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CN103458547A - 电源极性转换电路及灯具 - Google Patents

电源极性转换电路及灯具 Download PDF

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CN103458547A CN2012101776487A CN201210177648A CN103458547A CN 103458547 A CN103458547 A CN 103458547A CN 2012101776487 A CN2012101776487 A CN 2012101776487A CN 201210177648 A CN201210177648 A CN 201210177648A CN 103458547 A CN103458547 A CN 103458547A
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周明杰
管伟芳
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Oceans King Lighting Science and Technology Co Ltd
Oceans King Dongguan Lighting Technology Co Ltd
Shenzhen Oceans King Lighting Engineering Co Ltd
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Oceans King Lighting Science and Technology Co Ltd
Oceans King Dongguan Lighting Technology Co Ltd
Shenzhen Oceans King Lighting Engineering Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种电源极性转换电路及灯具，电源极性转换电路包括分别与直流电源的两极连接的第一输入端和第二输入端、分别与电子设备的正极和负极连接的正极和负极输出端。包括第一N型MOS管、第二N型MOS、第一P型MOS管和第二P型MOS管；第一N型MOS管的栅极、源极和漏极分别与第二输入端、负极输出端以及第一输入端连接；第二N型MOS管的栅极、源极和漏极分别与第一输入端、负极输出端以及第二输入端连接；第一P型MOS管的栅极、源极和漏极分别与第二输入端、正极输出端以及第一输入端连接；以及第二P型MOS管的栅极、源极和漏极分别与第一输入端、正极输出端以及第二输入端连接。因MOS管的体二极管的内阻小，因此导通后损耗小，电压降也很小。

