一种充电器及其防反接保护电路的制作方法

1.本实用新型涉及电源充电技术领域，尤其涉及一种充电器及其防反接保护电路。


背景技术：

2.电源存在正、负极之分，电池也存在正、极之分，在实际使用中，存在有正、负极接反的可能性，一旦电池的正、负极接反，可能会造成电池和充电器被损坏。
3.目前，为了防止电池反接损坏电池，常用的方法是串接二极管或保险丝，但是串接二极管只能用在电流较小的场合，而换接保险丝和保险丝安装都比较繁琐，且这些方法无法保护充电器自身。


技术实现要素：

4.本实用新型提供了一种充电器及其防反接保护电路，以解决充电器不能同时防反接保护电池和充电器的问题。
5.根据本实用新型的一方面，提供了一种充电器防反接保护电路，包括：电压转换电路、第一开关、第一电阻、第一输入极、第二输入极、第一输出极、第二输出极和控制器；
6.所述电压转换电路包括第一输入端、第二输入端、第一输出端和第二输出端；所述第一输入极与所述第一输入端电连接，所述第二输入极与所述第二输入端电连接；所述第一开关和所述第一电阻串联连接于所述第一输出端与所述第一输出极之间；所述第二输出极与所述第二输出端电连接；
7.所述控制器包括第一采集端、第二采集端和第一控制信号输出端；所述第一采集端与所述第一输出极电连接；所述第二采集端与所述第二输出极电连接；所述第一控制信号输出端与所述第一开关的控制端电连接。
8.可选的，所述电压转换电路包括变压器；
9.所述变压器包括初级线圈和次级线圈；所述初级线圈的第一端为所述第一输入端，所述初级线圈的第二端为所述第二输入端；所述次级线圈的第一端为所述第一输出端，所述次级线圈的第二端为所述第二输出端。
10.可选的，所述第一开关包括第一晶体管和第一分压电阻；
11.所述第一控制信号输出端通过所述第一分压电阻与所述第一晶体管的栅极电连接；
12.所述第一晶体管的第一极与第一输出极电连接；所述第一晶体管的第二极与所述第一输出端电连接。
13.可选的，所述控制器包括单片机。
14.可选的，还包括：第二开关；
15.所述第二开关与所述第一电阻并联连接；
16.所述控制器还包括第二控制信号输出端；所述第二控制信号输出端与所述第二开关的控制端电连接。
17.可选的，所述第二开关包括第二晶体管和第二分压电阻；
18.所述第二控制信号输出端通过所述第二分压电阻与所述第二晶体管的栅极电连接；
19.所述第二晶体管的第一极与第一输出极电连接；所述第二晶体管的第二极与所述第一输出端电连接。
20.可选的，还包括：充放电电路；
21.所述充放电电路包括第一充电端、第二充电端、第一放电端和第二放电端，所述第一充电端与所述第一输出端电连接，所述第二充电端与所述第二输出端连接，所述第一放电端与所述第一输出极电连接，所述第二放电端与所述第二输出极电连接。
22.可选的，所述充放电电路包括第一电容；
23.所述第一电容的第一电极板分别与所述第一输出端和所述第一输出极电连接；所述第一电容的第二电极板分别与所述第二输出端和所述第二输出极电连接。
24.可选的，还包括：第二电阻；
25.所述第二电阻与所述第一开关和所述第一电阻共同串联连接于所述第一输出端与所述第一输出极之间。
26.根据本实用新型的另一方面，提供了一种充电器，包括上述的充电器防反接保护电路。
27.本实用新型实施例的技术方案，本实用新型实施例提供的充电器防反接保护电路，控制器可通过第一采集端和第二采集端采集第一输出极和第二输出极的电信号，并确定第一输出极和第二输出极之间的连接情况；控制器可根据不同的连接情况控制第一开关的通/断，以保护充电器防反接保护电路和第一输出极和第二输出极连接的电池或用电负载；第一电阻还可以分摊第一开关两端的应力电压，并限制流经第一开关的电流，保护第一开关不被损坏。
28.应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本实用新型的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本实用新型的范围。本实用新型的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
