CN218300934U

CN218300934U - 一种电源输入防反接电路、电源模块以及用电设备

Info

Publication number: CN218300934U
Application number: CN202221885933.XU
Authority: CN
Inventors: 陈万兴; 高雅; 杨壮壮; 陈红
Original assignee: Gree Electric Appliances Inc of Zhuhai
Current assignee: Gree Electric Appliances Inc of Zhuhai
Priority date: 2022-07-20
Filing date: 2022-07-20
Publication date: 2023-01-13
Anticipated expiration: 2032-07-20

Abstract

本实用新型涉及一种电源输入防反接电路、电源模块以及用电设备，包括：通过电压检测模块检测电源的电压大小，识别模块根据电压大小识别电源的正负极，通过切换模块根据识别结果控制电子开关内元件的开断，通过对电子开关内各个元件的开断，使得电流的流通方向始终从负载的正极进入，负极流出，使得负载的正负极始终保持一致，也就是说，无论电源的正负极是否接反，负载的正极始终对应电源的正极，负载的负极始终对应电源的负极，通过本申请，当电源接反时，不需要人工操作改变电源的正负极，负载在电源接反的情况下仍然可以正常工作运行。

Description

一种电源输入防反接电路、电源模块以及用电设备

技术领域

本实用新型涉及电源防反接技术领域，具体涉及一种电源输入防反接电路、电源模块以及用电设备。

背景技术

在电气设备的使用过程中，提供电源输入是必须的，特别是接直流电，由于操作人员的失误会造成电源正负接反，会造成设备损坏，传统的防反接利用二极管的单向导通性，当正接时导通，设备工作；反接时阻断，设备不工作，进而达到保护的作用，采用这种方式一旦接反时，需要人为操作才可以完成正确接法。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种电源输入防反接电路、电源模块以及用电设备，以解决现有技术中，电源正负极接反的情况下，必须人为操作改变电源的正负极，设备才能正常运行的问题。

根据本实用新型实施例的第一方面，提供一种电源输入防反接电路，包括：

电子开关，设置在电源接口与负载接口之间；

依次相连的电压检测模块、识别模块、切换模块；

其中，所述电压检测模块的输入端与所述电源接口相连，所述切换模块的输出端与所述电子开关的控制端相连；

所述电压检测模块用于检测电源接口外接电源的电压值，所述识别模块用于根据所述电压值判断外接电源的正负极；所述切换模块用于根据所述正负极，控制所述电子开关的通断，以使所述电源接口盲插外接电源时，外接电源流向所述负载正负极的电源方向保持不变。

优选地，所述电子开关包括：

四个单向导通的开关元件，所述四个单向导通的开关元件两两一组分别构成第一导通支路以及第二导通支路；

其中，

所述第一导通支路和第二导通支路，并行连接在电源的正负极与负载之间，且分别与所述切换模块相连。

优选地，所述第一导通支路，包括：

第一开关元件Q4，其第一引脚与所述切换模块相连，第二引脚与电源的第一极P1相连，第三引脚与负载的正极相连；

第二开关元件Q3，其第一引脚与所述切换模块相连，第二引脚与负载的负极相连，第三引脚与电源的第二极P2相连；

其中，当所述第一开关元件Q4和第二开关元件Q3皆为IGBT模块时，所述第一引脚为门极，第二引脚为集电极，第三引脚为发射极；

当所述电源的第一极P1为正极时，电源的第二极P2为负极，当所述电源的第一极P1为负极时，电源的第二极P2为正极。

优选地，所述第二导通支路，包括：

第三开关元件Q2，其第一引脚与所述切换模块相连，第二引脚与负载的负极相连，第三引脚与电源的第一极P1相连；

第四开关元件Q1，其第一引脚与所述切换模块相连，第二引脚与电源的第二极P2相连，第三引脚与负载的正极相连；

其中，当所述第一开关元件Q2和第二开关元件Q1皆为IGBT模块时，所述第一引脚为门极，第二引脚为集电极，第三引脚为发射极。

优选地，所述电压检测模块包括：

第一运算放大器U1，所述第一运算放大器U1的同相输入端与电源的第二极P2连接，所述第一运算放大器U1的反相输入端与电源的第一极P1连接，所述第一运算放大器U1的输出端与识别模块连接。

