CN218919981U - 一种低阻无极性直流接入电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种低阻无极性直流接入电路，其具有输入正极和输入负极，以及输出正极和输出负极，还包括第一PMOS管反接保护电路、第一NMOS管反接保护电路、第二PMOS管反接保护电路和第二NMOS管反接保护电路。当正接输入时，电流通过输入正极流向第一PMOS管反接保护电路，再到达输出正极，再通过负载，再通过第一NMOS管反接保护电路回到输入负极。当反接输入时，电流通过输入负极（即反接输入正极）流向第二PMOS管反接保护电路，再到达输出正极，再通过负载，再通过第二NMOS管反接保护电路回到输入正极（即反接输入负极）。因此无论输入端正接反接，输出端正极负极不变，实现无极性电源接入功能，具有功耗低、阻抗小、电压降小、损耗小的优点。

Description

一种低阻无极性直流接入电路

技术领域

本实用新型涉及直流反接保护电路技术领域，尤其涉及一种低阻无极性直流接入电路。

背景技术

在直流电路系统或电气设备中，直流输入电路接反会导致电路或电气元件烧毁，为此，在直流电路系统或电气设备中，都设置有反接输入保护电路。现有技术用于直流电源的反接输入保护电路主要有：二极管或MOS管反接保护电路、二极管桥式整流电路等。

目前的二极管或MOS管反接保护电路一般由单个二极管或者单个MOS管组成，当电源反接时，电路不通电，能有效避免电路或电气元件损坏，但是，当电源正接时，二极管或MOS管的压降大，从而造成电能损耗大。而二极管桥式整流电路虽然也能起到反接输入保护作用，使直流电源无极性输入时，输出极性不变，电路都能工作，但二极管桥式整流电路的压降比二极管或者单个MOS管反接保护电路的压降更大，从而造成电能损耗更大。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种低阻无极性直流接入电路，解决了现有反接保护电路压降大，电能损耗大的技术问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用了如下的技术方案：

一种低阻无极性直流接入电路，其具有输入正极和输入负极，以及输出正极和输出负极，所述输入正极和输入负极用于与直流电源连接，所述输出正极和输出负极用于与负载相连；还包括第一PMOS管反接保护电路、第一NMOS管反接保护电路、第二PMOS管反接保护电路和第二NMOS管反接保护电路。

所述第一PMOS管反接保护电路包括PMOS1，在PMOS1栅极和源级之间设有稳压二极管D1，所述稳压二极管D1的阳极与PMOS1的栅极连接，其阴极与PMOS1的源级连接，在所述PMOS1的栅极上串联有电阻R2，所述PMOS1的漏极与输入正极连接，其源级与输出正极连接，其栅极与输入负极连接；

所述第二PMOS管反接保护电路包括PMOS3，在PMOS3的栅极和源级之间设有稳压二极管D3，所述稳压二极管D3的阳极与PMOS3的栅极连接，其阴极与PMOS3的源级连接，在所述PMOS3的栅极上串联有电阻R1，所述PMOS3的漏极与输入负极连接，其源级与输出正极连接，其栅极与输入正极连接；

所述第一NMOS管反接保护电路包括NMOS2，在NMOS2的栅极和源级之间设有稳压二极管D2，所述稳压二极管D2的阳极与NMOS2的源级连接，其阴极与NMOS2的栅极连接，在所述NMOS2的栅极上串联有电阻R4，所述NMOS2的漏极与输入负极连接，其源级与输出负极连接，其栅极与输入正极连接；

所述第二NMOS管反接保护电路均包括NMOS4，在NMOS4的栅极和源级之间设有稳压二极管D4，所述稳压二极管D4的阳极与NMOS4的源级连接，其阴极与NMOS4栅极连接，在所述NMOS4的栅极上串联有电阻R5，所述NMOS4的漏极与输入正极连接，其源级与输出负极连接，其栅极与输入负极连接。

作为优化，所述PMOS1和PMOS3采用导通电压0.9V的PMOS管，所述NMOS2和NMOS4采用导通电压0.9V的NMOS管，所述电阻R2、R1、R4、R5的阻值为10kΩ-1MΩ，所述稳压二极管D1、D2、D3、D4的稳压值小于5V。

作为优化，所述PMOS1和PMOS3采用导通电压3.5V的PMOS管，所述NMOS2和NMOS4采用导通电压1.8V的NMOS管，所述电阻R2、R1、R4、R5的阻值为10kΩ-1MΩ，所述稳压二极管D1、D2、D3、D4的稳压值小于8V。

本申请与现有技术相比具有以下有益效果：

本实用新型的接入电路由2个PMOS管反接保护电路、2个NMOS管反接保护电路组成，当正接输入时，电流通过输入正极流向第一PMOS管反接保护电路，再到达输出正极，再通过负载，再通过第一NMOS管反接保护电路回到输入负极。当反接输入时，电流通过输入负极（即反接输入正极）流向第二PMOS管反接保护电路，再到达输出正极，再通过负载，再通过第二NMOS管反接保护电路回到输入正极（即反接输入负极）。因此无论输入端正接反接，输出端正极负极不变，实现无极性电源接入功能。

