一种防反接保护电路及其充电器的制作方法

1.本实用新型涉及电源领域，具体涉及一种防反接保护电路及其充电器。


背景技术：

2.随着电动设备的普及，人们对充电器提出了更高的要求，需要在快捷充电的同时还要能够确保充电过程的安全性。在实际为蓄电池充电的过程中，无论是蓄电池通过开关电源模块放电，还是通过反开关电源模块充电，都要求蓄电池与开关电源模块的输出端正向连接，否则当蓄电池与开关电源模块的输出端反向连接时将会导致开关电源的电路损坏的情况。
3.为了解决上述技术问题，现有技术中存在利用二极管的单向导电性来实现开关电源输出端与蓄电池的输入端之间的防反接保护，这种方法简单可靠；但是，该技术方案中的二极管在输入大电流情况下存在功耗较大，影响效率的问题。
4.综上，现有技术中的防反接保护电路及其充电器仍有待进一步改进。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于克服背景技术中存在的上述缺陷或问题，提供一种防反接保护电路及其充电器，以避免电路损坏。
6.为达成上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
7.一种防反接保护电路，包括第一电阻、第二电阻、第一mos管、第一三极管、第三电阻、第四电阻和第一二极管d1；第一电阻的一端用于连接开关电源的电源输出端，其另一端分别与第二电阻的一端和第一三极管的集电极连接；第二电阻与第一电阻连接的一端还与第一mos管的栅极连接，其另一端与第一mos管的源极连接并接地；第一三极管的基极用于经过第三电阻与蓄电池的负极和第一mos管的漏极连接；其发射极与第一二极管d1的阳极连接；第一二极管d1的阴极用于连接蓄电池的正极；第四电阻跨接于第一三极管的基极和发射极之间。
8.一种充电器，用于为蓄电池供电，其包括反激电源模块、上述的一种防反接保护电路、恒流模块、浮充模块、稳压模块、电源管理模块、反激电源模块和辅助供电模块；防反接保护电路连接于反激电源模块的电源输出端和蓄电池的电源输入端之间；恒流模块用于采集反激电源模块输出回路的电流并输出电流反馈信号和基准电压信号；浮充模块用于比较反激电源模块输出回路的电流采样端的电压值和经分压的基准电压信号的电压值，并在电流采样端的电压值大于经分压的基准电压信号的电压值时输出转灯信号；稳压模块用于接收电流反馈信号、转灯信号和反激电源模块输出回路的电压信号并输出电压反馈信号；电源管理模块用于接收电压反馈信号并调整占空比输出脉冲信号；反激电源模块用于接入直流母线电压并根据脉冲信号控制其开关管稳定输出电压；辅助供电模块用于接收直流母线电压，并分别为恒流模块、浮充模块、稳压模块和电源管理模块提供辅助供电电压。
9.进一步地，第一mos管的源极和漏极连接于反激电源模块输出回路的电流采样端
和蓄电池的负极之间；第一三极管的集电极经过第一电阻与反激电源模块输出回路的电源输出端和蓄电池的正极连接；蓄电池反接时，第一三极管导通并拉低第一mos管的栅极电压以关闭输出。
10.进一步地，恒流模块包括双运算放大器、第五电阻、第一电容、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第二电容、第一电压基准芯片、第九电阻、第三电容、第十电阻、第十一电阻和第二二极管；双运算放大器的第一反相输入端经过第五电阻接入反激电源模块输出回路采集电流信号，还经过第三电容和第十电阻与第二二极管的阴极连接；其第一正相输入端经过第六电阻和第七电阻接地，还经过第八电阻和第二电容接地；其第一输出端与第二二极管的阴极连接；第一电容一端接地，其另一端与双运算放大器的第一反相输入端连接；第九电阻一端用于接入辅助供电电压，其另一端作为基准电压信号输出端连接于第八电阻和第二电容之间并与所述第一电压基准芯片的负端连接；第一电压基准芯片的正端接地，其取样端连接于第八电阻和第二电容之间；第二二极管的阳极经过第十一电阻输出电流反馈信号。