优选地，所述识别模块包括：

第一比较器U2，所述第一比较器U2的输入端与所述第一运算放大器U1 的输出端连接，所述第一比较器U2的输出端与切换模块连接；

所述第一比较器U2用于比较第一运算放大器U1的输出电压以及第一运算放大器U1的第一基准电压V1之间的大小，并根据比较的结果输出高电平信号或低电平信号。

优选地，所述切换模块包括：

三态门U6、三态门U7、反相器U5、第一驱动电路以及第二驱动电路；

所述第一比较器U2的输出端分别连接三态门U6以及反相器U5的输入端，所述三态门U6的输出端连接第二驱动电路，所述第二驱动电路用于控制所述第二导通支路的开断；

所述反相器U5的输出端连接三态门U7的输入端，所述三态门U7的输出端连接第一驱动电路，所述第一驱动电路用于控制所述第一导通支路的开断。

优选地，还包括：

过压检测模块，

所述过压检测模块包括比较器U3以及比较器U4；

所述比较器U3的负脚以及比较器U4的正脚分别连接第一运算放大器U1 的输出端，所述比较器U3的正脚输入第三基准电压V3，所述比较器U4的负脚输入第二基准电压V2；

所述比较器U3以及比较器U4组成门限比较器。

优选地，还包括：

过流检测模块，

所述过流检测模块包括第二运算放大器U11、比较器U9以及比较器U10；

所述运算放大器U11的同相输入端连接电源的第一极P1，所述运算放大器 U11的反相输入端连接电源的第二极P2；

所述运算放大器U11的输出端分别连接比较器U9的负脚以及比较器U10 的正脚；

所述比较器U9的正脚输入第三采样电流V6，所述比较器U10的负脚输入第二采样电流V5。

优选地，还包括：

保护模块：包括与门U8；

所述与门U8的输入端分别连接比较器U3、比较器U4、比较器U9以及比较器U10的输出端；

所述与门U8的输出端分别连接三态门U6以及三态门U7的输入端。

根据本实用新型实施例的第二方面，提供一种电源模块，包括：

所述电源模块包括上述的一种电源输入防反接电路。

根据本实用新型实施例的第三方面，提供一种用电设备，包括：

所述用电设备包括上述的电源模块。

本实用新型的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

本申请通过电压检测模块检测电源的电压大小，识别模块根据电压大小识别电源的正负极，通过切换模块根据识别结果控制电子开关内元件的开断，通过对电子开关内各个元件的开断，使得电流的流通方向始终从负载的正极进入，负极流出，使得负载的正负极始终保持一致，也就是说，无论电源的正负极是否接反，负载的正极始终对应电源的正极，负载的负极始终对应电源的负极，通过本申请，当电源接反时，不需要人工操作改变电源的正负极，负载在电源接反的情况下仍然可以正常工作运行。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本实用新型。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本实用新型的实施例，并与说明书一起用于解释本实用新型的原理。

图1是根据一示例性实施例示出的一种电源输入防反接电路的整体示意图；

图2是根据另一示例性实施例示出的一种电源输入防反接电路的电路连接示意图；

图3是根据另一示例性实施例示出的电压检测关系示意图；

图4是根据一示例性实施例示出的电流检测关系示意图；

附图中：1-电子开关，2-电压检测模块，3-识别模块，4-切换模块。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本实用新型相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本实用新型的一些方面相一致的装置和方法的例子。

