一种电源用桥式切换装置的制作方法

本发明属于电源控制领域，具体涉及一种电源用桥式切换装置。

背景技术：

在对负载进行供电的时候，需要电源的存在，但是对于一些负载很容易出现接反的现象。在现有技术中，对待接反的现象通常的解决办法为通过识别电路识别负载的正负，实现负载正确接线。以上方式涉及的电路复杂，且成本较高；且负载和电源连接的时候需要分正负极比较麻烦。

技术实现要素：

本发明旨在提供结构简单、使用方便的电源用桥式切换装置。

为解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：一种电源用桥式切换装置，包括壳体，壳体上设有正极输入端子、负极输入端子、第一负载端子和第二负载端子；

壳体内部设有正极输入引脚、负极输入引脚、第一负载引脚、第二负载引脚、第一控制引脚、第二控制引脚、第一控制电路、第二控制电路、第三控制电路和第四控制电路；

第一负载引脚通过第一光耦连接第一控制引脚；第二负载引脚通过第二光耦连接第二控制引脚；正极输入引脚连接正极输入端子、负极输入引脚连接负极输入端子、第一负载端子连接第一负载引脚、第二负载端子连接第二负载引脚；

第一控制电路包括第一PNP三极管和第一N沟道场效应管；

正极输入引脚连接第一N沟道场效应管的漏极，第一N沟道场效应管的栅极连接第一控制引脚，第一N沟道场效应管的源极连接第一负载引脚；

第一控制引脚连接第一PNP三极管的基极，第一PNP三极管的发射极连接第一N沟道场效应管的栅极，第一PNP三极管的集电极连接第一负载引脚；

第二控制电路包括第二PNP三极管和第二N沟道场效应管；

正极输入引脚连接第二N沟道场效应管的漏极，第二N沟道场效应管的栅极连接第二控制引脚，第二N沟道场效应管的源极连接第二负载引脚；

第二控制引脚连接第二PNP三极管的基极，第二PNP三极管的发射极连接第二N沟道场效应管的栅极，第二PNP三极管的集电极连接第二负载引脚；

第三控制电路包括第三PNP三极管和第三N沟道场效应管；

负极输入引脚连接第三N沟道场效应管的源极，第三N沟道场效应管的栅极连接第二控制引脚，第三N沟道场效应管的漏极连接第一负载引脚；

第二控制引脚连接第三PNP三极管的基极，第三PNP三极管的发射极连接第三N沟道场效应管的栅极，第三PNP三极管的集电极连接负极输入引脚；

第四控制电路包括第四PNP三极管和第四N沟道场效应管；

负极输入引脚连接第四N沟道场效应管的源极，第四N沟道场效应管的栅极连接第一控制引脚，第四N沟道场效应管的漏极连接第二负载引脚；

第一控制引脚连接第四PNP三极管的基极，第四PNP三极管的发射极连接第四N沟道场效应管的栅极，第四PNP三极管的集电极连接负极输入引脚。

第一负载引脚通过第二整流电阻连接第一光耦的输入端，第一控制引脚连接第一光耦的输出端；第二负载引脚通过第三整流电阻连接第二光耦的输入端，第二控制引脚连接第二光耦的输出端。

控制电路还包括为第一光耦和第二光耦提供电源的整流电路，整流电路包括第一整流电容、第二整流电容、第三整流电容、第一整流二极管、第二整流二极管、第三整流二极管和第一整流电阻；

第一整流电容分别连接第一整流二极管的正极和第二整流二极管负极；第一整流二极管的负极连接第一整流电阻的第一端；第二整流二极管的正极连接接地，第二整流二极管的正极还通过第二整流电容连接第一整流电阻的第一端，第二整流二极管的正极还分别通过第三整流二极管和第三整流电容连接第一整流电阻的第二端。