11.进一步地，浮充模块包括第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻、第十五电阻、第十六电阻、第十七电阻、第十八电阻、第十九电阻、第二十电阻、第二十一电阻、第二十二电阻、第二十三电阻、第四电容、第三二极管、第二三极管、第三三极管和led灯；双运算放大器的第二反相输入端经过第十二电阻接入基准电压信号；其第二正相输入端经过第十三电阻采集反激电源模块输出回路的电流信号；其第二输出端与第三二极管的阳极连接；并经过第十四电阻与第二正相输入端连接；第十四电阻一端与第二正相输入端连接，其另一端作为转灯信号的输出端并与第三二极管的阳极连接；第三二极管的阴极经过第十五电阻与第二三极管的基极连接；第二三极管的发射极接地，其集电极经过第十七电阻和第十八电阻接入辅助供电电压；第十九电阻连接于第二三极管的集电极和第三三极管的基极之间；第三三极管的发射极接地，其集电极与led灯的第一输出端连接；第二十电阻跨接于第三三极管的基极和发射极之间；led灯的输入端连接于第十七电阻和第十八电阻之间，其第二输出端连接于第十七电阻和第二三极管的集电极之间；第二十一电阻与第二十二电阻并联，且其一端接地，其另一端与第二反相输入端连接；第四电容一端接地，其另一端经过第二十三电阻接入辅助供电电压。
12.进一步地，稳压模块包括第一光电耦合器、第二十四电阻、第二十五电阻、第五电容、第二十六电阻、第二十七电阻、第二十八电阻、第二十九电阻、第三十电阻、第四三极管、第三十一电阻、第三十二电阻和第二电压基准芯片；第一光电耦合器的第一输入端作为电流反馈信号的输入端并经过第五电容、第二十六电阻和第二十七电阻采集反激电源模块输出回路的电压信号；其第二输入端经过第二十五电阻接入辅助供电电压；其第一输出端接地；其第二输出端作为电压反馈信号输出端；第二十四电阻跨接于第一光电耦合器的第一输入端和第二输入端之间；第二电压基准芯片的负端与第一光电耦合器的第一输入端连接，其取样端与第四三极管的集电极连接，其正端接地；第二十八电阻与第二十九电阻和第三十电阻并联，且其一端与第二电压基准芯片的取样端连接，其另一端接地；第四三极管的发射极接地，其基极经过第三十一电阻接入所述转灯信号；第三十二电阻跨接于第四三极管的基极和发射极之间。
13.由上述对本实用新型的描述可知，相对于现有技术，本实用新型具有如下有益效
果：
14.1、通过提供防反接电路的具体电路结构的方式，实现开关电源的电路保护；其中，当开关电源的电源输出端与蓄电池的输入端反向连接时关闭电源输出；当开关电源的电源输出端悬空时正常输出；具体的工作原理如下：当开关电源的电源输出端有电压输出时，第一电阻和第二电阻进行分压，使得第一mos管的栅极有一定的电压以导通，此时不管开关电源的电源输出端是否连接有蓄电池都可以正常实现输出；但是，当开关电源的电源输出端与蓄电池的电源输入端反向连接时，蓄电池的负极电压将对大于其正极电压，使得第一三极管导通，进而拉低第一mos管栅极的电压，使得第一mos管关断；如此一来，则可在开关电源的输出端与蓄电池的电源输入端反向连接时关闭电源输出，实现电路保护。
15.2、通过在充电器中设置防反接保护电路、恒流模块、浮充模块、稳压模块、电源管理模块和辅助供电模块的方式，提高充电器的安全性以及实现蓄电池的浮充功能；其中，恒流模块和浮充模块用于在反激电源模块的输出回路的电流信号大于阈值后输出转灯信号提高输出电压，从而实现对蓄电池的浮充功能；稳压模块用于接收转灯信号以及反激电源模块输出回路的电压信号，并通过光耦反馈至电源管理模块从而实现稳压功能；电源管理模块根据光耦反馈的信号调整占空比输出脉冲信号至反激电源模块的开关管的控制端，以提高并稳定输出电压。