29.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将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，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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获得其他的附图。
30.图1为本实用新型实施例提供的一种充电器防反接保护电路的结构示意图；
31.图2为本实用新型实施例提供的又一种充电器防反接保护电路的结构示意图；
32.图3为本实用新型实施例提供的又一种充电器防反接保护电路的结构示意图；
33.图4为本实用新型实施例提供的又一种充电器防反接保护电路的结构示意图；
34.图5为本实用新型实施例提供的一种充电器的结构示意图。
具体实施方式
35.为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，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，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。
36.需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
37.图1为本实用新型实施例提供的一种充电器防反接保护电路的结构示意图，参考图1，充电器防反接保护电路包括电压转换电路110、第一开关50、第一电阻r1、第一输入极10、第二输入极20、第一输出极30、第二输出极40和控制器120。电压转换电路110包括第一输入端1、第二输入端2、第一输出端3和第二输出端4；第一输入极10与第一输入端1电连接，第二输入极20与第二输入端2电连接；第一开关50和第一电阻r1串联连接于第一输出端3与第一输出极30之间；第二输出极40与第二输出端4电连接。控制器120包括第一采集端13、第二采集端14和第一控制信号输出端21；第一采集端13与第一输出极30电连接；第二采集端13与第二输出极40电连接；第一控制信号输出端21与第一开关50的控制端53电连接。
38.其中，第一输入极10和第二输入极20可与外部电源电连接，第一输入极10可连接外部电源的正极或负极，第二输入极20可连接外部电源的负极或正极。第一输出极30和第二输出极40可与电池或用电负载电连接，第一输出极30可连接电池或用电负载的正极或负极，第二输入极20可连接电池或用电负载的负极或正极。为便于理解和描述，本实用新型实施例均以第一输入极10与外部电源的负极电连接，第二输入极20与外部电源的正极电连接，第一输出极30与电池或用电负载的负极电连接，第二输出极40与电池或用电负载的正极电连接为例进行说明。
39.示例性的，电压转换电路110可以将第一输入端1和第二输入端2的电信号转换为第一输出端3和第二输出端4的较高电位或较低电位的电信号，由此可将第一输入极10和第二输入极20的电信号转换为较高电位或较低电位的电信号输出至第一输出极30和第二输出极40。第一采集端13可采集第一输出极30的电信号信息，第二采集端14可采集第二输出极40的电信号信息，控制器120可根据第一采集端13采集的电信号信息和第二采集端14采集的电信号信息确定第一输出极30和第二输出极40的连接情况，例如正常连接、短路、空载、反接等情况。当第一输出极30和第二输出极40之间正常连接时，控制器120可通过第一控制信号输出端21输出第一控制信号至第一开关50的控制端53，使得第一开关50的第一端51和第二端52导通，使得第一输入极10和第二输入极20的电信号可经电压转换电路110成功输出至第一输出极30和第二输出极40，外部电源可为电池正常供电。当第一输出极30和第二输出极40之间短路时，控制器120可通过第一控制信号输出端21输出第一控制信号至
第一开关50的控制端53，使得第一开关50的第一端51和第二端52截止，保护充电器防反接保护电路不被损坏。当第一输出极30和第二输出极40之间空载时，控制器120仍可控制第一开关50的第一端51和第二端52导通。当第一输出极30和第二输出极40之间反接时，控制器120控制第一开关50的第一端51和第二端52截止；在第一开关50的第一端51和第二端52截止时，第一电阻r1可分摊第一开关50的第一端51和第二端52承受的部分应力电压，并限制流经第一开关50的电流，保护第一开关50不被损坏，其中，应力电压为来自第一输入极10和第二输入极20的电压差与反接后的第一输出极30和第二输出极40的电压差之和。
