[发明专利]一种保护负载免受电池反接影响的方法及电路

说明书

本发明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。本发明结构简单，易集成到玩具、仪器仪表等插接板或核心板中。

技术领域

本发明涉及电子器件技术领域，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。

背景技术

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。

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。

发明内容

本发明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。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种保护负载免受电池反接影响的方法，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。

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。

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。

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。

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：