一種反接或短路保護(hù)電路的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種反接或短路保護(hù)電路，包括控制單元，控制單元的輸入端接直流輸入正負(fù)極，輸出端為直流輸出正負(fù)極；在直流輸入負(fù)極與直流輸出負(fù)極之間設(shè)置有短路/反接保護(hù)電路，保護(hù)電路包括有電感器L和保護(hù)開(kāi)關(guān)K，保護(hù)開(kāi)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(fù)極，在電感器L的兩端并聯(lián)連接有二極管，二極管從保護(hù)開(kāi)關(guān)K往直流輸出負(fù)極為正向連接。本發(fā)明在瞬時(shí)反接或短路時(shí)導(dǎo)致的大電流情況下，不會(huì)損壞開(kāi)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(méi)有火花，不損壞輸出接頭，無(wú)需更換電子元器件，從而能夠確保電路正常工作。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種反接或短路保護(hù)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(duì)電路起保護(hù)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(duì)避免的狀況，因?yàn)樵诙搪泛头唇訝顟B(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(shí)現(xiàn)瞬間、實(shí)時(shí)保護(hù)，從而可能造成電路故障、不能正常工作、元件燒毀甚至導(dǎo)致火災(zāi)等情況。因此，如何達(dá)到前述狀態(tài)下的電路保護(hù)一直業(yè)界不懈努力的方向。目前，對(duì)于電路短路一般是采用保險(xiǎn)絲的方式，在短路狀態(tài)下產(chǎn)生的瞬間大電流會(huì)熔斷保險(xiǎn)絲，達(dá)到保護(hù)電路的目的。然而，這種方式在保護(hù)電路的同時(shí)也切斷了電路，使得電路不能夠正常工作，需要更換保險(xiǎn)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(wèn)題是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、保護(hù)效果好、在保護(hù)電路的同時(shí)可以確保電路正常工作的反接或短路保護(hù)電路。
[0004]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:一種反接或短路保護(hù)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(fù)極，輸出端為直流輸出正負(fù)極；在直流輸入負(fù)極與直流輸出負(fù)極之間設(shè)置有短路/反接保護(hù)電路，保護(hù)電路包括有電感器L和保護(hù)開(kāi)關(guān)K，保護(hù)開(kāi)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(fù)極，在電感器L的兩端并聯(lián)連接有二極管，二極管從保護(hù)開(kāi)關(guān)K往直流輸出負(fù)極為正向連接;所述保護(hù)開(kāi)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(fù)極有正常供電，控制單元輸出高電位，保護(hù)開(kāi)關(guān)K打開(kāi);直流輸出正負(fù)極短路狀態(tài)下，控制單元通過(guò)判斷輸出低電平，快速關(guān)閉保護(hù)開(kāi)關(guān)K，實(shí)現(xiàn)瞬間短路保護(hù);直流輸入正負(fù)極外接電池或電源與直流輸出正負(fù)極的極性相反狀態(tài)下，直流輸出負(fù)極的電位高于直流輸出正極電位，控制單元通過(guò)判斷輸出低電平，快速關(guān)閉保護(hù)開(kāi)關(guān)K，實(shí)現(xiàn)瞬間反接保護(hù)。
[0005]作為另一種方案，所述短路/反接保護(hù)電路設(shè)置于直流輸入正極與直流輸出正極之間，保護(hù)電路包括有電感器和保護(hù)開(kāi)關(guān)，保護(hù)開(kāi)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(hù)開(kāi)關(guān)往直流輸出正極為反向連接;所述保護(hù)開(kāi)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(fù)極有正常供電，控制單元輸出低電位，保護(hù)開(kāi)關(guān)打開(kāi);直流輸出正負(fù)極短路狀態(tài)下，控制單元通過(guò)判斷輸出高電平，快速關(guān)閉保護(hù)開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)瞬間短路保護(hù);直流輸入正負(fù)極外接電池或電源與直流輸出正負(fù)極的極性相反狀態(tài)下，直流輸出負(fù)極的電位高于直流輸出正極電位，控制單元通過(guò)判斷輸出高電平，快速關(guān)閉保護(hù)開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)瞬間反接保護(hù)。