Description

电源极性转换电路及灯具
技术领域
本发明涉及一种电源极性转换电路及灯具。
背景技术
当电子设备从直流电源取电时，电子设备与直流电源之间的连接需要严格按照正负极性来连接，即电子设备的正极接直流电源的正极，电子设备的负极接直流电源的负极。为了防止操作中因正负极反接而导致直流电源和/或电子设备受损，目前通常在直流电源与电子设备之间接入基于二极管的整流桥，通过整流桥对直流电源的输出极性进行转换，从而避免极性反接。但是，工作中整流桥中的二极管的损耗相当大，这将增大整个电路的功耗，以及减少电子设备的工作电压。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中采用基于二极管的整流桥将造成电路损耗大以及工作电压减少的缺陷，提供一种电源极性转换电路及灯具。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供了一种电源极性转换电路，包括连接于直流电源的两极的第一输入端、第二输入端、与电子设备的正极相连的正极输出端以及与电子设备的负极相连的负极输出端，其中，
所述电源极性转换电路包括第一N型MOS管、第二N型MOS、第一P型MOS管以及第二P型MOS管；其中，
所述第一N型MOS管的栅极与所述第二输入端连接、源极与所述负极输出端连接以及漏极与所述第一输入端连接；
所述第二N型MOS管的栅极与所述第一输入端连接、源极与所述负极输出端连接以及漏极与所述第二输入端连接；
所述第一P型MOS管的栅极与所述第二输入端连接、源极与所述正极输出端连接以及漏极与所述第一输入端连接；以及
所述第二P型MOS管的栅极与所述第一输入端连接、源极与所述正极输出端连接以及漏极与所述第二输入端连接。
在依据本发明实施例的电源极性转换电路中，所述第一N型MOS管与所述第二N型MOS管相同；所述第一P型MOS管与所述第二P型MOS管相同。
本发明还提供了一种灯具，包括光源和电源极性转换电路，所述光源通过所述电源极性转换电路与直流电源连接，用以从所述直流电源取电；其中，所述电源极性转换电路包括连接于所述直流电源的两极的第一输入端、第二输入端、与光源的正极相连的正极输出端以及与光源的负极相连的负极输出端，其中，
所述电源极性转换电路包括第一N型MOS管、第二N型MOS、第一P型MOS管以及第二P型MOS管；其中，
所述第一N型MOS管的栅极与所述第二输入端连接、源极与所述负极输出端连接以及漏极与所述第一输入端连接；
所述第二N型MOS管的栅极与所述第一输入端连接、源极与所述负极输出端连接以及漏极与所述第二输入端连接；
所述第一P型MOS管的栅极与所述第二输入端连接、源极与所述正极输出端连接以及漏极与所述第一输入端连接；以及
所述第二P型MOS管的栅极与所述第一输入端连接、源极与所述正极输出端连接以及漏极与所述第二输入端连接。
在依据本发明实施例的灯具中，所述第一N型MOS管与所述第二N型MOS管相同；所述第一P型MOS管与所述第二P型MOS管相同。
本发明产生的有益效果是：一方面，无论电源极性转换电路的输入端与直流电源如何连接，正极输出端始终与直流电源的正极耦合连接，负极输出端始终与直流电源的负极耦合连接，从而确保了电子设备不会与直流电源反接；另一方面，电源极性转换电路的正极或负极输出端仅通过MOS管的体二极管与直流电源的正极或负极连接，而该体二极管的内阻一般为数十毫欧，因此导通后损耗极小，电源极性转换电路的输入端两端的电压与输出端两端的电压基本保持不变。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明实施例的结构示意图。
具体实施方式
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。
依据本发明实施例的灯具包括光源和电源极性转换电路，光源通过电源极性转换电路与直流电源连接，用以从所述直流电源取电。图1示出了依据本发明实施例的电源极性转换电路的电路示意图，如图1所示，该电源极性转换电路包括第一输入端（图中用Vin1标识）、第二输入端（图中用Vin2标识）、正极输出端（图中用Vout标识）以及负极输出端（图中用接地端GND标识）。其中，第一输入端和第二输入端分别与直流电源的两极连接，即第一输入端和第二输入端分别与直流电源的正极和负极连接，或者第一输入端和第二输入端分别与直流电源的负极和正极连接，电源极性转换电路与直流电源的连接是任意的，不受正负极性的限制。正极输出端和负极输出端分别与光源（当然也可以是其它电子设备）的正极和负极连接，电源极性转换电路与光源之间的极性连接是固定的。通过上述设置，光源可通过电源极性转换电路从直流电源取电。
具体而言，电源极性转换电路包括第一P型MOS管Q1、第二P型MOS、第一N型MOS管Q3以及第二N型MOS管Q4，优选地，第一N型MOS管Q3与第二N型MOS管Q4相同；第一P型MOS管Q1与第二P型MOS管Q2相同。其中，第一N型MOS管Q3的栅极与第二输入端连接、其源极与负极输出端连接以及漏极与第一输入端连接；第二N型MOS管Q4的栅极与第一输入端连接、其源极与负极输出端连接以及漏极与第二输入端连接；第一P型MOS管Q1的栅极与第二输入端连接、其源极与正极输出端连接以及漏极与第一输入端连接；以及第二P型MOS管Q2的栅极与第一输入端连接、其源极与正极输出端连接以及漏极与第二输入端连接。
图示出了电源极性转换电路的第一种工作情况，即第一输入端接直流电源的正极，第二输入端接直流电源的负极。此时，第一N型MOS管Q3的栅极电压为负电压，第二N型MOS管Q4的栅极电压为正电压；第一P型MOS管Q1的栅极电压为负电压，第二P型MOS管Q2的栅极电压为正电压。在该情况中，第二N型MOS管Q4和第一P型MOS管Q1导通。如图1所示，正极输出端将通过第一P型MOS管Q1与直流电源的正极连接，等效地说，正极输出端通过第一P型MOS管Q1内的体二极管与直流电源的正极连接；类似地，负极输出端将通过第二N型MOS管Q4与直流电源的负极连接，等效地说，负极输出端通过第二N型MOS管Q4内的体二极管与直流电源的正极连接。从以上可以看出，一方面，正极输出端与直流电源的正极连接，负极输出端与直流电源的负极连接，因此可以分别与光源的正极和负极连接；另一方面，正极或负极输出端仅通过MOS管的体二极管与直流电源的正极或负极连接，而该体二极管的内阻一般为数十毫欧，因此导通后损耗极小，电源极性转换电路的输入端两端的电压与输出端两端的电压基本保持不变。
相应地，电源极性转换电路的第二种工作情况，即第一输入端接直流电源的负极，第二输入端接直流电源的正极。此时，第二N型MOS管Q4的栅极电压为负电压，第一N型MOS管Q3的栅极电压为正电压；第二P型MOS管Q2的栅极电压为负电压，第一P型MOS管Q1的栅极电压为正电压。在该情况中，第一N型MOS管Q3和第二P型MOS管Q2导通。正极输出端将通过第二P型MOS管Q2与直流电源的正极连接，等效地说，正极输出端通过第二P型MOS管Q2内的体二极管与直流电源的正极连接；类似地，负极输出端将通过第一N型MOS管Q3与直流电源的负极连接，等效地说，负极输出端通过第一N型MOS管Q3内的体二极管与直流电源的正极连接。
以锂离子电池作为直流电源为例，电源极性转换电路的第一和第二输入端分别与锂电池连接，可任意连接，不需要考虑锂电池的极性。选用MOS管的开启电压为2V左右比较合适（因为锂电池的工作电压范围为3.1～4.2V），其中可采用型号为AO3400N的NOMS，型号为AO3401的P型MOS，开启电压为1.5V左右，当MOS管的栅极电压Vgs=3V，电流为2A时，导通阻抗约为30毫欧，MOS管的功耗为P=I*I*R=2*2*0.03=0.12W。如果使用基于二极管的整流桥，则功耗P=U*I=0.7*2=1.4W，小了10倍有余，大大地降低了电路中的功耗。
综上所述，当采用依据本发明的电源极性转换电路，一方面，无论电源极性转换电路的输入端与直流电源如何连接，正极输出端始终与直流电源的正极耦合连接，负极输出端始终与直流电源的负极耦合连接，从而确保了光源不会与直流电源反接；另一方面，电源极性转换电路的正极或负极输出端仅通过MOS管的体二极管与直流电源的正极或负极连接，而该体二极管的内阻一般为数十毫欧，因此导通后损耗极小，电源极性转换电路的输入端两端的电压与输出端两端的电压基本保持不变。MOS管的体二极管的内阻与常规二极管的导通内阻相比非常，基本可以忽略不计，因此通过上述设置取代传统的基于二极管的桥堆，可以大大减少转换电路两端的电压降和功率损耗。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (4)

