防反接电路及充电器的制作方法

1.本技术涉及电源安全领域，尤其涉及一种防反接电路及充电器。


背景技术：

2.现有的充电器容易出现正负极反接的情况，当出现正负极反接时，一旦与设备中形成回路，可能会对设备中的各个器件造成不可逆的损害。


技术实现要素：

3.本技术的主要目的在于提出一种防反接电路及充电器，旨在解决现有技术充电器反接造成设备损坏的问题。
4.为实现上述目的，本技术提供一种防反接电路，
5.所述防反接电路与电源电路和充电输出端口连接，所述充电输出端口用于将电源电路的电源信号输出给外部负载；所述防反接电路包括：检测电路、判断电路以及开关电路；其中：
6.所述检测电路，连接在所述充电输出端口的第一端子和所述充电输出端口的第二端子之间，并与所述判断电路连接，所述检测电路用于检测所述第一端子与所述第二端子的实际电极性，并在根据所述实际电极性生成第一电信号之后，将所述第一电信号输出至所述判断电路；
7.所述判断电路，与所述检测电路和所述开关电路连接，所述判断电路用于根据所述第一电信号判断所述充电输出端口是否与所述外部负载电极性反接，并根据判断结果输出第二电信号至所述开关电路；
8.所述开关电路，连接在所述充电输出端口与电源电路之间，并与所述判断电路连接，所述开关电路用于根据所述第二电信号导通或断开所述充电输出端口与所述电源电路之间的连接。
9.可选地，所述检测电路包括检测单元和隔离单元；所述检测单元分别与所述充电输出端口的正极和所述充电输出端口的负极连接，所述检测单元的输出端与所述隔离单元的输入端连接，所述隔离单元的输出端与所述判断电路的输入端连接；其中：
10.所述检测单元，用于检测并根据所述充电输出端口的第一端子与所述充电输出端口的第二端子的实际电极性，输出第三电信号至所述隔离单元；
11.所述隔离单元，用于根据所述第三电信号输出所述第一电信号至所述判断电路。
12.可选地，所述检测单元包括第一二极管、第一电阻以及第二电阻；其中：
13.所述第一二极管的负极通过所述第一电阻与所述充电输出端口的正极连接；所述第一二极管的正极通过所述第二电阻与所述充电输出端口的负极连接，所述第一二极管的正极还与所述隔离单元的输入端连接。
14.可选地，所述隔离单元包括光耦；其中：
15.所述光耦的正极与所述充电输出端口的负极连接，所述光耦的负极与所述检测单
元的输出端连接；所述光耦的集电极与所述判断电路的输入端连接，所述光耦的发射极接地。
16.可选地，所述判断电路包括比较器、第三电阻、第四电阻以及第一电容；其中：
17.所述比较器的同相输入端与所述检测电路的输出端连接，所述比较器的同相输入端还通过所述第三电阻与所述第一电源连接；
18.所述比较器的反相输入端与第二电源连接；
19.所述比较器的输出端通过所述第四电阻与所述开关电路的控制端连接；
20.所述比较器的电源端连接所述第一电源，所述比较器的电源端还通过所述第一电容接地，所述比较器的接地端接地。
21.可选地，所述判断电路还包括电解电容以及第二二极管；其中：
22.所述电解电容的正极与所述比较器的同相输入端连接，所述电解电容的正极还连接所述第二二极管的正极，所述第二二极管的负极连接所述第一电源；所述电解电容的负极接地。
23.可选地，所述开关电路包括开关管、继电器、第三二极管、第五电阻以及第六电阻；其中：
24.所述开关管的控制端与所述第三二极管的负极连接，所述第三二极管的正极通过所述第五电阻与所述判断电路的输出端连接，所述开关管的控制端还通过所述第六电阻接地；
25.所述开关管的输入端通过所述继电器的线圈与第三电源连接，所述开关管的输出端接地；
26.所述继电器的一组常开触点连接在所述充电输出端口与电源电路之间。
27.可选地，所述防反接电路还包括指示电路，所述指示电路包括发光二极管以及第七电阻；其中：
28.所述发光二极管的正极通过所述第七电阻与所述判断电路的输出端连接；所述发光二极管的负极接地。
29.可选地，所述防反接电路还包括处理电路，所述处理电路包括控制芯片、第四二极管以及第五二极管，其中：
30.所述控制芯片的输出端连接所述第四二极管的负极，所述第四二极管的正极连接所述开关电路的控制端；所述控制芯片的输出端还与所述第五二极管的正极连接，所述第五二极管的负极与第三电源连接。
