端口正负极对地的共模浪涌能量。
14.在一些实施例中，还包括第三级浪涌防护单元和第三级emc滤波单元，所述第三级浪涌防护单元的一端与所述输入电源的正极电性连接，所述第三级浪涌防护单元的另一端分别与所述退耦单元、所述第二级浪涌防护单元、所述第二级emc滤波单元、所述防反开关单元的第一端以及所述开关防护单元的第二端电性连接，所述第三级浪涌防护单元用于吸收所述电源输入端口的残余浪涌能量，所述第三级emc滤波单元的一端与所述输入电源的正极电性连接，所述第三级emc滤波单元的另一端分别与所述防反开关单元的第二端电性连接，所述第三级emc滤波单元用于抑制所述电源输入端口的残余浪涌能量。
15.在一些实施例中，所述开关防护单元包括第一晶闸管、第一门极电阻以及第二门极电阻，所述第一晶闸管的阴极与所述输入电源的正极电性连接，所述第一晶闸管的阳极分别与所述输入电源的负极和所述防反开关单元的第一端电性连接，所述第一晶闸管的控制极分别与所述第一门极电阻的一端和所述第二门极电阻的一端连接，所述第一门极电阻的另一端与所述输入电源的正极电性连接，所述第二门极电阻的另一端与所述驱动单元的输出端电性连接。
16.在一些实施例中，所述防反开关单元包括第一mos管、第一稳压管以及第二稳压管，所述第一mos管的栅极与所述第二稳压管的阴极连接，且用于接入所述第一mos管的驱动信号，所述第一mos管的漏极分别与所述第一稳压管的阴极、所述输入电源的负极以及所述开关防护单元的第二端电性连接，所述第一mos管的源极分别与所述第一稳压管的阳极、所述第二稳压管的阳极以及所述电源输出端口的负极电性连接。
17.在一些实施例中，所述光耦模块包括第一光耦，所述稳压模块包括第三稳压管，所述第一光耦的原边发光二极管的阳极与所述输入电源的负极电性连接，所述第一光耦的原边发光二极管的阴极与所述第三稳压管的阴极连接，所述第一光耦的输出端与所述开关防护单元的第三端电性连接，所述第三稳压管的阳极与所述输入电源的正极电性连接。
18.在一些实施例中，所述缓起开关单元包括第二mos管、第四稳压管、第五稳压管以及第一可变电阻，所述第二mos管的栅极与所述第五稳压管的阴极连接，且用于接入所述第二mos管的驱动信号，所述第二mos管的漏极分别与所述第四稳压管的阴极、所述第一可变电阻的一端以及所述电源输出端口的负极电性连接，所述第二mos管的源极分别与所述第四稳压管的阳极、所述第五稳压管的阳极、所述第一可变电阻的另一端以及所述防反开关单元的第二端电性连接电性连接。
19.在第二方面，本发明实施例提供一种电源设备，所述电源设备包括：如上所述的直流电源端口防护电路。
20.在本发明各个实施例中，该直流电源端口防护电路包括防反开关单元、开关防护单元以及驱动单元，其中，当输入电源极性接反时，防反开关单元断开输入电源回路，以对电源输出端口进行防护，进而对负载及其后续电路进行防护，防反开关单元的断开会造成其第一端产生尖端高压信号，即输入电源负极处产生尖端高压信号，进而使得驱动单元驱动开关防护单元工作，吸收该尖端高压信号，防止防反开关单元因尖端高压信号而造成过压损坏，以对其进行防护，因此，相对于传统的直流电源端口防护电路，该直流电源端口防护电路增加了对防反开关单元的防护，即增加了对防护电路本身的防护，进一步提高了电路的防护效果和系统的可靠性。
附图说明
21.一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。
22.图1是本发明实施例提供的其中一种电源设备结构示意图；
23.图2是本发明实施例提供的其中一种直流电源端口防护电路的结构示意图；
24.图3是本发明实施例提供的其中一种直流电源端口防护电路的结构示意图；
25.图4是本发明实施例提供的其中一种直流电源端口防护电路的电路结构示意图。
具体实施方式
26.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明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用以解释本发明，并不用于限定本发明。