实施例一

图1是根据一示例性实施例示出的电源输入防反接电路的整体示意图，如图1所示，包括：

电子开关1，设置在电源接口与负载接口之间；

依次相连的电压检测模块2、识别模块3、切换模块4；

其中，所述电压检测模块2的输入端与所述电源接口相连，所述切换模块 4的输出端与所述电子开关1的控制端相连；

所述电压检测模块2用于检测电源接口外接电源的电压值，所述识别模块 3用于根据所述电压值判断外接电源的正负极；所述切换模块4用于根据所述正负极，控制所述电子开关1的通断，以使所述电源接口盲插外接电源时，外接电源流向所述负载正负极的电源方向保持不变；

可以理解的是，本实施例中，通过电压检测模块2检测电源的电压大小，识别模块3根据电压大小识别电源的正负极，通过切换模块4根据识别结果控制电子开关1内元件的开断，通过对电子开关1内各个元件的开断，使得电流的流通方向始终从负载的正极进入，负极流出，使得负载的正负极始终保持一致，也就是说，无论电源的正负极是否接反，负载的正极始终对应电源的正极，负载的负极始终对应电源的负极，通过本申请，当电源接反时，不需要人工操作改变电源的正负极，负载在电源接反的情况下仍然可以正常工作运行。

优选地，所述电子开关1包括：

其中，

所述第一导通支路和第二导通支路，并行连接在电源的正负极与负载之间，且分别与所述切换模块4相连；

可以理解的是，当电源的第一极P1为正，电源的第二极P2为负时，电源通过第一导通支路为负载供电，当电源的第一极P1为负，电源的第二极P2为正时，电源通过第二导通支路为负载供电，通过第一导通支路以及第二导通支路中的单向导通开关元件，使得无论电源的第一极P1以及第二极P2的正负极如何变化，负载的电流流通方向始终保持不变。

优选地，所述第一导通支路，包括：

第一开关元件Q4，其第一引脚与所述切换模块4相连，第二引脚与电源的第一极P1相连，第三引脚与负载的正极相连；

第二开关元件Q3，其第一引脚与所述切换模块4相连，第二引脚与负载的负极相连，第三引脚与电源的第二极P2相连；

当所述电源的第一极P1为正极时，电源的第二极P2为负极，当所述电源的第一极P1为负极时，电源的第二极P2为正极；

可以理解的是，如附图2所示，当所述电源的第一极P1为正极，第二极P2为负极时，电流从电源的P1流出，经过Q4的第二引脚，从Q4的第三引脚流出，经过负载的正极，从负载的负极流出，再通过Q3的第二引脚，从Q3的第三引脚回到电源的P2，完成循坏，Q3以及Q4的第一引脚均与切换模块4 连接，同于控制Q3以及Q4的开断；

值得强调的是，Q4以及Q3可以是IGBT模块，也可以是继电器、MOSFET 等单向导通的电子开关器件。

优选地，所述第二导通支路，包括：

第三开关元件Q2，其第一引脚与所述切换模块4相连，第二引脚与负载的负极相连，第三引脚与电源的第一极P1相连；

第四开关元件Q1，其第一引脚与所述切换模块4相连，第二引脚与电源的第二极P2相连，第三引脚与负载的正极相连；

其中，当所述第一开关元件Q2和第二开关元件Q1皆为IGBT模块时，所述第一引脚为门极，第二引脚为集电极，第三引脚为发射极；

可以理解的是，如附图2所示，当所述电源的第一极P1为负极，第二极 P2为正极时，电流从电源的P2流出，经过Q1的第二引脚，从Q1的第三引脚流出，经过负载的正极，从负载的负极流出，再通过Q2的第二引脚，从Q2的第三引脚回到电源的P1，完成循环，Q1以及Q2的第一引脚均与切换模块4 连接，同于控制Q1以及Q2的开断。

优选地，所述电压检测模块2包括：

第一运算放大器U1，所述第一运算放大器U1的同相输入端与电源的第二极P2连接，所述第一运算放大器U1的反相输入端与电源的第一极P1连接，所述第一运算放大器U1的输出端与识别模块3连接；