[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(hù)開(kāi)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(guò)串聯(lián)的電阻Rl和電阻R4連接直流輸入負(fù)極，直流輸出負(fù)極從電阻Rl與電阻R4之間接出；三極管QI的集電極通過(guò)串聯(lián)的電阻R2和電阻R3接直流輸入負(fù)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(fù)極。
[0007]優(yōu)選地，所述控制單元由運(yùn)算放大器U1、電阻R1、電阻R2和電阻R3組成，保護(hù)開(kāi)關(guān)K采用MOS管Ql，運(yùn)算放大器Ul的同相輸入端分別通過(guò)電阻Rl接直流輸入正極和通過(guò)電阻R2接直流輸入負(fù)極，運(yùn)算放大器Ul的反相輸入端接直流輸出負(fù)極并通過(guò)電阻R3接直流輸入負(fù)極;運(yùn)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(yùn)算放大器U1、電阻Rl、電阻R2和電阻R3組成，保護(hù)開(kāi)關(guān)采用MOS管Ql，運(yùn)算放大器Ul的同相輸入端分別通過(guò)電阻Rl接直流輸入正極和通過(guò)電阻R2接直流輸入負(fù)極，運(yùn)算放大器Ul的反相輸入端接直流輸出負(fù)極并通過(guò)電阻R3接直流輸入正極，運(yùn)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(shí)反接或短路時(shí)導(dǎo)致的大電流情況下，不會(huì)損壞開(kāi)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(méi)有火花，不損壞輸出接頭，無(wú)需更換電子元器件，從而能夠確保電路正常工作。
【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1為本發(fā)明第一種實(shí)施方式的電路結(jié)構(gòu)圖；
圖2為本發(fā)明第二種實(shí)施方式的電路結(jié)構(gòu)圖；
圖3為基于第一種實(shí)施方式的電路原理圖；
圖4為基于第一種實(shí)施方式的另一電路原理圖；
圖5為基于第二種實(shí)施方式的電路原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011 ]實(shí)施例1，參照?qǐng)D1，反接或短路保護(hù)電路，包括控制單元，控制單元的輸入端接直流輸入正負(fù)極，輸出端為直流輸出正負(fù)極;在直流輸入負(fù)極與直流輸出負(fù)極之間設(shè)置有短路/反接保護(hù)電路，保護(hù)電路包括有電感器L和保護(hù)開(kāi)關(guān)K，保護(hù)開(kāi)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(fù)極，在電感器L的兩端并聯(lián)連接有二極管，二極管從保護(hù)開(kāi)關(guān)K往直流輸出負(fù)極為正向連接;保護(hù)開(kāi)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(fù)極有正常供電，控制單元輸出高電位，保護(hù)開(kāi)關(guān)K打開(kāi);直流輸出正負(fù)極短路狀態(tài)下，控制單元通過(guò)判斷輸出低電平，快速關(guān)閉保護(hù)開(kāi)關(guān)K，實(shí)現(xiàn)瞬間短路保護(hù);直流輸入正負(fù)極外接電池或電源與直流輸出正負(fù)極的極性相反狀態(tài)下，直流輸出負(fù)極的電位高于直流輸出正極電位，控制單元通過(guò)判斷輸出低電平，快速關(guān)閉保護(hù)開(kāi)關(guān)K，實(shí)現(xiàn)瞬間反接保護(hù)。
[0012]參照?qǐng)D3，控制單元由三極管Q1、電阻R1、電阻R2和電阻R3組成，保護(hù)開(kāi)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(guò)串聯(lián)的電阻Rl和電阻R4連接直流輸入負(fù)極，直流輸出負(fù)極從電阻Rl與電阻R4之間接出；三極管Ql的集電極通過(guò)串聯(lián)的電阻R2和電阻R3接直流輸入負(fù)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(fù)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(fù)極相連，產(chǎn)生了偏置電流，Ql集射極處于導(dǎo)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(dǎo)通。
[0014]當(dāng)直流輸出正負(fù)極短路時(shí)，輸出負(fù)極與輸出正極電壓一致，和輸出負(fù)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(wú)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(shí)現(xiàn)了短路保護(hù)功能。