27.请参阅图1，图1是本发明实施例提供的一种电源设备的结构示意图。如图1所示，该电源设备包括直流电源端口防护电路100、电源200和负载300。
28.电源200与直流电源端口防护电路100连接，电源200通过电源输出端口向负载300提供电源，直流电源端口防护电路100对电源端口、后续电路以及负载300进行防护。电源200可以为直流电源或交流电源，当电源200为交流电源时，经过整流滤波以后，再通过直流电源端口防护电路100向负载300提供直流电源，并且，电源200可以为由任意合适分立元件构成的电源电路，例如，在一些实施例中，电源200由滤波电路、整流电路、稳压电路组成的电源电路，再例如，在一些实施例中，电源200为集成电源芯片。
29.直流电源端口防护电路100对电源端口后续电路以及负载300进行防护，例如对负
载进行emc防护、雷击浪涌防护、输入电源反接防护以及故障隔离防护等防护，从而避免电源端口所属系统的电源损坏以及对后续电路和负载300造成影响。但传统的直流电源端口防护电路100缺少对防护电路本身的防护，若防护电路本身在工作时受到高压信号的损坏，例如，防护电路本身在切断输入浪涌，对后续电路进行防护时，受到尖端高压信号的影响，失去防护功能，则会降低防护电路的防护效果以及系统的可靠性。
30.请参阅图2，图2是本发明实施例提供的一种直流电源端口防护电路，如图2所示，该直流电源端口防护电路100包括防反开关单元101、开关防护单元102以及驱动单元103，其中，防反开关单元101的第一端与输入电源的负极vin-电性连接，所述防反开关单元101的第二端与电源输出端口的负极vbus-电性连接。防反开关单元101是串联在输入电源负极线上，当输入电源极性接反时，防反开关单元101动作，切断输入电源回路，进而切断对后续电路以及负载300的供电回路，对电源输出端口、后续电路以及负载300进行防护。
31.当输入电源极性接反时，防反开关单元101处于断开状态，切断输入电源回路。但由于防反开关单元101的断开，在其第一端产生了尖端高压信号，即输入电源的负极vin-为尖端高压信号，该尖端高压信号会对防反开关单元101造成损害。
32.所述开关防护单元102的第一端与所述输入电源的正极vin+电性连接，所述开关防护单元102的第二端分别与所述输入电源的负极vin-和所述防反开关单元101的第一端电性连接，所述开关防护单元102的第三端与所述驱动单元103的输出端电性连接。所述驱动单元103的第一输入端与所述输入电源的负极vin-电性连接，所述驱动单元103的第二输入端与所述输入电源的正极vin+电性连接。
33.当输入电源极性接反时，驱动单元103的第一输入端接入尖端高压信号，驱动单元103的第二输入端接入输入电源正极，该尖端高压信号的电压值远远大于输入电源正极电压，自动触发驱动单元103通过其输出端输出驱动信号以驱动开关防护单元102工作，以控制开关防护单元102的工作状态，使得开关防护单元102吸收上述尖端高压信号，进而防止该尖端高压信号对防反开关单元101造成损害，对其进行防护。
34.因此，当输入电源极性接反时，该直流电源端口防护电路可对负载及其后续电路进行防护，同时驱动单元驱动开关防护单元工作，防止防反开关单元因尖端高压信号而造成过压损坏，以对开关防护单元进行防护，因此，相对于传统的直流电源端口防护电路，该直流电源端口防护电路增加了对防反开关单元的防护，即增加了对防护电路本身的防护，进一步提高了电路的防护效果和系统的可靠性。
35.请参阅图3，图3是本发明实施例提供的一种直流电源端口防护电路的电路结构示意图，如图3所示，所述驱动单元103包括光耦模块1031，所述光耦模块1031的第一原边端与所述输入电源的负极vin-电性连接，所述光耦模块1031的第二原边端与所述输入电源的正极vin+电性连接，所述光耦模块1031的输出端与所述开关防护单元102的第三端电性连接。