电路工作时，阻抗由一个PMOS管和一个NMOS管的导通阻抗组成，PMOS管和NMOS管的导通阻抗可以很低，远远低于二极管，因此可以实现低阻抗无极性电源接入功能。本实用新型适用于直流电源的无极性接入保护，具有功耗低、阻抗小、电压降小、损耗小的优点，可应用于各类直流电源（电池电源、开关电源等）供电的仪器仪表，电源正接反接输入均能通电工作。

附图说明

图1为本实用新型的电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步的详细说明。

具体实施时：参见图1，

一种低阻无极性直流接入电路，其具有输入正极和输入负极，以及输出正极和输出负极，所述输入正极和输入负极用于与直流电源连接，所述输出正极和输出负极用于与负载相连；还包括第一PMOS管反接保护电路、第一NMOS管反接保护电路、第二PMOS管反接保护电路和第二NMOS管反接保护电路。

所述第一PMOS管反接保护电路包括PMOS1，在PMOS1栅极和源级之间设有稳压二极管D1，所述稳压二极管D1的阳极与PMOS1的栅极连接，其阴极与PMOS1的源级连接，在所述PMOS1的栅极上串联有电阻R2，所述PMOS1的漏极与输入正极连接，其源级与输出正极连接，其栅极与输入负极连接；

所述第二PMOS管反接保护电路包括PMOS3，在PMOS3的栅极和源级之间设有稳压二极管D3，所述稳压二极管D3的阳极与PMOS3的栅极连接，其阴极与PMOS3的源级连接，在所述PMOS3的栅极上串联有电阻R1，所述PMOS3的漏极与输入负极连接，其源级与输出正极连接，其栅极与输入正极连接；

所述第一NMOS管反接保护电路包括NMOS2，在NMOS2的栅极和源级之间设有稳压二极管D2，所述稳压二极管D2的阳极与NMOS2的源级连接，其阴极与NMOS2的栅极连接，在所述NMOS2的栅极上串联有电阻R4，所述NMOS2的漏极与输入负极连接，其源级与输出负极连接，其栅极与输入正极连接；

所述第二NMOS管反接保护电路均包括NMOS4，在NMOS4的栅极和源级之间设有稳压二极管D4，所述稳压二极管D4的阳极与NMOS4的源级连接，其阴极与NMOS4栅极连接，在所述NMOS4的栅极上串联有电阻R5，所述NMOS4的漏极与输入正极连接，其源级与输出负极连接，其栅极与输入负极连接。

如图1所示，本实用新型的接入电路由2个PMOS管反接保护电路、2个NMOS管反接保护电路组成，当正接输入时，电流通过输入正极流向第一PMOS管反接保护电路，再到达输出正极，再通过负载，再通过第一NMOS管反接保护电路回到输入负极。当反接输入时，电流通过输入负极（即反接输入正极）流向第二PMOS管反接保护电路，再到达输出正极，再通过负载，再通过第二NMOS管反接保护电路回到输入正极（即反接输入负极）。因此无论输入端正接反接，输出端正极负极不变，实现无极性电源接入功能。

具体的，如图1所示，本电路的输入正极和输入负极分别为VIN1、VIN2，VIN1、VIN2可以与直流电源正极或负极连接，输出端为VOUT、GND1，其中VOUT为输出正极，GND1为输出负极。

PMOS1、R2、D1组成PMOS1反接保护电路，D1为稳压二极管，对PMOS1管栅极源极之间进行过压保护，防止PMOS1管过压损坏；PMOS3、R1、D3组成PMOS3反接保护电路，D3为稳压二极管，对PMOS3管栅极源极之间进行过压保护，防止PMOS3管过压损坏；NMOS2、R4、D2组成NMOS2反接保护电路，D2为稳压二极管，对NMOS2管栅极源极之间进行过压保护，防止NMOS2管过压损坏；NMOS4、R5、D4组成NMOS4反接保护电路，D4为稳压二极管，对NMOS4管栅极源极之间进行过压保护，防止NMOS4管过压损坏。

当VIN1为与电源正极连接时，PMOS1栅极源极电压大于导通所需电压，PMOS1导通，VOUT电压接近直流电源电压，因此PMOS3栅极源极电压接近0V，PMOS3截止。NMOS2栅极通过电阻R4连接到VIN1，栅极源极电压差大于导通所需电压，NMOS2导通。NMOS4栅极通过电阻R5连接到VIN2，栅极源极电压差接近0V，NMOS4截止。综上述所，电源正接时（VIN1为正极，VIN2为负极），PMOS1、NMOS2导通，VOUT输出电源正极，GND1输出电源负极。反之，可分析出当电源反接时（VIN1为负极，VIN2为正极），PMOS3、NMOS4导通，VOUT输出电源正极，GND1输出电源负极。因此实现了无极性电源接入功能，选择合适的栅极源极导通电压差的MOS管，可实现电路低阻抗输出，压降小，电能损耗小。