可以理解的是，如附图2所示，通过第一运算放大器U1检测电源的第一极P1以及第二极P2之间的电压，并将检测到的电压值经过正相放大或反相放大后输出电压值，将电压值发送给识别模块3，识别模块3根据第一运算放大器U1输出的电压值的大小判断电源的第一极P1以及第二极P2的正负极，其中，电阻R1、R2、R3、R4为匹配电阻。

优选地，所述识别模块3包括：

所述第一比较器U2用于比较第一运算放大器U1的输出电压以及第一运算放大器U1的第一基准电压V1之间的大小，并根据比较的结果输出高电平信号或低电平信号；

可以理解的是，如附图2所示，识别模块3将第一运算放大器U1输出的电压值与第一基准电压V1进行比较，所述第一基准电压V1为第一运算放大器 U1供电电压的一半，其比较的原理为：

当P1为正、P2为负时，第一运算放大器U1的输出电压U小于第一基准电压V1；当P2为正、P1为负时，第一运算放大器U1的输出电压U大于第一基准电压V1；

当P2为正、P1为负时：

当P1为正、P2为负时：

式中，U_VO为U1的输出电压，U_V表示U1的输入电压；

也就是说，当P1为正、P2为负时，第一运算放大器U1相当于反向放大，所以第一运算放大器U1的输出电压U小于第一基准电压V1，当P2为正、P1 为负时，第一运算放大器U1相当于正向放大，所以第一运算放大器U1的输出电压U大于第一基准电压V1，而比较器是将一个模拟电压信号与一个基准电压相比较的电路，比较器的两路输入为模拟信号，输出则为二进制信号0或1，也就是，第一比较器U2可以根据电源P1与P2的正负极输出高电平信号或低电平信号。

优选地，所述切换模块4包括：

所述反相器U5的输出端连接三态门U7的输入端，所述三态门U7的输出端连接第一驱动电路，所述第一驱动电路用于控制所述第一导通支路的开断；

可以理解的是，如附图2所示，第一比较器U2输出的高电平信号或低电平信号直接进入到三态门U6，以及反相器U5的输入端中，经反相器U5对信号进行反转后，再进入到三态门U7中，也就是说，进入到三态门U7以及三态门U6的信号一定是一个高电平，一个低电平，三态门U6以及三态门U7输出的逻辑信号分别控制第二驱动电路以及第一驱动电路，由于输入到三态门U6 以及U7的信号相反，那么第二驱动电路以及第一驱动电路一个执行开启动作，一个执行关闭动作，实现第一导通支路以及第二导通支路的互锁，当Q1、Q2、 Q3以及Q4为IGBT模块时，第二驱动电路分别连接Q1以及Q2的门极，用于同时控制Q1以及Q2的开启或关闭，第一驱动电路分别连接Q3以及Q4的门极，用于同时控制Q3以及Q4的开启或关闭。

优选地，还包括：

过压检测模块，

所述过压检测模块包括比较器U3以及比较器U4；

所述比较器U3以及比较器U4组成门限比较器；

可以理解的是，比较器U3用于比较运算放大器U1的输出电压与第三基准电压V3之间的大小，并根据比较结果输出高电平信号或低电平信号；所述比较器U4用于比较运算放大器U1的输出电压与第二基准电压V2之间的大小，并根据比较结果输出高电平信号或低电平信号；所述第三基准电压V3为P2为正、P1为负的最大输入电压值；所述第二基准电压V2为P1为正、P2为负的最大输入电压值；如附图3所示，为第一基准电压V1、第二基准电压V2以及第三基准电压V3之间的关系，V3>V1>V2；

优选地，还包括：

过流检测模块，

所述比较器U9的正脚输入第三采样电流V6，所述比较器U10的负脚输入第二采样电流V5；

可以理解的是，利用Q1、Q3的内阻，当电流流过时，Q1、Q3两端产生电压，当P1为正、P2为负时，电流从Q3流出，运放的输出电流大于第一采样电流V4；当P2为正、P1为负时，电流从Q1流入，运放的输出电流小于第一采样电流V4，R5、R6、R7、R8为匹配电阻，其运算关系为：