36.所述光耦模块1031可以隔离输入端信号与输出端信号，即将输入电源端信号与输出的驱动信号进行隔离。当输入电源极性接反时，输入电源的负极vin-为尖端高压信号，光耦模块1031的第一原边输入端接入该尖端高压信号，光耦模块1031的第二原边输入端接入输入电源正极信号，该尖端高压信号电压远远大于输入电源正极电压，光耦模块1031的原边电路导通，进而使得光耦模块1031的输出端输出高电平信号，该高电平信号用于驱动开关防护单元102动作。
37.在一些实施例中，所述驱动单元103还包括稳压模块1032，所述稳压模块1032的负极与所述光耦模块1031的第二原边端电性连接，所述稳压模块1032的正极与所述输入电源的正极vin+电性连接，用于对所述光耦模块1031的原边进行防护。
38.稳压模块1032设置了光耦模块1031的原边电路导通的电压阈值，只有尖端高压信号的电压与输入电源正极电压之间的差值大于稳压模块1032的稳压值时，光耦模块1031的原边电路才会导通，防止光耦模块1031的原边电路随意导通，即防止驱动单元103随意输出驱动信号，驱动开关防护单元102动作。
39.在一些实施例中，所述驱动单元103还包括控制器，该控制器可以进行数据处理和逻辑运算，并输出防反开关单元101和其他开关单元的驱动信号。
40.控制器可以为通用处理器、数字信号处理器(dsp)、专用集成电路(asic)、现场可编程门阵列(fpga)、单片机、arm(acorn risc machine)或其它可编程逻辑器件、分立门或晶体管逻辑、分立的硬件组件或者这些部件的任何组合。还有，控制器还可以是任何传统处理器、控制器、微控制器或状态机。控制器也可以被实现为计算设备的组合，例如，dsp和微处理器的组合、多个微处理器、一个或多个微处理器结合dsp和/或任何其它这种配置。控制器的具体型号和组成可根据需要而设置。
41.在一些实施例中，请继续参阅图3，该直流电源端口防护电路100还包括缓起开关单元104，所述缓起开关单元104分别与所述防反开关单元101的第二端和所述电源输出端口的负极vbus-电性连接。
42.当输入电源开启提供电源时，缓起开关单元104先对通过电源输出端口对后续电路或负载300供电，然后缓起开关单元104动作，使得输入电源形成回路，再对后续电路或负载300供电，进而对所述电源输出端口进行防护，防止其受到输入电源的冲击，实现上电缓冲。在一些实施例中，根据输入电源的输入电压大小和输出电压大小来控制缓起开关单元104的通断，即当输出电压与输入电压接近且均在额定工作范围内时才开通缓起开关单元104，如果缓冲开关单元两端压差大于10v或者输入电压过压则关闭缓起开关单元104。
43.在一些实施例中，该直流电源端口防护电路100还包括第一级浪涌防护单元105和第一级emc滤波单元106，所述第一级浪涌防护单元105和所述第一级emc滤波单元106并联连接，且所述第一级浪涌防护单元105的一端与所述输入电源的正极vin+电性连接，所述第一级浪涌防护单元105的另一端分别与所述输入电源的负极vin-、所述防反开关单元101的第一端以及所述开关防护单元102的第二端电性连接。
44.当输入电源端出现雷击浪涌信号时，第一级浪涌防护单元105泄放电源输入端口正负极之间的差模浪涌能量，对电源输出端口处的后续电路和负载300进行浪涌防护，第一级emc滤波单元106再抑制所述电源输入端口正负极之间的差模浪涌能量，进一步对电源输出端口处的后续电路和负载300进行浪涌防护。
45.在一些实施例中，该直流电源端口防护电路100还包括退耦单元107，所述退耦单元107的一端分别与所述输入电源的负极vin-、所述第一级浪涌防护单元105以及所述第一级emc滤波单元106电性连接，所述退耦单元107的另一端分别与所述防反开关单元101的第一端和所述开关防护单元102的第二端电性连接。
46.退耦单元107串联输入电源负极线上，且设置在第一级浪涌防护单元105和第一级emc滤波单元106之后，退耦单元107中包含电感等器件，电感的电流不会激增，因此，在发生
浪涌时，可以阻断或阻挡浪涌，抑制浪涌能量，遏制电流变化，进而防止浪涌对后续电路的冲击。