40.可选的，控制器120包括但不限于单片机、微处理器、微控制器等。可以理解的是，控制器120的第一控制信号输出端21可输出不同电位的电信号，在本实施例中均可称作第一控制信号。
41.本实用新型实施例提供的充电器防反接保护电路，控制器可通过第一采集端和第二采集端采集第一输出极和第二输出极的电信号，并确定第一输出极和第二输出极之间的连接情况；控制器可根据不同的连接情况控制第一开关的通/断，以保护充电器防反接保护电路和第一输出极和第二输出极连接的电池或用电负载；第一电阻还可以分摊第一开关两端的应力电压，并限制流经第一开关的电流，保护第一开关不被损坏。
42.可选的，图2为本实用新型实施例提供的又一种充电器防反接保护电路的结构示意图，参考图2，电压转换电路110包括变压器；变压器包括初级线圈111和次级线圈112；初级线圈111的第一端为第一输入端1，初级线圈111的第二端为第二输入端2；次级线圈112的第一端为第一输出端3，次级线圈112的第二端为第二输出端4。
43.其中，初级线圈111可直接与外部电源电连接，次级线圈112可与电池或用电负载电连接。当初级线圈11内的电流发生变化时，次级线圈112内的磁通可发生变化，并产生感应电动势或感应电流，通过调整初级线圈111和次级线圈112的参数可改变第一输入端1和第二输入端2的电信号与第一输出端3和第二输出端4的电信号之间的关系。
44.可选的，继续参考图2，第一开关50包括第一晶体管q2和第一分压电阻r45；第一控制信号输出端21通过第一分压电阻r45与第一晶体管q2的栅极电连接；第一晶体管q2的第一极与第一输出极30电连接；第一晶体管q2的第二极与第一输出端3电连接。
45.示例性的，以第一晶体管q2为n型mos管为例，n型mos管的栅极通过第一分压电阻r45与第一控制信号输出端21电连接，n型mos管的漏极与第一输出极30电连接，n型mos管的源极通过第一电阻r1与第一输出端3电连接。当第一控制信号输出端21输出高电平的电信号时，第一晶体管q2的第一极和第二极导通；当第一控制信号输出端21输出低电平的电信号时，第一晶体管q2的第一极和第二极截止。第一分压电阻r45可起到分压作用，并减缓第一晶体管q2的栅极电位降低的速度，保护第一晶体管q2。
46.可选的，图3为本实用新型实施例提供的又一种充电器防反接保护电路的结构示意图，参考图3，充电器防反接保护电路还包括第二开关60，第二开关60与第一电阻r1并联连接。控制器120还包括第二控制信号输出端22，第二控制信号输出端22与第二开关60的控制端63电连接。
47.示例性的，在控制器120确定第一输出极30和第二输出极40之间为正常连接时，第一控制信号输出端21可输出第一控制信号至第一开关50的控制端53，第二控制信号输出端22可输出第二控制信号至第二开关60的控制端63，使得第一开关50和第二开关60均导通，
使得第一输入极10和第二输入极20的电信号可经电压转换电路110成功输出至第一输出极30和第二输出极40，外部电源可为电池正常供电，同时，第一电阻r1被旁路，可降低充电器防反接保护电路的损耗。当第一输出极30和第二输出极40之间短路时，控制器120可控制第一开关50和第二开关60均截止，保护充电器防反接保护电路及电池或用电负载不被损坏。当第一输出极30和第二输出极40之间空载时，控制器120可控制第一开关50导通，第二开关60截止，若在该状态下检测到第一输出极30和第二输出极40之间反接，可控制第一开关50截止。由于从检测出第一输出极30和第二输出极40之间反接到第一开关50截止有一定时间的滞后，第一电阻r1可在第一开关50截止之前起到限制电流的作用，从而保护第一开关50不被损害，起到保护充电器防反接保护电路的作用。可以理解的是，控制器120的第二控制信号输出端22可输出不同电位的电信号，在本实施例中均可称作第二控制信号。
48.可选的，继续参考图3，第二开关60包括第二晶体管q1和第二分压电阻r3；第二控制信号输出端22通过第二分压电阻r3与第二晶体管q1的栅极电连接；第二晶体管q1的第一极与第一输出极30电连接；第二晶体管q1的第二极与第一输出端3电连接。
