一种保护负载免受电池反接影响的方法及电路技术

本发明专利技术公开了一种保护负载免受电池反接影响的方法及电路，涉及电子器件技术领域，包括N型MOSFET Q1、P型MOSFET Q2、P型MOSFET Q3和N型MOSFET Q4，以及二极管D1、D2、D3和D4，Q1、Q2、Q3和Q4分别连接D1、D2、D3和D4；当安装的电池为正向时，Q1和Q4保持断开状态，导通的Q2和Q3将电池电压传输到负载端，极性为左负右正；当安装的电池为反向时，Q2和Q3保持断开状态，导通的Q4和Q1将电池电压传输到负载端，极性仍为左负右正；所述二极管D1、D2、D3和D4互连作为桥式连接。本发明专利技术结构简单，易集成到玩具、仪器仪表等插接板或核心板中。仪表等插接板或核心板中。仪表等插接板或核心板中。

【技术实现步骤摘要】
一种保护负载免受电池反接影响的方法及电路


[0001]本专利技术涉及电子器件
，具体地说是一种保护负载免受电池反接影响的方法及电路。

技术介绍

[0002]随着智能汽车、智能家居/电器、玩具等市场的爆炸式增长，作为配套件的电池模组的智能化、模块化、可快速更换性变得尤为关键，越来越引起人们的重视。此外，电池供电的设备，工控类的某些现场终端设备等，一般对外预留一个或多个供电接口。对于这些需要直流供电的设备，在设计时就要考虑到其电源接反的情况，否则一旦接反，轻则影响核心主板寿命，重则导致终端设备内部电路损坏，甚至发生爆炸。对此我们需要设计一种电池正反接情况下，都可以给核心板正常供电的电路。
[0003]目前，现有的电池正反接保护电路，其适用的电源电压相对较低，范围有局限(一般20V以下)，并且内部电阻略高，因此只能用于电流负荷较小(mA级)的产品。现有技术难以满足大电压、大电流、大负载的要求，并最终影响整个系统的性能。