16.3、通过将第一mos管的源极和漏极连接于反激电源模块输出回路的电流采样端和蓄电池的负极之间的方式，使得蓄电池反接时，第一mos管的关断能够关闭电源输出，进而起到保护电路的作用。
17.4、通过提供恒流模块的具体结构的方式，实现基准电压信号和电流反馈信号的输出；其中，双运算放大器的第一正相输入端的电流信号的电压值大于第一反相输入端的电压值时，其第一输出端输出高电平，第二二极管导通且其阳极经过第十一电阻输出电流反馈信号。通过第九电阻一端接入辅助供电电压，其另一端与第八电阻、第六电阻和第七电阻分压的方式，在第八电阻和第九电阻之间输出基准电压信号。
18.5、通过提供浮充模块的具体电路结构，实现转灯信号的输出；其中，基准电压信号与第十二电阻、第二十一电阻和第二十二电阻的分压作为转灯的基准电流信号，并将基准电流信号的与反激电源模块输出回路的电流信号进行恒流比较；当反激电源模块输出回路的电流信号的电压值大于基准电流信号的电压值时，双运算放大器的第二输出端输出高电平的转灯信号。
19.6、通过提供稳压模块的具体电路结构，实现反激电源输出回路的电压信号以及转灯信号能够通过第一光电耦合器反馈给电源管理模块，使得反激电源模块输出回路的电流大于基准电流时输出电压能够适当提升以实现浮充效果并达到稳压的效果。
附图说明
20.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
21.图1为本实用新型的实施例所述的一种充电器的模块连接示意图；
22.图2为本实用新型的实施例所述的防反接保护电路的电路示意图；
23.图3为本实用新型的实施例所述的恒流模块的电路示意图；
24.图4为本实用新型的实施例所述的浮充模块的电路示意图；
25.图5为本实用新型的实施例所述的稳压模块的电路示意图；
26.图6为本实用新型的实施例所述的电源管理模块的电路示意图；
27.图7为本实用新型的实施例所述的反激电源模块和辅助供电模块的电路示意图；
28.图8为本实用新型的实施例所述的滤波整流模块的电路示意图。
具体实施方式
29.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本实用新型的优选实施例，且不应被看作对其他实施例的排除。基于本实用新型实施例，本领域的普通技术人员在不作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
30.本实用新型的权利要求书、说明书及上述附图中，除非另有明确限定，如使用术语“第一”、“第二”或“第三”等，都是为了区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。
31.本实用新型的权利要求书、说明书及上述附图中，除非另有明确限定，对于方位词，如使用术语“中心”、“横向”、“纵向”、“水平”、“垂直”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顺时针”、“逆时针”等指示方位或位置关系乃基于附图所示的方位和位置关系，且仅是为了便于叙述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或以特定的方位构造和操作，所以也不能理解为限制本实用新型的具体保护范围。
32.本实用新型的权利要求书、说明书及上述附图中，除非另有明确限定，如使用术语“固接”或“固定连接”，应作广义理解，即两者之间没有位移关系和相对转动关系的任何连接方式，也就是说包括不可拆卸地固定连接、可拆卸地固定连接、连为一体以及通过其他装置或元件固定连接。
33.本实用新型的权利要求书、说明书及上述附图中，如使用术语“包括”、“具有”以及它们的变形，意图在于“包含但不限于”。