49.示例性的，以第二晶体管q1为n型mos管为例，n型mos管的栅极通过第二分压电阻r3与第二控制信号输出端22电连接，n型mos管的漏极通过第一开关50与第一输出极30电连接，n型mos管的源极与第一输出端3电连接；第二晶体管q1的漏极和源极连接在第一电阻r1的两端。当第二控制信号输出端22输出高电平的电信号时，第二晶体管q1的第一极和第二极导通；当第二控制信号输出端22输出低电平的电信号时，第二晶体管q1的第一极和第二极截止。第二分压电阻r3可起到分压作用，并减缓第二晶体管q1的栅极电位降低的速度，保护第二晶体管q1。
50.可选的，图4为本实用新型实施例提供的又一种充电器防反接保护电路的结构示意图，参考图4，充电器防反接保护电路还包括充放电电路70，充放电电路70包括第一充电端71、第二充电端72、第一放电端73和第二放电端74，第一充电端71与第一输出端3电连接，第二充电端72与第二输出端4连接，第一放电端73与第一输出极30电连接，第二放电端74与第二输出极40电连接。
51.示例性的，在第一开关50和第二开关60导通的前期阶段，充放电电路70可存储电压转换电路110输出的电荷，并在第一开关50和第二开关60导通的后期阶段，充放电电路70可放电，将存储的电荷放出为第一输出极30和第四输出极40之间的电池或用电负载供电。
52.可选的，继续参考图4，充放电电路70包括第一电容c1；第一电容c1的第一电极板分别与第一输出端3和第一输出极30电连接；第一电容c1的第二电极板分别与第二输出端4与第二输出极40电连接。
53.示例性的，第一电容c1为电解电容，例如可以是可变电容。第一电容c1的第一电极板可直接与第一输出端3电连接，同时直接与第一输出极30电连接；第一电容c1的第二电极板可直接与第二输出端4电连接，同时通过第一电阻r1、第二开关60和第一开关50与第二输出极40电连接，且第一电容c1的第二电极板可接地。在第一开关50和第二开关60导通的前期阶段，第一电容c1没有存储电荷或存储电荷较少，第一电容c1两端的电压差为零或较小，第一输出电极30和第二输出电极40之间连接的电池或用电负载相当于短路，电压转换电路110的第一输出端3和第二输出端4为第一电容c1充电，随着第一电容c1存储的电荷增加，第一电容c1两端的电压差逐渐增大，第一电容c1中的电荷可为第一输出极30和第四输出极40
之间的电池或用电负载供电。
54.可选的，继续参考图4，充电器防反接保护电路还包括第二电阻r2，第二电阻r2与第一开关50和第一电阻r1共同串联连接于第一输出端3与第一输出极30之间，可在第一开关50和第二开关60均导通时，起到限流的作用，保护充电器防反接保护电路。
55.基于同样的思路，本实用新型实施例还提供一种充电器，图5为本实用新型实施例提供的一种充电器的结构示意图，参考图5，充电器包括本实用新型任意实施例所提供的充电器防反接保护电路，还包括第一电源接口01、第二电源接口02、第一充电接口03和第二充电接口04，其中，第一电源接口01可与第一输入极10电连接，第二电源接口02与第二输入极20电连接，第一充电接口03与第一输出极30电连接，第二充电接口04可与第二输出极40电连接。
56.本实用新型实施例提供的充电器，可以对连接的电池或用电负载起到反接保护，还可以保护充电器自身不被损坏。
57.本实用新型实施例所提供的充电器包括本实用新型任意实施例所提供的充电器防反接保护电路，具备相应的功能模块和有益效果。
58.应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本实用新型中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本实用新型的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。
59.上述具体实施方式，并不构成对本实用新型保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本实用新型的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型保护范围之内。