壳体上还设置有交流端子，交流端子连接第一整流电容。

第一控制电路、第二控制电路、第三控制电路和第四控制电路均包括组成相同的防导通电路，第一控制电路中的防导通电路包括并联连接的第一二极管和第四电阻，第一二极管的正极分别连接第一N沟道场效应管的栅极和第一PNP三极管的基极，第一二极管的负极连接第一N沟道场效应管的源极和第一PNP三极管的集电极。

第一控制引脚通过第一电阻连接第一PNP三极管的基极；第一控制引脚通过第一电阻和第二电阻连接第一N沟道场效应管的栅极；第一控制引脚通过第十三电阻连接第四PNP三极管的基极，第一控制引脚通过第十三电阻和第十四电阻连接第四N沟道场效应管的栅极；第二控制引脚通过第五电阻连接第二PNP三极管的基极，第二控制引脚通过第五电阻和第六电阻连接第二N沟道场效应管的栅极；第二控制引脚通过第九电阻和第十电阻连接第三PNP三极管的基极，第二控制引脚通过第九电阻连接第三N沟道场效应管的栅极。

第一PNP三极管的基极和第一负载引脚之间连接有第三电阻；第二PNP三极管的基极和第二负载引脚之间连接有第七电阻；第三PNP三极管的基极和负极输入引脚之间连接有第十一电阻；第四PNP三极管的基极和负极输入引脚之间连接有第十六电阻。

通过以上技术方案，本发明的有益效果为：

1.通过设置四个结构相同的控制电路，当负载和电源连接的时候，不分极性，都会有两个控制电路导通，另外两个控制电路截止，以实现对负载供电，原理简单，实施起来比较方便。

2.第一负载端子通过第一光耦连接第一控制引脚；第二负载端子通过第二光耦连接第二控制引脚，通过第一光耦和第二光耦可以降低外界干扰对信号传输的影响，设置的第二整流电阻和第三整流电阻可以分别避免第一光耦和第二光耦被高压影响，延长第一光耦和第二光耦的使用寿命。

3.设置的交流端子方便了交流电的引入。

4.设置的防导通电路可以防止N沟道场效应管和PNP三极管被反向电动势影响，从而保证N沟道场效应管和PNP三极管的使用寿命。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明电路原理图；

图3为整流电路原理图。

具体实施方式

如图1、图2和图3所示的电源用桥式切换装置，包括壳体1，在壳体1上设置有正极输入端子2、负极输入端子3、第一负载端子4、第二负载端子5和交流端子6。其中，正极输入端子2用于连接电源的正极，负极输入端子3连接电源的负极，第一负载端子4和第二负载端子5分别连接负载的正、负极，交流端子6连接交流电源。

在壳体1内部设置正极输入引脚E、负极输入引脚F、第一负载引脚A、第二负载引脚B、第一控制引脚C、第二控制引脚D、第一控制电路、第二控制电路、第三控制电路和第四控制电路。为了保证第一控制电路、第二控制电路、第三控制电路和第四控制电路的稳定工作，防止外界信号对第一控制电路、第二控制电路、第三控制电路和第四控制电路造成影响，壳体1的材质选用金属，可以选择铁，同时，壳体1的形状选择为长方体状。

本发明所述的电源用桥式切换装置用于电源对负载供电的情形，其中负载指电平等需要充电的元件。

正极输入引脚E和正极输入端子2电连接，从而使得正极输入引脚E与电源的正极连接。负极输入引脚F和负极输入端子3电连接，从而使得负极输入引脚F与电源的负极连接。第一负载引脚A电连接第一负载端子4，第二负载引脚B电连接第二负载端子5，从而使得第一负载引脚A、第二负载引脚B连接负载。

第一负载引脚A通过第二整流电阻R2连接第一光耦OC1的输入端，第一控制引脚C连接第一光耦OC1的输出端。

第二负载引脚B通过第三整流电阻R3连接第二光耦OC1的输入端，第二控制引脚D连接第二光耦OC1的输出端。

设置的第一光耦和第二光耦避免了杂波的干扰，使得第一控制引脚的电平和第一负载引脚A的电平一致；第二控制引脚的电平和第二负载引脚B的电平一致，进而提高了本装置使用过程中的安全性。设置的第二整流电阻和第三整流电阻可以防止第一光耦和第二光耦在使用过程中被高压击穿，保证第一光耦和第二光耦的正常使用寿命。

