一种基于N‑MOSFET的直流输入防反接电路的制作方法

本实用新型涉及直流输入保护，特别涉及一种基于N-MOSFET的直流输入防反接电路。

背景技术：

为了较大程度上提高产品的抗风险生存能力，当前业界对需要直流供电的电子产品普遍会加入输入极性反接保护电路(直流供电的大功率设备通常会在逻辑控制电路的输入端口加入该电路)，尤其在由下游制造商安装配线的情况下。而为了降低材料成本和设计复杂度，一般的产品都会采用二极管串入输入母线的方案。这种方案有个致命的缺陷，就是功率损耗较大，特别是在输入电流较大的电路系统中尤为突出，发热量很可观。损耗的增加，除了会带来能源的浪费，还会给产品的可靠性和寿命带来较大的负面影响。即使有的工程师选择了管压降较低的肖特基二极管，但还是不能改变即使是数安培的电流所产生的损耗带来的尴尬。

另外，鉴于上述方案在较大电流时的损耗问题，有的产品采用了在直流输入端保险丝之后，于正负母线上反向并联一颗或数颗二极管的方式。在输入极性反接时，快速熔断保险丝，从而达到保护作用。此方案的主要缺点有：多颗二极管比较占空间（尤其在保险丝熔断电流较大时）、保险丝的更换操作会带来很大的维护成本（若为易更换保险丝方案，空间结构方面也较为麻烦）。

技术实现要素：

本实用新型目的是：提供一种基于N-MOSFET的可靠性高、功耗低、免维护且成本和复杂程度均较能被接受的直流输入防反接电路。

本实用新型的技术方案是：

一种基于N-MOSFET的直流输入防反接电路，包括在直流输入端口处正极母线上串联的一颗N沟道增强型场效应管N-MOSFET，所述直流输入的电流方向由N-MOSFET的源极指向漏极，所述N-MOSFET的栅极连接有栅极驱动电源。

优选的，所述N-MOSFET的漏源耐压V_DS高于直流输入最高电压设定的一定裕量。

优选的，所述N-MOSFET的导通阻抗R_DS(ON)在系统最大输入电流时产生的功率损耗低于设定值。

优选的，所述栅极驱动电源包括依次串联构成回路的耦合电感L1-D、整流二极管D3、电阻R15和稳压二极管Z1，以及与稳压二极管Z1并联的电容C14，所述稳压二极管Z1的阳极连接直流输入端口，阴极连接N-MOSFET的栅极；所述耦合电感L1-D与其他电源上的耦合电感L1-A互感耦合。

本实用新型的优点是：

本实用新型所揭示的基于N-MOSFET的直流输入防反接电路，在设计合理的情况下，能有效的实现输入极性反接保护，且不会产生需要维护的损坏，在较大电流时所产生的功率损耗相对于串入二极管方案的损耗要小得多，对电路系统的正常工作影响很小。

附图说明

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述：

图1为本实用新型所述的基于N-MOSFET的直流输入防反接电路的原理图；

图2位本实用新型实施例中基于N-MOSFET的直流输入防反接电路的原理图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型所揭示的基于N-MOSFET的直流输入防反接电路，包括在直流输入端口处正极母线J1-4上串联的一颗N沟道增强型场效应管N-MOSFET Q2，所述直流输入的电流方向由N-MOSFET的源极指向漏极，所述N-MOSFET的栅极连接有栅极驱动电源。所述栅极驱动电源包括依次串联构成回路的耦合电感L1-D、整流二极管D3、电阻R15和稳压二极管Z1，以及与稳压二极管Z1并联的电容C14、电阻R7，所述稳压二极管Z1的阳极连接直流输入端口，阴极连接N-MOSFET的栅极；所述耦合电感L1-D与其他电源上的耦合电感L1-A互感耦合。本方案即使在系统启动初始阶段还没能给N-MOSFET提供有效的驱动时，N-MOSFET内部固有的寄生体二极管也能正向导通以满足系统启动的供电需求。系统得电启动后，便能驱动N-MOSFET导通，以显著降低该器件的导通阻抗。而在输入极性反接时，体二极管处于反向截止状态，且此时电路系统一般不会产生有效的驱动来打开MOSFET，从而达成反极性保护的目的。

本实用新型需要满足的技术指标，所述N-MOSFET的漏源耐压VDS高于直流输入最高电压设定的一定裕量。所述N-MOSFET的导通阻抗R_DS(ON)在系统最大输入电流时产生的功率损耗低于设定值，满足设计要求（包括MOSFET封装限制以及系统的散热条件）。

如图2所示，为某新型直流无刷电机控制器中，逻辑电路钥匙开关KSI处使用的输入反极性保护电路。该电路中选用了英飞凌公司的N沟道增强型MOSFET(型号：BSC190N12NS3)Q21。这是一颗在驱动电压为10V、漏极电流为39A时，导通电阻为19mΩ的TDSON-8扁平封装MOSFET。栅极驱动电源包括依次串联构成回路的耦合电感L3-A、整流二极管D26、电阻R101和稳压二极管D38，以及与稳压二极管D38并联的电容C86、C115、电阻R128，在实际操作中功耗完全满足设计要求且保护性能可靠。

上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型主要技术方案的精神实质所做的修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。