一种过压和反接保护电路及其设备的制作方法

本实用新型涉及电子技术领域，特别涉及一种过压和反接保护电路及其设备。

背景技术：

随着社会的发展，如今各种终端设备普及率越来越高，种类也越来越多，比如机顶盒、OTT（Over The Top）盒子、路由器、交换机以及各类儿童充电玩具等。这样导致使用的设备规格也越来越多，越来越复杂。并且，由于设备的插头极为相近，很容易出现插错、插反等情况。当高电压的适配器插在低压设备时会损坏该低压设备；当正负极插反时，也会损坏该设备。而如果长时间插在设备上，则极容易发生火灾、触电等险情。而消费者多数为普通百姓，无法区别适配器也没有相关的专业知识，更没有专业的测量仪器，导致使用不安全，存在安全隐患。

因此，有必要对现有技术进行改进。

技术实现要素：

鉴于上述现有技术的不足之处，本实用新型的目的在于提供一种过压和反接保护电路及其设备，以解决现有设备与电源适配器连接出现过压和反接时，易发生危险事故，使用不安全，存在安全隐患的问题。

为了达到上述目的，本实用新型采取了以下技术方案：

一种过压和反接保护电路，设置在设备的电路板上，其包括反接检测模块、过压检测模块和输出控制模块；

所述反接检测模块检测电源适配器接入时，判断输入电压是否为低电平：是则判断电源适配器反接，中断输入电压的输入；否则将输入电压输出给过压检测模块；

所述过压检测模块判断输入电压是否大于设定电压：是则过压，控制输出控制模块断开供电通路，停止对设备供电；否则控制输出控制模块导通供电通路，输出供电电压对设备供电。

所述的过压和反接保护电路中，所述反接检测模块包括输入接口、二极管和储能电容；

所述输入接口的VIN脚连接二极管的正极，二极管的负极连接储能电容的正极和过压检测模块，储能电容的负极连接输入接口的GND脚和地。

所述的过压和反接保护电路中，所述过压检测模块包括三极管、第一电阻、第二电阻和第三电阻；

所述第一电阻的一端连接储能电容的正极、三极管的发射极和输出控制模块；第一电阻的另一端连接第二电阻的一端和三极管的基极，三极管的集电极连接第三电阻的一端和输出控制模块，第二电阻的另一端连接第三电阻的另一端和地。

所述的过压和反接保护电路中，所述输出控制模块包括第一电容、第二电容、MOS管和第四电阻；

所述MOS管的源极连接第四电阻的一端、第一电容的一端和三极管的发射极，MOS管的栅极连接第四电阻的另一端、第一电容的另一端和三极管的集电极，MOS管的漏极连接第二电容的一端和供电端，第二电容的另一端接地。

所述的过压和反接保护电路中，所述三极管为PNP三极管，MOS管为PMOS。

所述的过压和反接保护电路中，所述输出控制模块还包括第三电容和第四电容；

所述第三电容的一端连接第二电容的一端、第四电容的一端和供电端，第三电容的另一端连接第四电容的另一端和地。

一种过压和反接保护设备，包括一电路板，其中，所述电路板上设置有所述的过压和反接保护电路，过压和反接保护电路与电源适配器连接；

所述过压和反接保护电路根据输入电压判断电源适配器是否被反接，是则中断输入电压的输入；否则根据输入电压是否大于设定电压来判断是否过压：大于则过压，停止对设备供电；否则输出供电电压对设备供电。

相较于现有技术，本实用新型提供的过压和反接保护电路及其设备，反接检测模块检测电源适配器接入时，判断输入电压是否为低电平：是则判断电源适配器反接，中断输入电压的输入；否则将输入电压输出给过压检测模块；过压检测模块判断输入电压是否大于设定电压：是则过压，控制输出控制模块断开供电通路，停止对设备供电；否则控制输出控制模块导通供电通路，输出供电电压对设备供电。这样在反接和过压时都停止供电，只有输入电压为正常值才供电，从而可避免过压和反接时危险事故的发生，提高使用安全性，解决安全隐患。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的过压和反接保护设备的结构框图；

图2为本实用新型实施例提供的过压和反接保护电路的电路图。

具体实施方式

本实用新型提供一种过压和反接保护电路及其设备，能实现在电源适配器与设备的正负极反接时不会损坏设备，以及当高压适配器插入低压设备时不会损坏该设备的功能；从而避免过压和反接时危险事故的发生，提高使用安全性，解决安全隐患。为使本实用新型的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请参阅图1，本实用新型提供的一种过压和反接保护设备，与电源适配器连接，包括设置在设备内的一电路板，所述电路板上设置有过压和反接保护电路10。所述过压和反接保护电路10根据输入电压VIN判断电源适配器是否被反接，是则中断输入电压VIN的输入；否则根据输入电压VIN是否大于设定电压来判断是否过压：大于则过压，停止对设备供电；否则输出供电电压VOUT对设备供电。这样在过压和反接时都停止供电，只有输入电压为正常值才供电，从而可避免过压和反接时危险事故的发生，提高使用安全性，解决安全隐患。