为了给第一光耦OC1和第二光耦OC2提供电能，在本装置中有整流电路。整流电路包括交流引脚G、第一整流电容C1、第二整流电容C2、第三整流电容C3、第一整流二极管D1、第二整流二极管D2、第三整流二极管D3和第一整流电阻R1。交流引脚G和交流端子6电连接，第一整流电容C1一端连接交流引脚G，另一端分别连接第一整流二极管D1的正极和第二整流二极管D2的负极；第一整流二极管D1的负极连接第一整流电阻R1的第一端；第二整流二极管D2的正极接地；第二整流二极管D2的正极还通过第二整流电容C2连接第一整流电阻R1的第一端，第二整流二极管D2的正极还分别通过第三整流二极管D3和第三整流电容C3连接第一整流电阻R1的第二端。

设置的第一整流电容C1可以对交流电进行初步的整流，在第一整流二极管D1和第二整流二极管D2的作用下初步整流出的电信号变成直流电。设置的第二整流电容C2和第三整流电容C3对直流电信号进行进一步的滤波，防止其中有交流信号等杂波信号。

第一控制电路包括第一N沟道场效应管QP11和第一PNP三极管Q11，正极输入引脚E连接第一N沟道场效应管QP11的漏极，第一N沟道场效应管QP11的栅极通过第二电阻R012和第一电阻R011连接第一控制引脚C。设置的第一电阻R011和第二电阻R012可以对第一N沟道场效应管QP11进行保护，防止因加在其栅极上的电压过高，对第一N沟道场效应管QP11的寿命产生不利的影响，第一N沟道场效应管QP11的源极连接第一负载引脚A。

第一控制引脚C还通过第一电阻R011连接第一PNP三极管Q11的基极，设置的第一电阻R011保护第一PNP三极管Q11，防止其被高压击穿。第一PNP三极管Q11的发射极连接第一N沟道场效应管QP11的栅极；同时，第一PNP三极管Q11的发射极还通过第三电阻R013连接第一负载引脚A。设置的第一PNP三极管Q11可以在导通的时候，迅速使得第一N沟道场效应管QP11的栅极处的电压被消耗掉而关闭，从而提高本装置的灵敏度，在负载的正负极交换的时候，做出快速的反应。

为了防止第一N沟道场效应管QP11和第一PNP三极管Q11被反向电动势影响，第一控制电路中还包括防导通电路，防导通电路包括并联连接的第一二极管D11和第四电阻R014，第一二极管D11的正极分别连接第一N沟道场效应管QP11的栅极和第一PNP三极管Q11的基极，第一二极管D11的负极连接第一N沟道场效应管QP11的源极和第一PNP三极管Q11的集电极。当有反向电动势时，该反向电动势会在第四电阻R014和第一二极管D11之间消耗掉，从而不影响第一N沟道场效应管QP11和第一PNP三极管Q11的正常使用寿命。

第二控制电路包括第二N沟道场效应管QP12和第二PNP三极管Q12，正极输入引脚E连接第二N沟道场效应管QP12的漏极，第二N沟道场效应管QP12的栅极通过第六电阻R016和第五电阻R015连接第二控制引脚D。设置的第五电阻R015和第六电阻R016可以对第二N沟道场效应管QP12进行保护，防止因加在其栅极上的电压过高，对第二N沟道场效应管QP12的寿命产生不利的影响，第二N沟道场效应管QP12的源极连接第一负载引脚B。

第二控制引脚D还通过第五电阻R015连接第二PNP三极管Q12的基极，设置的第五电阻R015保护第二PNP三极管Q12，防止其被高压击穿。第二PNP三极管Q12的发射极连接第二N沟道场效应管QP12的栅极；同时，第二PNP三极管Q12的发射极还通过第七电阻R017连接第二负载引脚B。设置的第二PNP三极管Q12可以在导通的时候，迅速使得第二N沟道场效应管QP12的栅极处的电压因被消耗掉而关闭，从而提高本装置的灵敏度，在负载的正负极交换的时候，做出快速的反应。