34.参见图1至图8，本实用新型公开了一种防反接保护电路1及其充电器。如图1所示，该充电器包括防反接保护电路1、恒流模块2、浮充模块3、稳压模块4、电源管理模块5、反激电源模块6、辅助供电模块7和滤波整流模块8。
35.防反接保护电路1连接于反激电源模块6的电源输出端uo和蓄电池的电源输入端之间；如图2所示，在本实用新型的实施例中，防反接保护电路1包括第一电阻r1、第二电阻r2、第一mos管q2、第一三极管q1、第三电阻r3、第四电阻r4和第一二极管d1。
36.其中，第一电阻r1的一端用于连接开关电源的电源输出端uo，其另一端分别与第二电阻r2的一端和第一三极管q1的集电极连接；第二电阻r2与第一电阻r1连接的一端还与第一mos管q2的栅极连接，其另一端与第一mos管q2的源极连接并接地；第一三极管q1的基极用于经过第三电阻r3与蓄电池的负极bat-和第一mos管q2的漏极连接；其发射极与第一二极管d1的阳极连接；第一二极管d1的阴极用于连接蓄电池的正极bat+；第四电阻r4跨接于第一三极管q1的基极和发射极之间；在本实用新型的实施例中，第一mos管q2的源极和漏
极连接于开关电源的反激电源模块6输出回路的电流采样端is+和蓄电池的负极bat-之间；第一三极管q1的集电极经过第一电阻r1与反激电源模块6输出回路的电源输出端uo和蓄电池的正极bat+连接；蓄电池反接时，第一三极管q1导通并拉低第一mos管q2的栅极电压以关闭电源输出。
37.恒流模块2用于采集反激电源模块6输出回路的电流并输出电流反馈信号sa和基准电压信号；如图3所示，在本实用新型的实施例中，恒流模块2包括双运算放大器u11、第五电阻r5、第一电容c1、第六电阻r6、第七电阻r7、第八电阻r8、第二电容c2、第一电压基准芯片ic1、第九电阻r9、第三电容c3、第十电阻r10、第十一电阻r11和第二二极管d2；在本实用新型的实施例中，双运算放大器u11的型号为lm358。
38.其中，双运算放大器u11的型号为lm358,其第六引脚作为第一反相输入端经过第五电阻r5接入反激电源模块6输出回路采集电流信号，还经过第三电容c3和第十电阻r10与第二二极管d2的阴极连接；其第五引脚作为第一正相输入端经过第六电阻r6和第七电阻r7接地，还经过第八电阻r8和第二电容c2接地；其第七引脚作为第一输出端与第二二极管d2的阴极连接；第一电容c1一端接地，其另一端与双运算放大器u11的第一反相输入端连接；第九电阻r9一端用于接入辅助供电电压，其另一端作为基准电压信号输出端连接于第八电阻r8和第二电容c2之间并与第一电压基准芯片ic1的负端连接；在本实用新型的实施例中，基准电压信号为2.5v；第一电压基准芯片ic1的正端接地，其取样端连接于第八电阻r8和第二电容c2之间；第二二极管d2的阳极经过第十一电阻r11输出电流反馈信号sa。
39.浮充模块3用于比较反激电源模块6输出回路的电流采样端is+的电压值和经分压的基准电压信号的电压值，并在电流采样端is+的电压值大于经分压的基准电压信号的电压值时输出转灯信号zd；如图4所示，在本实用新型的实施例中，浮充模块3包括第十二电阻r12、第十三电阻r13、第十四电阻r14、第十五电阻r15、第十六电阻r16、第十七电阻r17、第十八电阻r18、第十九电阻r19、第二十电阻r20、第二十一电阻r21、第二十二电阻r22、第二十三电阻r23、第四电容c4、第三二极管d3、第二三极管q3、第三三极管q4和led灯。
