电源输入端的防反接电路及工控主机板的制作方法

1.本技术涉及电源控制的技术领域，特别是涉及一种工控主机板dc电源输入端的防反接电路。


背景技术：

2.机械式的防呆设计常应用于插头间的连接，来避免设备各个部件之间的连接错误，进而导致机械故障或者电路故障。其中，为了避免电源端口反接而导致的工控主机板内部元器件损坏，防呆式的机械结构在工控主机板的电源端口的连接中被广泛的使用。通过在工控主机板的dc电源输入端口和外部电源输出端口设置防呆式的机械结构，来避免因为操作人员疏忽大意而导致端口之间连接错误。
3.工控主机板的电源输入端口与外部电源输出端口之间的防呆设计虽然能在一定程度上避免反接的发生，但是也存在一些不足。由于工控主机板的电源端口本身的机械强度不高，当操作人员使用的力气很大时，防呆设计将无法发挥作用，导致外部电源输出端口与工控主机板的电源输入端口之间反接。在反接的情况下，工控主机板的电源输入端负极与外部电源输出端正极相连接，导致电源短路放电，进而引起工控主机板上的元器件被烧坏。
4.目前，亟需一种工控主机板dc电源输入端的防反接电路来解决上述问题。


技术实现要素：

5.本技术提供一种dc电源输入端的防反接电路及工控主机板，以解决工控主机板的电源输入端负极与外部电源输出端正极相连接的情况下，导致电源短路放电，进而引起工控主机板上的元器件被烧坏的问题。
6.本技术第一方面提供一种dc电源输入端的防反接电路，应用于工控主机板中，所述电路包括dc端子正极、dc端子负极、场效应管、第一电阻器、第二电阻器；所述dc端子正极的一端与所述第一电阻器的一端耦接；所述第一电阻器的另一端与所述场效应管的栅极耦接，所述第一电阻器的另一端还与所述第二电阻器的一端耦接；所述第二电阻器的另一端与所述场效应管的源极耦接；所述dc端子负极的一端与所述场效应管的漏极耦接；所述dc端子正极的一端与电源第一输入端耦接；所述场效应管的源极与电源第二输入端耦接。
7.采用上述技术方案，在工控主机板的dc电源输入端与外部电源端口反接时，避免工控主机板的dc电源输入端的负极与电源正极导通而引起工控主机板上的元器件被烧坏。设置调压电阻，通过电阻分压来调节输入场效应管栅极的电压，避免外部电源正极电压大于场效应管的栅极能承受的最大电压时，导致场效应管损坏。
8.在一种可能的实施方式中，所述第二电阻器用于调节输入所述场效应管的栅极的电压。
9.在一种可能的实施方式中，所述场效应管用于控制所述电源第二输入端与所述dc端子负极之间的通断。
10.在一种可能的实施方式中，所述dc端子正极和所述dc端子负极用于向工控主机板的内部电路供电。
11.在一种可能的实施方式中，所述电源第一输入端为电源正极，所述电源第二输入端为电源负极。
12.在一种可能的实施方式中，所述电源第二输入端为电源正极，所述电源第一输入端为电源负极。
13.在一种可能的实施方式中，所述电路还包括第一二极管；所述第一二极管的正极与所述第二电阻器的另一端耦接，所述第一二极管的负极与所述场效应管的源极耦接。通过在第二电阻器与场效应管的源极之间设置二极管，来避免在发生反接时，外部电源输入端与接地端通过第一电阻器与第二电阻器导通。
14.本技术第二方面提供一种工控主机板，包括上述任意一项所述的防反接电路。
15.与相关技术相比，本技术的有益效果是：在工控主机板的dc电源输入端与外部电源端口反接时，避免工控主机板的dc电源输入端的负极与电源正极导通而引起工控主机板上的元器件被烧坏。设置调压电阻，通过电阻分压来调节输入场效应管栅极的电压，避免外部电源正极电压大于场效应管的栅极能承受的最大电压时，导致场效应管损坏。避免发生反接时，外部电源输入端与接地端通过第一电阻器与第二电阻器导通而发热。
附图说明
16.图1是本技术实施例提供的一种相关技术的电路结构示意图；
17.图2是本技术实施例提供的一种相关技术的反接电路结构示意图；
18.图3是本技术实施例提供的一种dc电源输入端的防反接电路的原理示意图；
19.图4是本技术实施例提供的一种dc电源输入端的防反接电路的电路原理示意图；
20.图5是本技术实施例提供的一种dc电源输入端的防反接电路的电路原理示意图。
21.附图标记：dc端子正极 vin+； dc端子负极 vin-；场效应管 q1；第一电阻器 r1；第二电阻器 r2；接地端 gnd；第一二极管 d1。
具体实施方式
22.为了使本技术领域的人员更好地理解本说明书中的技术方案，下面将结合本说明书实施例中的附图，对本说明书实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。