为了防止第二N沟道场效应管QP12和第二PNP三极管Q12被反向电动势影响，第二控制电路中还包括防导通电路，防导通电路包括并联连接的第二二极管D12和第八电阻R018，第二二极管D12的正极分别连接第二N沟道场效应管QP12的栅极和第二PNP三极管Q12的基极，第二二极管D12的负极连接第二N沟道场效应管QP12的源极和第二PNP三极管Q12的集电极。当有反向电动势时，该反向电动势会在第八电阻R018和第二二极管D12之间消耗掉，从而不影响第二N沟道场效应管QP12和第二PNP三极管Q12的正常使用寿命。

第三控制电路包括第三N沟道场效应管QP13和第三PNP三极管Q13，负极输入引脚F连接第三N沟道场效应管QP13的源极，第三N沟道场效应管QP13的栅极通过第十电阻R110和第九电阻R019连接第二控制引脚D。设置的第九电阻R019和第十电阻R110可以对第三N沟道场效应管QP13进行保护，防止因加在其栅极上的电压过高，对第三N沟道场效应管QP13的寿命产生不利的影响，第三N沟道场效应管QP13的漏极连接第一负载引脚A。

第二控制引脚D还通过第九电阻R019连接第三PNP三极管Q13的基极，设置的第九电阻R019保护第三PNP三极管Q13，防止其被高压击穿。第三PNP三极管Q13的发射极连接第三N沟道场效应管QP13的栅极；同时，第三PNP三极管Q13的发射极还通过第十一电阻R111连接负极输入引脚F。设置的第三PNP三极管Q13可以在导通的时候，迅速使得第三N沟道场效应管QP13的栅极处的电压被消耗掉而关闭，从而提高本装置的灵敏度，在负载的正负极交换的时候，做出快速的反应。

为了防止第三N沟道场效应管QP13和第三PNP三极管Q13被反向电动势影响，第三控制电路中还包括防导通电路，防导通电路包括并联连接的第三二极管D13和第十二电阻R112，第三二极管D13的正极分别连接第三N沟道场效应管QP13的栅极和第三PNP三极管Q13的基极，第三二极管D13的负极连接第三N沟道场效应管QP13的源极和第三PNP三极管Q13的集电极。当有反向电动势时，该反向电动势会在第十二电阻R112和第三二极管D13之间消耗掉，从而不影响第三N沟道场效应管QP13和第三PNP三极管Q13的正常使用寿命。

第四控制电路包括第四N沟道场效应管QP14和第四PNP三极管Q14，负极输入引脚F连接第四N沟道场效应管QP14的源极；第四N沟道场效应管QP14的栅极通过第十四电阻R114和第十三电阻R113连接第一控制引脚C。设置的第十三电阻R113和第十四电阻R114可以对第四N沟道场效应管QP14进行保护，防止因加在其栅极上的电压过高，对第四N沟道场效应管QP14的寿命产生不利的影响，第四N沟道场效应管QP14的漏极连接第二负载引脚B。

第一控制引脚C还通过第十三电阻R113连接第四PNP三极管Q14的基极，设置的第十三电阻R113保护第四PNP三极管Q14，防止其被高压击穿。第四PNP三极管Q14的发射极连接第四N沟道场效应管QP14的栅极；同时，第四PNP三极管Q14的发射极还通过第十六电阻R116连接负极输入引脚F。设置的第四PNP三极管Q14可以在导通的时候，迅速使得第四N沟道场效应管QP14的栅极处因电压被消耗掉而关闭，从而提高本装置的灵敏度，在负载的正负极交换的时候，做出快速的反应。