1.一种电源极性转换电路，包括连接于直流电源的两极的第一输入端、第二输入端、与电子设备的正极相连的正极输出端以及与电子设备的负极相连的负极输出端，其特征在于，
所述电源极性转换电路包括第一N型MOS管、第二N型MOS、第一P型MOS管以及第二P型MOS管；其中，
所述第一N型MOS管的栅极与所述第二输入端连接、源极与所述负极输出端连接以及漏极与所述第一输入端连接；
所述第二N型MOS管的栅极与所述第一输入端连接、源极与所述负极输出端连接以及漏极与所述第二输入端连接；
所述第一P型MOS管的栅极与所述第二输入端连接、源极与所述正极输出端连接以及漏极与所述第一输入端连接；以及
所述第二P型MOS管的栅极与所述第一输入端连接、源极与所述正极输出端连接以及漏极与所述第二输入端连接。
2.根据权利要求1所述的电源极性转换电路，其特征在于，所述第一N型MOS管与所述第二N型MOS管相同；所述第一P型MOS管与所述第二P型MOS管相同。
3. 一种灯具，包括光源和电源极性转换电路，所述光源通过所述电源极性转换电路与直流电源连接，用以从所述直流电源取电；其中，所述电源极性转换电路包括连接于所述直流电源的两极的第一输入端、第二输入端、与光源的正极相连的正极输出端以及与光源的负极相连的负极输出端，其特征在于，
所述电源极性转换电路包括第一N型MOS管、第二N型MOS、第一P型MOS管以及第二P型MOS管；其中，
所述第一N型MOS管的栅极与所述第二输入端连接、源极与所述负极输出端连接以及漏极与所述第一输入端连接；
所述第二N型MOS管的栅极与所述第一输入端连接、源极与所述负极输出端连接以及漏极与所述第二输入端连接；
所述第一P型MOS管的栅极与所述第二输入端连接、源极与所述正极输出端连接以及漏极与所述第一输入端连接；以及
所述第二P型MOS管的栅极与所述第一输入端连接、源极与所述正极输出端连接以及漏极与所述第二输入端连接。
4. 根据权利要求3所述的灯具，其特征在于，所述第一N型MOS管与所述第二N型MOS管相同；所述第一P型MOS管与所述第二P型MOS管相同。
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