47.在一些实施例中，该直流电源端口防护电路100还包括第二级浪涌防护单元108和第二级emc滤波单元109，所述第二级浪涌防护单元108和所述第二级emc滤波单元109并联连接，且所述第二级浪涌防护单元108的一端与所述输入电源的正极vin+电性连接，所述第二级浪涌防护单元108的另一端分别与所述退耦单元107、所述防反开关单元101的第一端以及所述开关防护单元102的第二端电性连接。
48.第二级浪涌防护单元108和第二级emc滤波单元109设置在退耦单元107之后，当输入电源端出现浪涌信号时，第二级浪涌防护单元108泄放所述电源输入端口正负极对地的共模浪涌能量，对电源输出端口处的后续电路和负载300进行浪涌防护，第二级emc滤波单元109再抑制所述电源输入端口正负极对地的共模浪涌能量，进一步对电源输出端口处的后续电路和负载300进行浪涌防护。
49.在一些实施例中，该直流电源端口防护电路100还包括第三级浪涌防护单元110和第三级emc滤波单元111，所述第三级浪涌防护单元110的一端与所述输入电源的正极vin+电性连接，所述第三级浪涌防护单元110的另一端分别与所述退耦单元107、所述第二级浪涌防护单元108、所述第二级emc滤波单元109、所述防反开关单元101的第一端以及所述开关防护单元102的第二端电性连接，所述第三级emc滤波单元111的一端与所述输入电源的正极vin+电性连接，所述第三级emc滤波单元111的另一端分别与所述防反开关单元101的第二端电性连接。
50.第三级浪涌防护单元110设置在防反开关单元101和开关防护单元102之前，第三级emc滤波单元111设置在防反开关单元101和开关防护单元102之后。当输入电源端出现浪涌信号时，第三级浪涌防护单元110吸收所述电源输入端口的残余浪涌能量，对电源输出端口处的后续电路和负载300进行浪涌防护，所述第三级emc滤波单元111用于抑制所述电源输入端口的残余浪涌能量，进一步对电源输出端口处的后续电路和负载300进行浪涌防护。
51.采用多级浪涌防护单元能有效地吸收雷击浪涌能量，保护后级电路，采用多级emc滤波单元，有优越的emc特性。
52.在一些实施例中，该直流电源端口防护电路100还包括输入保险单元112，其可以为多个，分别串联在输入电源的正极线上和输入电源的负极线上。
53.在一些实施例中，该直流电源端口防护电路100还包括信号采集单元113，信号采集单元113可以采集输入端的电压信号和电流信号，还可以采集输出端的电压信号和电流信号，并可以将采集到的电压信号或电流信号传送至驱动单元103中的控制器，由控制器对电压信号或电流信号进行相应的处理，并输出对应的驱动信号。
54.请参阅图4，图4是本发明实施例提供的一种直流电源端口防护电路的电路结构示意图，如图4所示，所述开关防护单元102包括第一晶闸管scr1、第一门极电阻r1以及第二门极电阻r2，所述第一晶闸管scr1的阴极与所述输入电源的正极vin+电性连接，所述第一晶闸管scr1的阳极分别与所述输入电源的负极vin-和所述防反开关单元101的第一端电性连接，所述第一晶闸管scr1的控制极分别与所述第一门极电阻r1的一端和所述第二门极电阻r2的一端连接，所述第一门极电阻r1的另一端与所述输入电源的正极vin+电性连接，所述第二门极电阻r2的另一端与所述驱动单元103的输出端电性连接。
55.所述防反开关单元101包括第一mos管q1、第一稳压管d1以及第二稳压管d2，所述第一mos管q1的栅极与所述第二稳压管d2的阴极连接，且用于接入所述第一mos管q1的驱动信号，所述第一mos管q1的漏极分别与所述第一稳压管d1的阴极、所述输入电源的负极vin-以及所述开关防护单元102的第二端电性连接，具体地，所述第一mos管q1的漏极与第一晶闸管scr1的阳极连接，所述第一mos管q1的源极分别与所述第一稳压管d1的阳极、所述第二稳压管d2的阳极以及所述电源输出端口的负极vbus-电性连接。