本实施例中，所述过压和反接保护电路10包括反接检测模块110、过压检测模块120和输出控制模块130；所述反接检测模块110、过压检测模块120、输出控制模块130依次连接，所述输出控制模块130连接设备的供电端VCC。所述反接检测模块110检测电源适配器接入时，判断输入电压VIN是否为低电平（通常为0V）：是则判断电源适配器反接，中断输入电压VIN的输入；否则将输入电压VIN输出给过压检测模块120。所述过压检测模块120判断输入电压VIN是否大于设定电压：是则过压，控制输出控制模块130断开供电通路，停止对设备供电；否则电压正常，控制输出控制模块130导通供电通路，输出供电电压VOUT对设备供电。

请一并参阅图2，所述反接检测模块110包括输入接口J1、二极管D1和储能电容CE1；所述输入接口J1的VIN脚连接二极管D1的正极，二极管D1的负极连接储能电容CE1的正极和过压检测模块120，储能电容CE1的负极连接输入接口J1的GND脚和地。

需要理解的是，电源适配器的交流插头通常连接市电，直流插头（输出端）连接相应的设备的输入接口J1。直流插头接入时，有些直流插头是内正外负，有些直流插头是内负外正。当内正外负的直流插头插在输入接口J1时，输入接口J1的VIN脚是正极输入正电压，GND脚为0V，即电源适配器正接，输入电压VIN对应的输入电流通过二极管D1顺利流入过压检测模块120。

当内负外正的直流插头插入时，输入接口J1的VIN脚是负极（相当于设备的地到了电源适配器的正极），GND脚输入正电压，则电源适配器反接。由于二极管D1的单向导电性的特点，此时会让电源适配器的正负极无法形成回路，输入电压VIN无法通过二极管D1输出，就不会与设备的供电端VCC连通，所以设备不会受到影响和损坏，从而达到反接保护的目的。

所述过压检测模块120包括三极管Q1、第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3；所述第一电阻R1的一端连接储能电容CE1的正极、三极管Q1的发射极和输出控制模块130；第一电阻R1的另一端连接第二电阻R2的一端和三极管Q1的基极，三极管Q1的集电极连接第三电阻R3的一端和输出控制模块130，第二电阻R2的另一端连接第三电阻R3的另一端和地。

所述输出控制模块130包括第一电容C1、第二电容C2、MOS管Q2和第四电阻R4；所述MOS管Q2的源极连接第四电阻R4的一端、第一电容C1的一端和三极管Q1的发射极，MOS管Q2的栅极连接第四电阻R4的另一端、第一电容C1的另一端和三极管Q1的集电极，MOS管Q2的漏极连接第二电容C2的一端和供电端VCC，第二电容C2的另一端接地。

其中，三极管Q1为PNP三极管，MOS管Q2为PMOS。第一电阻R1和第二电阻R2构成分压电路，通过设置这两个电阻的阻值来设定过压保护值，即设定电压的大小。第三电阻R3和第四电阻R4形成MOS管Q2的UGS分压来控制MOS管Q2的启闭。第一电容C1和第二电容C2均为滤波电容。

当输入电压VIN高于设定电压时，通过第一电阻R1和第二电阻R2的分压作用会把三极管Q1打开截止，然后MOS管Q2的GS两极电压UGS会小于MOS管Q2的开启电压，MOS管Q2断开截止，输入电压VIN和设备的供电端VCC断开，从而起到高压时保护设备的目的。如当高电压的电源适配器插在低压设备时就不供电，就不会损坏该低压设备。

当输入电压VIN小于或等于设定电压值时，三极管Q1导通，UGS大于MOS管Q2的开启电压，MOS管Q2导通，供电电压VOUT输出至供电端VCC，设备即可得电正常工作。

在具体实施时，储能电容CE1的容值较大，输入电压VIN输入时除了能滤波，还能存储电能。这样在设备的开机瞬间，MOS管Q2的源极（S极）有电压过冲时，储能电容CE1的存在可以起到缓启的效果，从而起到防过冲的目的。

为了使供电更加稳定，进一步实施例中，所述输出控制模块130还包括滤波抗干扰的第三电容C3和第四电容C4；所述第三电容C3的一端连接第二电容C2的一端、第四电容C4的一端和供电端VCC，第三电容C3的另一端连接第四电容C4的另一端和地。

综上所述，本实用新型提供的过压和反接保护电路能保护设备不受损坏：每个家庭电源多、电源乱和电源电压不一致，即使随便插，即使高压电源持续插在低压设备上，或者电源持续插反，都不会导致设备发热和燃烧，从而不会发生人身安全和财产损失起到保护作用。

与现有技术相比，现有的设备采用集成IC来设计相应的保护电路，但集成IC设计的成本太高，不能普及使用。有的采用可控硅设计，但其成本高、体积大；并且可控硅多使用在高压和高功耗的设备上，家庭普遍使用的是低压直流低功耗设备，不适合采用可控硅电路。而本申请利用二极管的单向导电性实现电源只能单方向流通，从而实现防电源反接导致的设备损坏；通过通用的电阻的分压、三极管和MOS管的开关特性就能实现高压输入的防护；其电路结构非常简单，无需使用IC、本很低，可靠性强；

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。