实现本实用新型的最佳方式由低阻抗的MOS管、适合MOS管栅极源极最大电压差的稳压保护二极管组成电路。

具体的，实施例1：所述PMOS1和PMOS3采用导通电压低至0.9V的PMOS管SI2329，所述NMOS2和NMOS4采用导通电压低至0.9V的NMOS管SI2342，导通阻抗接近0.12Ω，所述电阻R2、R1、R4、R5的阻值为10kΩ-1MΩ，所述稳压二极管D1、D2、D3、D4的采用小于5V稳压值的稳压二极管。能实现0.9V低压电源无极性接入，导通阻抗接近0.12Ω。

实施例2：所述PMOS1和PMOS3采用导通电压低至3.5V的PMOS管AO3407，所述NMOS2和NMOS4采用导通电压低至1.8V的NMOS管AO3416，导通阻抗接近0.04Ω，所述电阻R2、R1、R4、R5的阻值为10kΩ-1MΩ，所述稳压二极管D1、D2、D3、D4采用小于8V稳压值的稳压二极管。能实现20V直流电源无极性接入，导通阻抗接近0.04Ω。

其中，电阻R1、R2、R4、R5分别把PMOS、NMOS管的栅极接到输入电源正极或负极，形成MOS管上栅极与漏极、源极引脚之间电压差，控制两种MOS管的导通和截止，从而实现单组MOS管、电阻、稳压二极管组成的电路具有反接保护功能，功能等效于二极管。与稳压二极管串联，使稳压二极管之间的电压在MOS管工作电压范围内，对MOS管有保护作用。

本实用新型的电路工作时，阻抗由一个PMOS管和一个NMOS管的导通阻抗组成，PMOS管和NMOS管的导通阻抗可以很低，远远低于二极管，因此可以实现低阻抗无极性电源接入功能。本实用新型适用于直流电源的无极性接入保护，具有功耗低、阻抗小、电压降小、损耗小的优点，可应用于各类直流电源（电池电源、开关电源等）供电的仪器仪表，电源正接反接输入均能通电工作。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以在不脱离本实用新型的原理和基础的情况下对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附加权利要求及其等同物限定，因此本实用新型的实施例只是针对本实用新型的说明示例，无论从哪一点来看本实用新型的实施例都不构成对本实用新型的限制。

Claims (3)

1.一种低阻无极性直流接入电路，其具有输入正极和输入负极，以及输出正极和输出负极，所述输入正极和输入负极用于与直流电源连接，所述输出正极和输出负极用于与负载相连；其特征在于，还包括第一PMOS管反接保护电路、第一NMOS管反接保护电路、第二PMOS管反接保护电路和第二NMOS管反接保护电路；

所述第一PMOS管反接保护电路包括PMOS1，在PMOS1栅极和源级之间设有稳压二极管D1，所述稳压二极管D1的阳极与PMOS1的栅极连接，其阴极与PMOS1的源级连接，在所述PMOS1的栅极上串联有电阻R2，所述PMOS1的漏极与输入正极连接，其源级与输出正极连接，其栅极与输入负极连接；

所述第二PMOS管反接保护电路包括PMOS3，在PMOS3的栅极和源级之间设有稳压二极管D3，所述稳压二极管D3的阳极与PMOS3的栅极连接，其阴极与PMOS3的源级连接，在所述PMOS3的栅极上串联有电阻R1，所述PMOS3的漏极与输入负极连接，其源级与输出正极连接，其栅极与输入正极连接；

所述第一NMOS管反接保护电路包括NMOS2，在NMOS2的栅极和源级之间设有稳压二极管D2，所述稳压二极管D2的阳极与NMOS2的源级连接，其阴极与NMOS2的栅极连接，在所述NMOS2的栅极上串联有电阻R4，所述NMOS2的漏极与输入负极连接，其源级与输出负极连接，其栅极与输入正极连接；

所述第二NMOS管反接保护电路均包括NMOS4，在NMOS4的栅极和源级之间设有稳压二极管D4，所述稳压二极管D4的阳极与NMOS4的源级连接，其阴极与NMOS4栅极连接，在所述NMOS4的栅极上串联有电阻R5，所述NMOS4的漏极与输入正极连接，其源级与输出负极连接，其栅极与输入负极连接。

2.根据权利要求1所述的一种低阻无极性直流接入电路，其特征在于，所述PMOS1和PMOS3采用导通电压0.9V的PMOS管，所述NMOS2和NMOS4采用导通电压0.9V的NMOS管，所述电阻R2、R1、R4、R5的阻值为10kΩ-1MΩ，所述稳压二极管D1、D2、D3、D4的稳压值小于5V。

3.根据权利要求1所述的一种低阻无极性直流接入电路，其特征在于，所述PMOS1和PMOS3采用导通电压3.5V的PMOS管，所述NMOS2和NMOS4采用导通电压1.8V的NMOS管，所述电阻R2、R1、R4、R5的阻值为10kΩ-1MΩ，所述稳压二极管D1、D2、D3、D4的稳压值小于8V。

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