56.防反开关单元101还包括第一电阻r3和第二电阻r4，其中，第一电阻r3的一端用于接入第一mos管q1的驱动信号，第一电阻r3的另一端分别与第二电阻r4的一端、第一mos管q1的栅极以及第二稳压管d2的阴极连接，第二电阻r4的另一端分别与第一mos管q1的源极和第二稳压管d2的阳极连接。第一mos管q1选用导通电阻较小的mosfet，可以减少导通损耗，第一稳压管d1在第一mos管q1关断瞬间起到电压钳位保护作用，第一稳压管d1并联在第一mos管q1的栅极驱动上，对栅极起到钳位保护作用。
57.所述光耦模块1031包括第一光耦u1，所述稳压模块1032包括第三稳压管d3，所述第一光耦u1的原边发光二极管的阳极与所述输入电源的负极vin-电性连接，所述第一光耦u1的原边发光二极管的阴极与所述第三稳压管d3的阴极连接，所述第一光耦u1的输出端与所述第二门极电阻r2连接，所述第三稳压管d3的阳极与所述输入电源的正极vin+电性连接。第一光耦u1的原边发光二极管的阳极为1引脚，第一光耦u1的原边发光二极管的阴极为3引脚，第一光耦u1的输出端为5引脚，第一光耦u1的4引脚接地，第一光耦u1的6引脚接电源vcc。
58.驱动单元103还包括第三电阻r5和第一二极管d4，第三电阻r5串联在输入电源的负极vin-与第一光耦u1的原边发光二极管的阳极之间，第一二极管d4的阴极与第一光耦u1的原边发光二极管的阳极连接，第一二极管d4的阳极与与第一光耦u1的原边发光二极管的阴极连接。第三电阻r5为限流电阻，第一二极管d4对光耦原边发光二极管进行防护，当输入电源电压较大时，第一二极管d4将第一光耦u1的原边发光二极管的两端电压钳位至二极管导通电压，防止其受大电压损坏。
59.所述缓起开关单元104包括第二mos管q2、第四稳压管d5、第五稳压管d6以及第一可变电阻rt1，所述第二mos管q2的栅极与所述第五稳压管d6的阴极连接，且用于接入所述第二mos管q2的驱动信号，所述第二mos管q2的漏极分别与所述第四稳压管d5的阴极、所述第一可变电阻rt1的一端以及所述电源输出端口的负极vbus-电性连接，所述第二mos管q2的源极分别与所述第四稳压管d5的阳极、所述第五稳压管d6的阳极、所述第一可变电阻rt1的另一端以及所述防反开关单元101的第二端电性连接电性连接，具体地，第二mos管q2的源极分别与所述第四稳压管d5的阳极、所述第五稳压管d6的阳极、所述第一可变电阻rt1的另一端以及第一mos管q1的源极连接。第二mos管q2选用导通电阻较小的mosfet，可以减少导通损耗，第四稳压管d5在第二mos管q2关断瞬间起到电压钳位保护作用；第五稳压管d6并联在第二mos管q2的栅极驱动上，对栅极起到钳位保护作用。
60.第一mos管q1和第二mos管q2在本发明实施例中均为nmos管，第一mos管q1和第二mos管q2的驱动信号均可以由单独驱动电路产生，也可以由控制器输出，在此不做限定。
61.缓起开关单元104还包括第四电阻r6和第五电阻r7，其中，第四电阻r6的一端用于接入第二mos管q2的驱动信号，第四电阻r6的另一端分别与第五电阻r7的一端、第二mos管
q2的栅极以及第五稳压管d6的阴极连接，第五电阻r7的另一端分别与第二mos管q2的源极和第五稳压管d6的阳极连接。
62.在第一级浪涌防护单元105之前，该直流电源端口防护电路100还包括输入保险单元112，所述输入保险单元112包括分别串联在输入电源正极的保险丝f1和串联在输入电源负极的保险丝f2。
63.所述第一级浪涌防护单元105包括一种并联在输入电源正负极之间的多节陶瓷气体放电管dg1以及分别跨接在陶瓷气体放电管dg1中间各节和输入电源线负极之间的第一瓷片电容c1、第二瓷片电容c2、第三瓷片电容c3以及第四瓷片电容c4。采用这种多节气体放电管的方式可以提高弧光电压，从而提高续流遮断能力；另外通过增加电容网络可以使多节气体放电管的各节逐级击穿，从而能够降低整体击穿电压和提高整体的击穿电压反应时间，第一级浪涌防护单元105主要用于泄放输入端口正负极之间的差模浪涌能量。