23.此外，本技术说明书中的术语“第一”、“第二”以及“第三”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序，可以明示或者隐含地包括一个或者多个该特征。
24.图1为本技术实施例提供的一种相关技术的原理示意图，如图1所示，当工控主机板dc电源输入端与外部电源端口之间存在发防呆式的机械结构时，操作人员能够在一定程度避免电源反接。但是，如图2所示，由于工控主机板dc电源输入端口的机械强度不高，当工控主机板dc电源输入端与外部电源端口之间受到较大压力时，防呆式的机械结构不能完全的避免电源反接的问题。导致实际电路中存在如图2中所示的情况出现。dc电源输入端的负极vin-与外部电源正极直接相连时，外部电源短路。将引起放电火花，放电火花可能导致电源及工控主机板上元器件烧坏。本技术实施例中外部电源负极为接地端gnd。
25.本技术提供一种dc电源输入端的防反接电路，如图3所示，防反接电路电路包括dc端子正极vin+、dc端子负极vin-、场效应管q1、第一电阻器r1、第二电阻器r2；dc端子正极vin+的一端与第一电阻器r1的一端耦接；第一电阻器r1的另一端与场效应管q1的栅极耦接，第一电阻器r1的另一端还与第二电阻器r2的一端耦接；第二电阻器r2的另一端与场效应管q1的源极耦接；dc端子负极vin-的一端与场效应管q1的漏极耦接；dc端子正极vin+的一端与电源第一输入端耦接；场效应管q1的源极与电源第二输入端耦接。
26.本技术实施例在dc电源输入端与外部电源正确连接时，电路运行的原理如下：如图3所示，正确连接时，电源第一输入端为外部电源正极、电源第二输入端为接地端。此时，电源第一输入端向dc端子正极vin输出电压。同时经第一电阻器r1与第二电阻器r2分压后，电源第一输入端向场效应管q1的栅极输出高电位信号，使得场效应管q1的源极与漏极导通，导通后的场效应管使得dc端子负极vin-与电源第二输入端导通。电流经电源第一输入端、dc端子正极vin+、内部电路、dc端子负极vin-、场效应管q1以及电源第二输入端形成回路，使得工控主机板能够正常工作。
27.本技术实施例在dc电源输入端与外部电源反接时，电路运行的原理如下：如图4所示，反接时，电源第一输入端为接地端，电源第二输入端为外部电源正极。由于电源第一输入端为接地端，使得电源第一输入端无法向dc端子正极vin+输出电压。同时，电源第一输入端向场效应管q1的栅极输出低电位信号，场效应管q1的源极与漏极无法导通。使得电源第二输入端与dc端子负极vin-无法导通。避免了工控主机板的dc电源输入端的负极与电源正极导通而引起工控主机板上的元器件被烧坏。
28.在一种可能的实施方式中，如图5所示，电路还包括第一二极管d1；第一二极管d1的正极与第二电阻器r2的另一端耦接，第一二极管r1的负极与场效应管q1的源极耦接。通过在第二电阻器r2与场效应管q1的源极之间设置第一二极管d1，来避免在发生反接时，外部电源输入端与接地端通过第一电阻器r1与第二电阻器r2导通。
29.图5的电路原理在dc电源输入端与外部电源正确连接时，可以参见上述。在反接时，由于第一二极管d1反向截止功能，在避免了工控主机板的dc端子负极vin-与外部电源输入端导通的同时，也避免了外部电源输入端通过第一电阻器r1与第二电阻器r2与接地端gnd导通，使得第一电阻器r1与第二电阻器r2发热。
30.在一种可能的实施方式中，第二电阻器r2为可变电阻。
31.在一种可能的实施方式中，第二电阻器r2用于调节输入场效应管q1的栅极的电压。
32.在一种可能的实施方式中，场效应管q1用于控制电源第二输入端与dc端子负极vin-之间的通断。
33.在一种可能的实施方式中，dc端子正极vin+和dc端子负极vin-用于向工控主机板的内部电路供电。
34.在一种可能的实施方式中，电源第一输入端为电源正极，电源第二输入端为电源负极gnd。
35.在一种可能的实施方式中，电源第二输入端为电源正极，电源第一输入端为电源负极gnd。
36.本技术实施例还提供一种工控主机板，包括上述任意一项防反接电路。
37.通过上述实施例中的电路，本实用新型的申请能够产生以下有益效果：在工控主机板的dc电源输入端与外部电源端口反接时，避免工控主机板的dc电源输入端的负极与电源正极导通而引起工控主机板上的元器件被烧坏。设置调压电阻，通过电阻分压来调节输入场效应管栅极的电压，避免外部电源正极电压大于场效应管的栅极能承受的最大电压时，导致场效应管损坏。避免反接导致的电阻发热。
38.以上已经描述了本实用新型的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。