当P1为正、P2为负时，电流从Q3流出时：

当P2为正、P1为负时，电流从Q1流入时：

所述比较器U9用于比较运算放大器U11的输出电流与第三采样电流V6 之间的大小，并根据比较结果输出高电平信号或低电平信号；所述比较器U10 用于比较运算放大器U11的输出电流与第二采样电流V5之间的大小，并根据比较结果输出高电平信号或低电平信号；所述第二采样电流V5为P2为正，P1 为负时的最大电流；所述第三采样电流V6为P2为负，P1为正时的最大电流，如附图4所示，为第一采样电流V4、第二采样电流V5以及第三采样电流V6 之间的关系，V6>V4>V5。

优选地，还包括：

保护模块：包括与门U8；

所述与门U8的输出端分别连接三态门U6以及三态门U7的输入端；

可以理解的是，当输入电流不在预设的电流采样值V5以及电流采样值V6 之间时，或输入电压不在预设的基准电压V2以及基准电压V3之间时，所述与门U8输出逻辑高电平，所述三态门U6以及三态门U使能电平为高，输出高组态；第一驱动电路以及第二驱动电路分别控制第一导通支路以及第二导通支路断开，也就是在过压或者过流情况时，第一驱动电路以及第二驱动电路会同时断开第一导通支路以及第二导通支路，这样电流与负载之间断开，可以避免负载在过压或者过流情况下被烧坏。

实施例二

所述电源模块包括上述的一种电源输入防反接电路；

可以理解的是，任何需要电源接线的模块都可以是电源模块，也都可以使用本申请上述的电源输入防反接电路，避免电源正负极接反的情况下，负载不能正常运行的问题。

实施例三

所述用电设备包括上述的电源模块；

可以理解的是，所述用电设备可以是空调机组、加湿器等电子产品。

可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。

需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本实用新型的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本实用新型的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

应当理解，本实用新型的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列 (FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本实用新型各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims

1.一种电源输入防反接电路，其特征在于，包括：

电子开关，设置在电源接口与负载接口之间；

依次相连的电压检测模块、识别模块、切换模块；

2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述电子开关包括：

其中，

3.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述第一导通支路，包括：

4.根据权利要求3所述的电路，其特征在于，所述第二导通支路，包括：

5.根据权利要求4所述的电路，其特征在于，所述电压检测模块包括：

6.根据权利要求5所述的电路，其特征在于，所述识别模块包括：

第一比较器U2，所述第一比较器U2的输入端与所述第一运算放大器U1的输出端连接，所述第一比较器U2的输出端与切换模块连接；

7.根据权利要求6所述的电路，其特征在于，所述切换模块包括：

8.根据权利要求7所述的电路，其特征在于，还包括：

过压检测模块，

所述过压检测模块包括比较器U3以及比较器U4；

所述比较器U3的负脚以及比较器U4的正脚分别连接第一运算放大器U1的输出端，所述比较器U3的正脚输入第三基准电压V3，所述比较器U4的负脚输入第二基准电压V2；

所述比较器U3以及比较器U4组成门限比较器。

9.根据权利要求8所述的电路，其特征在于，还包括：

过流检测模块，

所述运算放大器U11的同相输入端连接电源的第一极P1，所述运算放大器U11的反相输入端连接电源的第二极P2；

所述运算放大器U11的输出端分别连接比较器U9的负脚以及比较器U10的正脚；

所述比较器U9的正脚输入第三采样电流V6，所述比较器U10的负脚输入采用电流V5。

10.根据权利要求8或9所述的电路，其特征在于，还包括：

保护模块：包括与门U8；

11.一种电源模块，其特征在于，包括：

所述电源模块包括权利要求1-10任一项所述的一种电源输入防反接电路。

12.一种用电设备，其特征在于，包括：

所述用电设备包括权利要求11所述的电源模块。