为了防止第四N沟道场效应管QP14和第四PNP三极管Q14被反向电动势影响，第四控制电路中还包括防导通电路，防导通电路包括并联连接的第四二极管D14和第十五电阻R115，第四二极管D14的正极分别连接第四N沟道场效应管QP14的栅极和第四PNP三极管Q14的基极，第四二极管D14的负极连接第四N沟道场效应管QP14的源极和第四PNP三极管Q14的集电极。当有反向电动势时，该反向电动势会在第十五电阻R115和第四二极管D14之间消耗掉，从而不影响第四N沟道场效应管QP14和第四PNP三极管Q14的正常使用寿命。

工作的时候，当第一负载引脚A连接负载的正极，第二负载引脚B连接负载的负极时，会有以下情况发生：

因第一负载引脚A连接负载的正极，在第一负载引脚A上会有初始的高电平，第二负载引脚B上会有初始的低电平；

对于第一控制电路：第一N沟道场效应管QP11的栅极为高电平，第一PNP三极管Q11的基极为高电平；第一N沟道场效应管QP11导通，第一PNP三极管Q12截止，电流从正极输入端子经过第一N沟道场效应管QP11，进入到负载的第一负载端子中，对负载正极进行充电。

对于第二控制电路：第二N沟道场效应管QP12的栅极为低电平，第二PNP三极管Q12的基极为低电平，第二PNP三极管Q12导通，并迅速将第二N沟道场效应管QP12截止；此时，正极输入端子上的电流无法进入到第二负载引脚B中。

对于第三控制电路，第三N沟道场效应管QP13的栅极为低电平，第三PNP三极管Q13的基极为低电平，第三PNP三极管QP13导通，并迅速将第三N沟道场效应管Q13截止；此时，负极输入端子上的电流无法进入到第一负载引脚A中。

对于第四控制电路，第四N沟道场效应管QP14的栅极为高电平，第四PNP三极管Q14的基极为高电平；第四N沟道场效应管QP14导通，第四PNP三极管Q14截止，第二负载端子上的电流通过依次通过第二负载引脚B、第四N沟道场效应管QP14进入到负极输入引脚中，对负载负极进行充电。

当第一负载端子连接负载的负极，第二负载端子连接负载的正极时，会有以下情况发生：

因第一负载端子连接负载的负极，在第一负载引脚A上会有初始的低电平，第二负载引脚B上会有初始的高电平；

对于第一控制电路：第一N沟道场效应管QP11的栅极为低电平，第一PNP三极管Q12的基极为低电平；第一N沟道场效应管QP11截止，第一PNP三极管Q12导通，此时，正极输入端子上的电流无法进入到第一负载引脚中。

对于第二控制电路：第二N沟道场效应管QP12的栅极为高电平，第二PNP三极管Q12的基极为高电平；第二N沟道场效应管QP12导通，第二PNP三极管Q12截止，正极输入端子上的电流从第二N沟道场效应管QP12经过，进入到第二负载引脚，最终进入负载的第二负载端子中，对负载的正极进行充电。

对于第三控制电路：第三N沟道场效应管QP13的栅极为高电平，第三PNP三极管Q13的基极为高电平；第三N沟道场效应管QP13导通，第三PNP三极管Q13截止，第二负载引脚B上的电流通过第三N沟道场效应管QP13进入到负极输入引脚F中，对负载的负极进行充电。

对于第四控制电路：第四N沟道场效应管QP14的栅极为低电平，第四PNP三极管Q14的基极为低电平，第四PNP三极管Q14导通，并迅速将第四N沟道场效应管QP14截止；此时，负极输入端子上的电流无法进入到负极输入引脚F中。

故，第一负载端子和第二负载端子无论哪个连接负载的正极和负极都会使得正极输入端子和负极输入端子上连接的电源对负载进行供电，从而使得电源的供电更加方便，不分极性，使用起来更加灵活。

本发明结构简单，通过设置四个结构相同的第一控制电路、第二控制电路、第三控制电路和第四控制电路，当负载和电源连接的时候，不分极性，都会有两个控制电路导通，另外两个控制电路截止，以实现对负载供电，原理简单，实施起来比较方便，各个元件的成本低廉，从而降低了装置成本。