31.此外，为实现上述目的，本技术还提供一种充电器，所述充电器包括：电源电路、充电输出端口以及如上所述的防反接电路，所述防反接电路连接在所述电源电路和所述充电输出端口之间。
32.本技术提出的一种防反接电路及充电器，所述防反接电路包括检测电路、判断电路以及开关电路。通过根据充电输出端口的正负极性来判断充电输出端口是否反接，进而在充电输出端口反接时及时断开电源电路的输出，以保证设备的用电安全。
附图说明
33.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现
有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
34.图1为本技术防反接电路一实施例的结构示意图；
35.图2为本技术防反接电路另一实施例的结构示意图；
36.图3为本技术防反接电路应用在图2实施例中的电路结构图。
37.本技术目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
38.附图标号说明：
39.标号名称标号名称100检测电路r1～r7第一电阻～第七电阻110检测单元d1～d5第一二极管～第五二极管120隔离单元c1第一电容200判断电路c2电解电容300开关电路q1开关管400指示电路u1光耦500处理电路u2比较器k1继电器led1发光二极管v+第一电源3v3第三电源vref第二电源
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具体实施方式
40.应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
41.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
42.需要说明，本技术实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后......)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
43.另外，在本技术中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本技术要求的保护范围之内。
44.本技术提供一种防反接电路，可以应用于充电器等供电设备中。请参见图1，图1为本技术防反接电路一实施例的结构示意图。在该实施例中，防反接电路与电源电路和充电输出端口连接，充电输出端口用于将电源电路的电源信号输出给外部负载；防反接电路包括检测电路100、判断电路200以及开关电路300；其中：
45.检测电路100，连接在充电输出端口的第一端子和充电输出端口的第二端子之间，并与判断电路200连接，检测电路100用于检测第一端子与第二端子的实际电极性，并在根据实际电极性生成第一电信号之后，将第一电信号输出至判断电路200；
46.判断电路200，与检测电路100和开关电路300连接，判断电路200用于根据第一电信号判断充电输出端口是否与外部负载电极性反接，并根据判断结果输出第二电信号至开关电路300；
47.开关电路300，连接在充电输出端口与电源电路之间，并与判断电路200连接，开关电路300用于根据第二电信号导通或断开充电输出端口与电源电路之间的连接。
48.充电器中包括电源电路与充电输出端口，电源电路与充电输出端口通过防反接电路连接。
49.在充电输出端口与外部负载(例如电池)接通时，检测电路100对充电输出端口的极性连接进行检测，并根据检测结果发送第一电信号至判断电路200；判断电路200在接收到第一电信号之后，将第一电信号与预设反接条件进行比较，当第一电信号满足预设反接条件时，则认为充电输出端口的正负极反接，当第一电信号不满足预设反接条件时，则认为充电输出端口未反接；根据充电输出端口是否反接的比较结果发送第二电信号至开关电路300；开关电路300在接收到表征充电输出端口反接的第二电信号时，断开充电输出端口与电源电路的连接，开关电路300在接收到表征充电输出端口未反接的第二电信号时，导通充电输出端口与电源电路的连接。
50.本实施例通过根据充电输出端口的正负极性来判断充电输出端口是否反接，进而在电源电路反接时及时断开电源输出，以保证设备的用电安全。