40.其中，双运算放大器u11的第二引脚作为第二反相输入端经过第十二电阻r12接入基准电压信号；其第三引脚作为第二正相输入端经过第十三电阻r13采集反激电源模块6输出回路的电流信号；其第一引脚作为第二输出端与第三二极管d3的阳极连接，并经过第十四电阻r14与第二正相输入端连接；第十四电阻r14一端与第二正相输入端连接，其另一端作为转灯信号zd的输出端并与第三二极管d3的阳极连接；第三二极管d3的阴极经过第十五电阻r15与第二三极管q3的基极连接；第二三极管q3的发射极接地，其集电极经过第十七电阻r17和第十八电阻r18接入辅助供电电压；第十九电阻r19连接于第二三极管q3的集电极和第三三极管q4的基极之间；第三三极管q4的发射极接地，其集电极与led灯的第一输出端连接；第二十电阻r20跨接于第三三极管q4的基极和发射极之间；led灯的输入端连接于第十七电阻r17和第十八电阻r18之间，其第二输出端连接于第十七电阻r17和第二三极管q3的集电极之间；第二十一电阻r21与第二十二电阻r22并联，且其一端接地，其另一端与第二反相输入端连接；第四电容c4一端接地，其另一端经过第二十三电阻r23接入辅助供电电压。
41.稳压模块4用于接收电流反馈信号sa、转灯信号zd和反激电源模块6输出回路的电压信号并输出电压反馈信号fb；如图5所示，稳压模块4包括第一光电耦合器p1、第二十四电
阻r24、第二十五电阻r25、第五电容c5、第二十六电阻r26、第二十七电阻r27、第二十八电阻r28、第二十九电阻r29、第三十电阻r30、第四三极管q5、第三十一电阻r31、第三十二电阻r32和第二电压基准芯片ic2。
42.其中，第一光电耦合器p1的第一输入端作为电流反馈信号sa的输入端并经过第五电容c5、第二十六电阻r26和第二十七电阻r27采集反激电源模块6输出回路的电压信号；其第二输入端经过第二十五电阻r25接入辅助供电电压；其第一输出端接地；其第二输出端作为电压反馈信号fb输出端；第二十四电阻r24跨接于第一光电耦合器p1的第一输入端和第二输入端之间；第二电压基准芯片ic2的负端与第一光电耦合器p1的第一输入端连接，其取样端与第四三极管q5的集电极连接，其正端接地；第二十八电阻r28与第二十九电阻r29和第三十电阻r30并联，且其一端与第二电压基准芯片ic2的取样端连接，其另一端接地；第四三极管q5的发射极接地，其基极经过第三十一电阻r31接入转灯信号zd；第三十二电阻r32跨接于第四三极管q5的基极和发射极之间。
43.电源管理模块5用于接收电压反馈信号fb和反激电源模块6的开关管的电流采样信号，并根据电压反馈信号fb和反激电源模块6的开关管的电流采样信号调整占空比输出脉冲信号；如图6所示，在本实用新型的实施例中，电源管理模块5包括第一芯片u1、第六电容c6、第七电容c7、第八电容c8、第一电解电容ec1和第三十三电阻r33；在本实用新型的实施例中，第一芯片u1的型号为ob2281a.
44.其中，第一芯片u1的第一引脚接地，其第二引脚作为电源管理模块5的电压信号反馈端用于接收电压反馈信号fb并经过第六电容c6接地，其第四引脚作为电流信号反馈单cs用于接收反激电源模块6的开关管的电流，其第五引脚用于接收辅助供电电压，其第六引脚经过第三十三电阻r33输出脉冲信号。
45.反激电源模块6用于接入直流母线电压并根据脉冲信号控制器开关管的导通与关断以稳定输出电压；如图7所示，反激电源模块6包括第二电解电容ec2、第三十四电阻r34、第三十五电阻r35、第三十六电阻r36、第三十七电阻r37、第九电容c9、第十电容c10、第四二极管d4、第五二极管d5、第三十八电阻r38、第三十九电阻r39、第四十电阻r40、第十一电容c11、第二mos管q6、第十二电容c12、第四十二电阻r42、第四十三电阻r43、第七二极管d7、第四十五电阻r45、第四十六电阻r46、第四十七电阻r47、第二mos管q6、第十三电容c13、第十四电容c14、第十五电容c15、第四十八电阻和变压器t1。