[0015]反接狀態(tài)時(shí)，當(dāng)輸出正負(fù)極與外接電池或電源極性反接時(shí)，輸出負(fù)極電位高于輸出正極，和輸出負(fù)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(wú)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?qǐng)D4，所述控制單元由運(yùn)算放大器U1、電阻R1、電阻R2和電阻R3組成，保護(hù)開(kāi)關(guān)K采用MOS管Q1，運(yùn)算放大器Ul的同相輸入端分別通過(guò)電阻Rl接直流輸入正極和通過(guò)電阻R2接直流輸入負(fù)極，運(yùn)算放大器Ul的反相輸入端接直流輸出負(fù)極并通過(guò)電阻R3接直流輸入負(fù)極;運(yùn)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(yùn)算放大器Ul的輸入正端(同相輸入端)被電阻Rl、R2分壓，預(yù)設(shè)的電壓為高于輸入負(fù)極、低于輸入正極之間的某個(gè)電壓值，Ul輸入負(fù)端(反相輸入端)經(jīng)由電阻R3連接輸入負(fù)極，其電壓值為零，由于Ul的輸入負(fù)端低于輸入正端，所以Ul的輸出端輸出高電平，控制Ql導(dǎo)通。
[0018]當(dāng)輸出正負(fù)端短路時(shí)，輸出負(fù)端與輸出正端電壓一致，和輸出負(fù)極相連的Ul輸入負(fù)端也和輸出正端一致，此時(shí)Ul輸入負(fù)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(shí)，輸出負(fù)端電壓高于輸出正端電壓，和輸出負(fù)極相連的Ul輸入負(fù)端電壓也高于輸出正端電壓，此時(shí)Ul輸入負(fù)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(shí)施例2，參照?qǐng)D2，所述短路/反接保護(hù)電路設(shè)置于直流輸入正極與直流輸出正極之間，保護(hù)電路包括有電感器和保護(hù)開(kāi)關(guān)，保護(hù)開(kāi)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(hù)開(kāi)關(guān)往直流輸出正極為反向連接;保護(hù)開(kāi)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(fù)極有正常供電，控制單元輸出低電位，保護(hù)開(kāi)關(guān)打開(kāi);直流輸出正負(fù)極短路狀態(tài)下，控制單元通過(guò)判斷輸出高電平，快速關(guān)閉保護(hù)開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)瞬間短路保護(hù);直流輸入正負(fù)極外接電池或電源與直流輸出正負(fù)極的極性相反狀態(tài)下，直流輸出負(fù)極的電位高于直流輸出正極電位，控制單元通過(guò)判斷輸出高電平，快速關(guān)閉保護(hù)開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)瞬間反接保護(hù)。
[0021]參照?qǐng)D5，所述控制單元由運(yùn)算放大器U1、電阻R1、電阻R2和電阻R3組成，保護(hù)開(kāi)關(guān)采用MOS管Ql，運(yùn)算放大器Ul的同相輸入端分別通過(guò)電阻Rl接直流輸入正極和通過(guò)電阻R2接直流輸入負(fù)極，運(yùn)算放大器Ul的反相輸入端接直流輸出負(fù)極并通過(guò)電阻R3接直流輸入正極，運(yùn)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(yùn)算放大器Ul的輸入正端被電阻R1、R3分壓網(wǎng)絡(luò)，預(yù)設(shè)的電壓高于輸入負(fù)極，低于輸入正極之間的某個(gè)電壓值，Ul輸入負(fù)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(fù)端電壓，所以Ul的輸出端輸出低電平，控制Ql導(dǎo)通。
[0023]當(dāng)輸出正負(fù)端短路時(shí)，輸出正端與輸出負(fù)端電壓一致，和輸出正極相連的Ul輸入負(fù)端也和輸出負(fù)端一致，此時(shí)Ul輸入負(fù)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(shí)，輸出正端電壓低于輸出負(fù)端電壓，和輸出正極相連的Ul輸入負(fù)端電壓也低于輸出負(fù)端電壓，此時(shí)Ul輸入負(fù)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(xì)說(shuō)明，以上所述，僅為本發(fā)明之較佳實(shí)施例而已，當(dāng)不能限定本發(fā)明實(shí)施范圍，即凡依本申請(qǐng)范圍所作均等變化與修飾，皆應(yīng)仍屬本發(fā)明涵蓋范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種反接或短路保護(hù)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(fù)極，輸出端為直流輸出正負(fù)極;在直流輸入負(fù)極與直流輸出負(fù)極之間設(shè)置有短路/反接保護(hù)電路，保護(hù)電路包括有電感器L和保護(hù)開(kāi