51.进一步地，参见图2，检测电路100包括检测单元110和隔离单元120；检测单元110分别与充电输出端口的正极和充电输出端口的负极连接，检测单元110的输出端与隔离单元120的输入端连接，隔离单元120的输出端与判断电路200的输入端连接；其中：
52.检测单元110，用于检测并根据充电输出端口的第一端子与充电输出端口的第二端子的实际电极性输出第三电信号至隔离单元120；
53.隔离单元120，用于根据第三电信号输出第一电信号至判断电路200。
54.在电源电路与充电输出端口接通时，检测单元110对电源电路与充电输出端口的极性连接进行检测，并根据检测结果发送第三电信号至隔离单元120，隔离单元120在根据第三电信号发送对应的第一电信号至判断电路200。
55.通过设置隔离单元120进行电气隔离，使得能够提高的电路的抗干扰性。
56.进一步地，参见图3，检测单元110包括第一二极管d1、第一电阻r1以及第二电阻r2；其中：
57.第一二极管d1的负极通过第一电阻r1与充电输出端口的正极连接；第一二极管d1的正极通过第二电阻r2与充电输出端口的负极连接，第一二极管d1的正极还与隔离单元120的输入端连接。
58.隔离单元120包括光耦u1；其中：
59.光耦u1的正极与充电输出端口的负极连接，光耦u1的负极与检测单元110的输出端连接；光耦u1的集电极与判断电路200的输入端连接，光耦u1的发射极接地。
60.当充电输出端口未反接时，第一二极管d1反向与充电输出端口正极串联，此时第
一二极管d1截止，光耦u1的负极通过第二电阻r2与充电输出端口的负极连接，光耦u1内部的发光二极管led1两端电压相同，光耦u1截止，输出高电平信号至判断电路200；
61.当充电输出端口反接时，第一二极管d1正向与充电输出端口正极串联，此时第一二极管d1导通，光耦u1的正极与电池的正极连接，光耦u1的负极通过第二电阻r2与电池的正极连接，然而由于第二电阻r2与第一电阻r1的分压，导致光耦u1内部的发光二极管led1的正极电压大于负极电压，光耦u1导通，输出低电平信号至判断电路200。
62.进一步地，判断电路200包括比较器u2、第三电阻r3、第四电阻r4以及第一电容c1；其中：
63.比较器u2的同相输入端与检测电路100的输出端连接，比较器u2的同相输入端还通过第三电阻r3与第一电源v+连接；
64.比较器u2的反相输入端与第二电源vref连接；
65.比较器u2的输出端通过第四电阻r4与开关电路300的控制端连接；
66.比较器u2的电源端连接第一电源v+，比较器u2的电源端还通过第一电容c1接地，比较器u2的接地端接地。
67.第三电阻r3为上拉电阻，用于在比较器u2的同相输入端未接收到低电平信号时，将比较器u2的同相输入端钳制在高电平。
68.可选的，本实施例中的第一电源v+的电压高于第二电源vref的电压，例如第一电源v+为12v，第二电源vref为5v。应当理解的是，第一电源v+和第二电源vref可以为其他输出电压的电压，在此不做限制。
69.当充电输出端口未反接时，比较器u2的同相输入端接收到第一电源v+的电压信号，比较器u2的反相输入端接收到第二电源vref的电压信号，比较器u2的同相输入端电压大于反相输入端电压，比较器u2的输出端输出高电平；
70.当充电输出端口时，比较器u2的同相输入端接地，比较器u2的反相输入端接收到第二电源vref的电压信号，比较器u2的同相输入端电压小于反相输入端电压，比较器u2的输出端输出低电平；
71.第一电容c1为滤波电容。
72.判断电路200还包括电解电容c2以及第二二极管d2；其中：
73.电解电容c2的正极与比较器u2的同相输入端连接，电解电容c2的正极还连接第二二极管d2的正极，第二二极管d2的负极连接第一电源v+；电解电容c2的负极接地。
74.电解电容c2起到延时导通的作用，通过调整第三电阻r3与电解电容c2的参数来调整延时导通的时间。具体地，在电源电路与充电输出端口连接时，由于电解电容c2的作用，使得比较器u2的同相输入端的电压无法快速上升，从而保证了在进行电源电路方向的自检时，避免电源电路与充电输出端口导通，保证电路的可靠性。