46.其中，变压器t1包括第一初级绕组、第二初级绕组、第一次级绕组和第二次级绕组；第一初级绕组的非同名端作为反激电源模块6的输入端连接直流母线电压；第二mos管q6作为反激电源模块6的开关管，其源极经过第四十电阻r40与第一芯片u1的电流信号反馈端cs连接；第二初级绕组的非同名端与辅助供电模块7的第一输入端连接；第二次级绕组的同名端与辅助供电模块7的第二输入端连接；第四电解电容的正极作为反激电源模块6输出回路的电压输出端，其负极与第四十八电阻的一端连接；第四十八电阻的另一端作为反激电源模块6输出回路的电流采样端is+。
47.辅助供电模块7用于接收直流母线电压，并分别为恒流模块2、浮充模块3、稳压模块4和电源管理模块5提供辅助供电电压；如图7所示，在本实用新型的实施例中，辅助供电模块7包括第四十一电阻r41、第六二极管d6、第四十四电阻r44、第三电解电容ec3和第八二极管d8。
48.其中，第四十一电阻r41一端与第二初级绕组的非同名端连接，其另一端与第六二极管d6的阳极连接；第六二极管d6的阴极作为第一辅助电压输出端；在本实用新型的实施例中，第一辅助电压输出端与第一芯片u1的第五引脚和第十八电阻r18远离led灯输入端的一端连接；第八二极管d8的阳极与第二次级绕组的同名端连接，其阴极一端与第四十四电阻r44连接；第四十四电阻r44的另一端作为第二辅助电压输出端并经过第三电解电容ec3接地；在本实用新型的实施例中，第二辅助电压输出端与第二十五电阻r25远离第二十四电阻r24的一端和第二十三电阻r23远离第四电容c4的一端连接。
49.滤波整流模块8包括滤波电路和整流电路，其滤波电路用于对接入的市电进行滤波以滤波干扰信号，其整流电路用于将滤波后的交流电转换为直流母线电压输出至bus总线；如图8所示，在本实用新型的实施例中，滤波电路包括保险丝f1、第一热敏电阻ntc1、第二热敏电阻ntc2、第十六电容c16、第四十九电阻r49、第五十电阻r50、第五十一电阻r51、第五十二电阻r52和第一电感器lf1；在本实用新型的实施例中，整流电路由四个首尾相连的二极管串接的整流桥db1构成。
50.在实际工作的过程中，市电经过滤波整流模块8转换为直流母线电压至bus总线；反激电源模块6的输入端接入直流母线电压时，其第二初级绕组和第二次级绕组传递电能以使辅助供电模块7输出第一辅助电压和第二辅助电压；当反激电源模块6的电源输出端uo有电压输出时，第一电压和第二电压分压，使得第一mos管q2的栅极有一定的电压导通，此时不管反激电源模块6的电源输出端uo是否连接有蓄电池都可以正常实现输出；但是，当开关电源的电源输出端uo与蓄电池的电源输入端反向连接时，蓄电池的负极bat-电压将大于其正极电压，使得第一三极管q1导通，进而拉低第一mos管q2栅极的电压，使得第一mos管q2关断；如此一来，则可在开关电源的输出端与蓄电池的电源输入端反向连接时关闭电源输出，实现电路保护。与此同时，为了实现蓄电池的浮充功能，恒流模块2和浮充模块3在反激电源模块6的输出回路的电流信号大于电流阈值后输出转灯信号zd；在本实用新型的实施例中，电流阈值为0.2a；稳压模块4接收转灯信号zd时通过第一光电耦合器p1将反激模块输出回路的电压信号反馈至电源管理模块5；电源管理模块5根据反激电源模块6的开关管的电流信号和反馈电压信号对占空比进行调整输出脉冲信号，以提高并稳定输出电压，实现蓄电池的浮充功能。
51.综上，本实用新型提供的一种防反接保护电路1及其充电器有效解决了蓄电池反接时损坏开关电源的电路的问题。
52.上述说明书和实施例的描述，用于解释本实用新型保护范围，但并不构成对本实用新型保护范围的限定。通过本实用新型或上述实施例的启示，本领域普通技术人员结合公知常识、本领域的普通技术知识和/或现有技术，通过合乎逻辑的分析、推理或有限的试验可以得到的对本实用新型实施例或其中一部分技术特征的修改、等同替换或其他改进，均应包含在本实用新型的保护范围之内。