64.所述第一级emc滤波单元106包括并联在输入电源正负极之间的第一差模滤波电容cx1、并联在输入电源正极对大地间的第一共模滤波电容cy1以及并联在输入电源负极对大地间的第二共模滤波电容cy2，还包括第六电阻r8与第七电阻r9，第六电阻r8和第七电阻r9串联后并联在差模滤波电容cx1的两端用作放电假负载300。
65.所述退耦单元107，包括空芯电感l1，该空芯电感串联在输入电源负极线上，且放置在第一级浪涌防护单元105和第一级emc滤波单元106之后，空芯电感l1的抗饱和能力强，当浪涌发生时，隔断或阻挡浪涌，防止其对后续电路的冲击，起到遏制电流变化的作用。
66.所述第二级浪涌防护单元108包括并联在输入电源正极对大地之间的气体放电管dg2和输入电源负极对大地之间的压敏电阻rv1，第二级浪涌防护单元108主要用于泄放和消耗输入电源正负极对大地之间的共模浪涌能量。
67.所述第二级emc滤波单元109包括第二差模滤波电容cx2、第一共模电感l2、正极对大地间的第三共模滤波电容cy3、负极对大地间的第四共模滤波电容cy4、第三差模滤波电容cx3以及第二共模电感l3，第二差模滤波电容cx2并联在第一共模电感l2的1脚和2脚之间，第三共模滤波电容cy3和第四共模滤波电容cy4串联以后再并联在第一共模电感l2的3脚和4脚之间，同时并联在第二共模电感l3的1脚和4脚之间，第三共模滤波电容cy3和第四共模滤波电容cy4设置于第一共模电感l2和第二共模电感l3之间，第三共模滤波电容cy3的2脚连接输入电源的正极vin+，第三共模滤波电容cy3的3脚连接输入电源的负极vin-。
68.所述第三级浪涌防护单元110包括并联在正负极之间的双向tvs管d7；通过tvs管对残余的浪涌电压进行钳位吸收。
69.第三级emc滤波单元111包括正极对大地间的第五共模滤波电容cy5，负极对大地间的第六共模滤波电容cy6，差模滤波和储能作用的电容ec1，以及串联后与电容ec1并联的第一假负载电阻r10与第二假负载电阻r11。
70.在一些实施例中，该直流电源端口防护电路100还包括信号采集单元，其可以采集电源输入端的电压、电流信号，还可以采集电源输出端的电压、电流信号，然后将采集的信号传送至驱动单元103，由驱动单元103根据输入输出端的电信号进行逻辑处理后输出驱动信号以控制防反开关单元101、开关防护单元102以及缓起开关单元104的通断。
71.结合图4，该直流电源端口防护电路100的工作原理可以描述如下：
72.当发生雷击浪涌时，采用多级浪涌防护电路，第一级浪涌防护单元105、第二级浪
涌防护单元108以及第三级浪涌防护单元110能够有效地吸收雷击浪涌能量，保护后级电路。另外，该直流电源端口防护电路100采用了多级差模共模滤波电路，有优越的emc特性。缓起开关单元104还能实现上电缓冲，防止输入电源的突然接入对后续电路造成冲击。
73.当输入电源极性接反时，第一mos管q1被驱动关断，切断输入电源回路，对后续电路、输出电源端口以及负载300进行防护。同时，由于第一mos管q1被关断，在第一mos管q1的漏极处产生尖端高压信号，即输入电源负极电压为该尖端高压信号电压，其远远大于输入电源正极电压，进而使得光耦u1的原边发光二极管导通，使得光耦u1通过其5引脚输出高电平信号，该高电平信号作用于第一晶闸管scr1的控制极，控制第一晶闸管scr1导通，吸收第一mos管q1漏极处的尖端高压信号，对第一mos管q1进行可靠防护，避免其在切断回路时过压损坏，进一步提高了电路的防护效果和系统的可靠性。
74.综上，当输入电源极性接反时，该直流电源端口防护电路可对负载及其后续电路进行防护，同时驱动单元驱动开关防护单元工作，防止防反开关单元因尖端高压信号而造成过压损坏，以对开关防护单元进行防护，因此，相对于传统的直流电源端口防护电路，该直流电源端口防护电路增加了对防反开关单元的防护，即增加了对防护电路本身的防护，进一步提高了电路的防护效果和系统的可靠性。
75.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明，它们没有在细节中提供；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的范围。