75.第二二极管d2用于在掉电时快速泄放电解电容c2中的电荷，以避免电解电容c2中电荷泄放不及时影响电路功能。
76.进一步地，开关电路300包括开关管q1、继电器k1、第三二极管d3、第五电阻r5以及第六电阻r6；其中：
77.开关管q1的控制端与第三二极管d3的负极连接，第三二极管d3的正极通过第五电阻r5与判断电路200的输出端连接，开关管q1的控制端还通过第六电阻r6接地；
78.开关管q1的输入端通过继电器k1的线圈与第三电源3v3连接，开关管q1的输出端接地；
79.继电器k1的一组常开触点连接在充电输出端口与电源电路之间。
80.开关管q1可以为三极管或mos管等，可以根据实际需要进行选择。本实施例中以开关管q1为三极管进行说明，开关管q1的控制端为三极管的基极，开关管q1的输入端为三极管的集电极，开关管q1的输出端为三极管的发射极。
81.本实施例中的三极管为高压三极管，在截止时会产生漏电流，第三二极管d3用于防止漏电流影响其它电路。
82.第六电阻r6为下拉电阻，用于在三极管的基极未接收到高电平信号时，将三极管的基极钳制在低电平。
83.当充电输出端口未反接时，三极管的基极接收高电平，此时三极管导通，继电器k1的线圈通电，继电器k1的常开触点闭合，导通电源电路与充电输出端口之间的连接；
84.当充电输出端口反接时，三极管的基极接收低电平，此时三极管关断，继电器k1的线圈不通电，继电器k1的常开触点断开，断开电源电路与充电输出端口之间的连接。
85.本实施例能够合理地根据充电输出端口的连接状态来控制电源电路与充电输出端口的到导通或断开。
86.进一步地，防反接电路还包括指示电路400，指示电路400包括发光二极管led1以及第七电阻r7；其中：
87.发光二极管led1的正极通过第七电阻r7与判断电路200的输出端连接；发光二极管led1的负极接地。
88.发光二极管led1的导通逻辑与三极管的导通逻辑一致，从而能够通过发光二极管led1表征充电输出端口的连接状态。
89.具体地，当充电输出端口未反接时，发光二极管led1的正极接收高电平，发光二极管led1导通点亮；具体地，当充电输出端口反接时，发光二极管led1的正极接收低电平，发光二极管led1截止熄灭。
90.本实施例能够使得用户实时通过发光二极管led1的发光状态了解充电输出端口的连接状态。
91.进一步地，防反接电路还包括处理电路500，处理电路500包括控制芯片、第四二极管d4以及第五二极管d5，其中：
92.控制芯片的输出端连接第四二极管d4的负极，第四二极管d4的正极连接开关电路300的控制端；控制芯片的输出端还与第五二极管d5的正极连接，第五二极管d5的负极与第三电源3v3连接。
93.控制芯片用于在出现其它电路故障或接收到用户发送的断电信号时，控制电源电路与充电输出端口断开；
94.控制芯片经第四二极管d4输出低电平时，三极管的基极为低电平，三极管关断继电器k1的线圈不通电，继电器k1的常开触点断开，断开电源电路与充电输出端口之间的连接。
95.第五二极管d5用于对控制芯片的输出端进行钳位，以防止后端电路异常时产生超过控制芯片的最大工作电压，从而损坏控制芯片。
96.本实施例能够提供额外的电源电路连接的控制方法。
97.本技术还保护一种充电器，充电器包括：电源电路、充电输出端口以及防反接电路，防反接电路连接在电源电路和充电输出端口之间，该防反接电路的结构可参照上述实施例，在此不再赘述。理所应当地，由于本实施例的充电器采用了上述防反接电路的技术方案，因此该充电器具有上述防反接电路所有的有益效果。
98.需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个......”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。上述本技术实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
99.以上所述实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的精神和范围，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均应包含在本技术的保护范围之内。