)關(guān)K，保護(hù)開(kāi)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(fù)極，在電感器L的兩端并聯(lián)連接有二極管，二極管從保護(hù)開(kāi)關(guān)K往直流輸出負(fù)極為正向連接;所述保護(hù)開(kāi)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(fù)極有正常供電，控制單元輸出高電位，保護(hù)開(kāi)關(guān)K打開(kāi);直流輸出正負(fù)極短路狀態(tài)下，控制單元通過(guò)判斷輸出低電平，快速關(guān)閉保護(hù)開(kāi)關(guān)K，實(shí)現(xiàn)瞬間短路保護(hù);直流輸出正負(fù)極短路狀態(tài)下，“直流輸出負(fù)極的電位和直流輸出正極電位相同”控制單元通過(guò)判斷輸出低電平，快速關(guān)閉保護(hù)開(kāi)關(guān)K，實(shí)現(xiàn)瞬間短路保護(hù);直流輸入正負(fù)極外接電池或電源與直流輸出正負(fù)極的極性相反狀態(tài)下，直流輸出負(fù)極的電位高于直流輸出正極電位，控制單元通過(guò)判斷輸出低電平，快速關(guān)閉保護(hù)開(kāi)關(guān)K，實(shí)現(xiàn)瞬間反接保護(hù)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反接或短路保護(hù)電路，其特征在于:所述短路/反接保護(hù)電路設(shè)置于直流輸入正極與直流輸出正極之間，該保護(hù)電路包括有電感器和保護(hù)開(kāi)關(guān)，保護(hù)開(kāi)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(hù)開(kāi)關(guān)往直流輸出正極為反向連接;所述保護(hù)開(kāi)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(fù)極有正常供電，控制單元輸出低電位，保護(hù)開(kāi)關(guān)打開(kāi);直流輸出正負(fù)極短路狀態(tài)下，控制單元通過(guò)判斷輸出高電平，快速關(guān)閉保護(hù)開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)瞬間短路保護(hù);直流輸入正負(fù)極外接電池或電源與直流輸出正負(fù)極的極性相反狀態(tài)下，直流輸出負(fù)極的電位高于直流輸出正極電位，控制單元通過(guò)判斷輸出高電平，快速關(guān)閉保護(hù)開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)瞬間反接保護(hù)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反接或短路保護(hù)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(hù)開(kāi)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(guò)串聯(lián)的電阻Rl和電阻R4連接直流輸入負(fù)極，直流輸出負(fù)極從電阻Rl與電阻R4之間接出；三極管Ql的集電極通過(guò)串聯(lián)的電阻R2和電阻R3接直流輸入負(fù)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(fù)極。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反接或短路保護(hù)電路，其特征在于:所述控制單元由運(yùn)算放大器U1、電阻R1、電阻R2和電阻R3組成，保護(hù)開(kāi)關(guān)K采用MOS管Ql，運(yùn)算放大器Ul的同相輸入端分別通過(guò)電阻Rl接直流輸入正極和通過(guò)電阻R2接直流輸入負(fù)極，運(yùn)算放大器Ul的反相輸入端接直流輸出負(fù)極并通過(guò)電阻R3接直流輸入負(fù)極;運(yùn)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(hù)電路，其特征在于:所述控制單元由運(yùn)算放大器Ul、電阻Rl、電阻R2和電阻R3組成，保護(hù)開(kāi)關(guān)采用MOS管Ql，運(yùn)算放大器Ul的同相輸入端分別通過(guò)電阻Rl接直流輸入正極和通過(guò)電阻R2接直流輸入負(fù)極，運(yùn)算放大器Ul的反相輸入端接直流輸出負(fù)極并通過(guò)電阻R3接直流輸入正極，運(yùn)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(hào)】H02H3/10GK106099842SQ201610682219
【公開(kāi)日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年8月17日 公開(kāi)號(hào)201610682219.3, CN 106099842 A, CN 106099842A, CN 201610682219, CN-A-106099842, CN106099842 A, CN106099842A, CN201610682219, CN201610682219.3
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