技术实现思路

[0004]本专利技术的技术任务是针对以上不足之处，提供一种保护负载免受电池反接影响的方法及电路，结构简单，易集成到玩具、仪器仪表等插接板或核心板中，实现不论电池在其底座中的方向如何，该设备均可正常工作，且不会损伤仪器中核心板上的其他器件。
[0005]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0006]一种保护负载免受电池反接影响的方法，包括N型MOSFETQ1、P型MOSFETQ2、P型MOSFETQ3和N型MOSFETQ4，以及二极管D1、D2、D3和D4，Q1、Q2、Q3和Q4分别连接D1、D2、D3和D4；
[0007]当安装的电池为正向时，正极电压通过D2施加到P型MOSFETQ2的源极，同时Q2的栅极与电池的负极电位相连，此时Q2处于导通状态；负极电压通过D3连接到N型MOSFETQ3的源极，Q3的栅极与电池的正极电位相连，此时Q3处于导通状态；Q1和Q4保持断开状态，导通的Q2和Q3将电池电压传输到负载端，极性为左负右正；
[0008]当安装的电池为反向时，正极电压通过D4施加到P型MOSFETQ4的源极，同时Q4的栅极与电池的负极电位相连，此时Q4处于导通状态；负极电压通过D1连接到N型MOSFETQ1的源极，Q1的栅极与电池的正极电位相连，此时Q1处于导通状态；Q2和Q3保持断开状态，导通的Q4和Q1将电池电压传输到负载端，极性仍为左负右正；
[0009]所述二极管D1、D2、D3和D4互连作为桥式连接，当MOSFET无法工作时，二极管形成的整流桥仍可对输入电压进行整流，从而为负载提供正确极性的供电电压。
[0010]该方法通过控制电路和保护电路的设计，利用MOSFET技术保护负载电路免受电池反接的影响。该方法利用MOS管作为核心器件，电路简单，成本小，作用大；该方法中，供电电池无论处于哪种向时，总有两个MOSFET处于放大导通状态，将电池的电压传送到负载。
[0011]优选的，Q2和Q4的栅极均通过电阻R2与电池的负极电位相连。
[0012]优选的，Q3和Q1的栅极均通过电阻R1与电池的正极电位相连。
[0013]进一步的，所述电阻R1/R2用于限流，使负载两端阻抗一致；电阻值的计算方式如下：
[0014]R＝(V
bat
‑
R
ds
‑
on
×
I
load
‑
V
zen
)/I
zen
[0015]其中：V
bat
为电池电压，R
ds
‑
on
为MOSFET的导通电阻，I
load
为负载端的电流，V
zen
为瞬态电压抑制器的反向击穿电压，I
zen
为瞬态电压抑制器的工作电流。
[0016]优选的，该方法还包括瞬态电压抑制器TVS1、TVS2、TVS3和TVS4，主要用以钳位MOSFET Q1、Q2、Q3和Q4的栅源结，从而保护MOS管不易被损毁。
[0017]本专利技术还要求保护一种保护负载免受电池反接影响的电路，包括N型MOSFET Q1、P型MOSFET Q2、P型MOSFET Q3和N型MOSFET Q4，以及二极管D1、D2、D3和D4，Q1、Q2、Q3和Q4分别连接D1、D2、D3和D4；
[0018]当安装的电池为正向时，正极电压通过D2施加到P型MOSFET Q2的源极，同时Q2的栅极与电池的负极电位相连，此时Q2处于导通状态；负极电压通过D3连接到N型MOSFET Q3的源极，Q3的栅极与电池的正极电位相连，此时Q3处于导通状态；Q1和Q4保持断开状态，导通的Q2和Q3将电池电压传输到负载端，极性为左负右正；
[0019]当安装的电池为反向时，正极电压通过D4施加到P型MOSFET Q4的源极，同时Q4的栅极与电池的负极电位相连，此时Q4处于导通状态；负极电压通过D1连接到N型MOSFET Q1的源极，Q1的栅极与电池的正极电位相连，此时Q1处于导通状态；Q2和Q3保持断开状态，导通的Q4和Q1将电池电压传输到负载端，极性仍为左负右正；
[0020]所述二极管D1、D2、D3和D4互连作为桥式连接，当MOSFET无法工作时，二极管形成的整流桥仍可对输入电压进行整流，从而为负载提供正确极性的供电电压。
[0021]优选的，Q2和Q4的栅极均通过电阻R2与电池的负极电位相连；Q3和Q1的栅极均通过电阻R1与电池的正极电位相连。
[0022]进一步对，所述电阻R1和R2用于限流，使负载两端阻抗一致；电阻值的计算方式如下：
[0023]R＝(V
bat
‑
R
ds
‑
on
×
I
load
‑
V
zen
)/I
zen
[0024]其中：V
bat
为电池电压，R
ds
‑
on
为MOSFET的导通电阻，I
load
为负载端的电流，V
zen
为瞬态电压抑制器的反向击穿电压，I
zen
为瞬态电压抑制器的工作电流。
[0025]优选的，所述二极管为齐纳二极管。
[0026]优选的，该电路还包括瞬态电压抑制器TVS1、TVS2、TVS3和TVS4，主要用以钳位MOSFET Q1、Q2、Q3和Q4的栅源结，从而保护MOS管不易被损毁。
[0027]本专利技术的一种保护负载免受电池反接影响的方法及电路与现有技术相比，具有以下有益效果：
[0028]本方法或电路利用MOSFET和多种防护电路，确保硬盘的正常使用，利用MOS管作为核心器件，电路简单，成本小，作用大；供电电池无论处于哪种向时，总有两个MOSFET处于放大导通状态，将电池的电压传送到负载。
[本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种保护负载免受电池反接影响的方法，其特征在于，包括N型MOSFET Q1、P型MOSFET Q2、P型MOSFET Q3和N型MOSFET Q4，以及二极管D1、D2、D3和D4，Q1、Q2、Q3和Q4分别连接D1、D2、D3和D4；当安装的电池为正向时，正极电压通过D2施加到P型MOSFET Q2的源极，同时Q2的栅极与电池的负极电位相连，此时Q2处于导通状态；负极电压通过D3连接到N型MOSFET Q3的源极，Q3的栅极与电池的正极电位相连，此时Q3处于导通状态；Q1和Q4保持断开状态，导通的Q2和Q3将电池电压传输到负载端，极性为左负右正；当安装的电池为反向时，正极电压通过D4施加到P型MOSFET Q4的源极，同时Q4的栅极与电池的负极电位相连，此时Q4处于导通状态；负极电压通过D1连接到N型MOSFET Q1的源极，Q1的栅极与电池的正极电位相连，此时Q1处于导通状态；Q2和Q3保持断开状态，导通的Q4和Q1将电池电压传输到负载端，极性仍为左负右正；所述二极管D1、D2、D3和D4互连作为桥式连接，当MOSFET无法工作时，二极管形成的整流桥仍可对输入电压进行整流，从而为负载提供正确极性的供电电压。2.根据权利要求1所述的一种保护负载免受电池反接影响的方法，其特征在于，Q2和Q4的栅极均通过电阻R2与电池的负极电位相连。3.根据权利要求1或2所述的一种保护负载免受电池反接影响的方法，其特征在于，Q3和Q1的栅极均通过电阻R1与电池的正极电位相连。4.根据权利要求3所述的一种保护负载免受电池反接影响的方法，其特征在于，所述电阻R1/R2用于限流，使负载两端阻抗一致；电阻值的计算方式如下：R＝(V
bat
‑
R
ds
‑
on
×
I
load
‑
V
zen
)/I
zen
其中：V
bat
为电池电压，R
ds
‑
on
为MOSFET的导通电阻，I
load
为负载端的电流，V
zen
为瞬态电压抑制器的反向击穿电压，I
zen
为瞬态电压抑制器的工作电流。5.根据权利要求1所述的一种保护负载免受电池反接影响的方法，其特征在于，还包括瞬态电压抑制器TVS1、TVS2、TVS3和TVS4，主要用以钳位MOSFET Q1、Q2、Q3和Q4的栅源结，从而保护MOS管不易被损毁。6.一种保护负载免受电池反...

【专利技术属性】
技术研发人员：李伟希，王卫田，于洪洋，刘雪娇，
申请(专利权)人：西安超越申泰信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：