一种直流输入防反接保护电路的制作方法

本发明属于电力电子，尤其涉及一种直流输入防反接保护电路。

背景技术：

1、目前业界对于直流输入防反接保护，多数采用的是通过检测输入端电压极性来控制串在输入主功率回路中mos管的开通或关断，当直流输入正负极性接反时可实现防反接保护。直流输入部分称为前级，经过功率变换跟输入部分实现隔离的输出部分电路称为后级。也有在输入主功率电路中串入一个常开型继电器，继电器触点两端并联有启动充电支路如图1，当输入正负极性接反时，通过二极管vd1反向阻断和常开型继电器触点k1维持断开状态实现防反接保护，但有个必需的前提条件，便是继电器k1在输入正负极性接反时不会有吸合的可能，一般是需要输入电压极性连接正确才能建立vcc电压，即前级辅助电源供电需要输入电压极性必须接法正确才能正常工作，而业界实际使用场景中，有不少是需要待机状态下断开dcdc电源的输入供电，但需要输出控制部分保持跟上位机通讯或传递状态信息的。如一款业界输入输出电气隔离的车载dcdc电源，后级部分需要在此dcdc电源在待机状态下由车上监控单元唤醒才能进入工作状态，由车上24v电池进行供电，故通常以24v电池作为后级辅助电源的输入供电，前级输入侧的控制电路供电vcc和驱动供电都来自于后级辅助电源的隔离输出，需要此dcdc进入工作状态需唤醒此dcdc电源，常见唤醒方式有两种，一种是通过can通讯唤醒，则后级辅助电源一直工作以持续给can通讯电路供电，另一种是通过使能信号的高电平来唤醒，先是唤醒后级辅助电源，此dcdc电源工作后给后级控制电路供电和给前级控制电路vcc和驱动电路等供电，当唤醒此dcdc电源后，后级给出输入继电器k1吸合控制信号，吸合输入继电器k1，此情况下如输入正负极性接反，则会导致反向输入经内部电路和继电器k1已经吸合的触点而短路，会损伤功率元件和熔断输入保险丝，即不能实现防反接保护。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明提出一种优选的技术方案，增加对位于输入继电器前的输入电压进行正负极性检测控制电路，当输入正负极性连接正常时，继电器按照继电器的控制指令正常吸合和断开，当输入正负极性接反时，检测控制电路断开输入继电器，从而确保输入反接时电路的可靠性。增加的检测控制电路在输入连接正确和反接时都确保可靠性，采样电路消耗电流很小，损耗很小或可忽略，电路简单适用，成本也很低。

2、一种直流输入防反接保护电路，包括：常开型继电器k1，常开型继电器k1控制线包上反并二极管vd2，二极管vd1串电阻r1构成的缓启动充电支路，输入电压检测控制电路，继电器控制电路、控制光耦d1和电阻r8；

3、进一步地，二极管vd1阳极、常开型继电器k1的一个触点和输入电压检测控制电路的一端连接直流输入正vin＿p，二极管vd1阴极接电阻r1的一端，电阻r1的另一端和常开型继电器k1的另一个触点连接形成输出电压vin＿1；

4、进一步地，输入电压检测控制电路的另一端接输入负vin＿n，此处输入负也是前级工作地gnd1，输入电压检测控制电路的输出信号端连接继电器控制电路；

5、进一步地，继电器控制电路输出端连接常开型继电器k1控制线包的一端和二极管vd2的阳极，常开型继电器k1控制线包的另一端和二极管vd2的阴极连接供电电源vcc，此供电源vcc是后级辅助电源隔离输出中的一路，继电器控制电路跟控制光耦d1的第4脚和第3脚连接，控制光耦d1的第1脚连接电阻r8的一端，电阻r8的另一端连接后级控制单元电路给出的控制信号ctl＿k1＿sec，控制光耦d1的第2脚连接后级控制地gnds；

6、进一步地，电阻r1也可选水泥电阻、正温度系数电阻ptc、负温度系数电阻ntc或其它专用的带散热器集成电阻；

7、此外，如实现具体防反接保护功能，还需要与之关联的后级辅助电源隔离输出的vcc及控制单元电路，不在此做具体说明。

8、本发明的工作原理具体阐述如下：

9、当启动此dcdc电源进入工作状态时，上位机会给出唤醒信号唤醒此dcdc电源，图2中的vcc有正常供电电压，此时后级给出ctl＿k1＿sec为高电平信号，即给出前级继电器k1的吸合信号；

10、一是当输入正负极性连接正常时，即vin＿p连接输入正端电压，而vin＿n连接输入负端电压，此时输入电压检测控制电路检测到输入供电连接正确，输入电压检测控制电路输出传递给继电器控制电路的信号为继电器k1可以吸合的信号，同时，输入电压经过二级管vd1和电阻r1对输出端vin＿1进行缓启动充电；

11、进一步地，继电器控制电路的输出受控于输入电压检测控制电路的输出信号和后级给出的ctl＿k1＿sec信号控制，只有当后级给出的ctl＿k1＿sec信号为高电平且输入电压检测控制电路输出的是吸合信号电平时，继电器控制电路输出为低电平，其它任何状态下继电器控制电路输出为高电平，即常开型继电器k1断开；

12、进一步地，继电器控制电路跟vd2的阳极和常开型继电器k1控制线包的一端相连接的一端为继电器控制电路的输出端，当继电器控制电路输出端为低电平时，常开型继电器k1吸合；

13、进一步地，当继电器控制电路经控制光耦d1接收到后级给出的高电平控制信号ctl＿k1＿sec时，继电器控制电路须经过适当延时才输出低电平，此延时时间用于确保输入电压经过二级管vd1和电阻r1对输出端vin＿1进行缓启动充电到输出端vin＿1电压跟输入vin＿p电压基本相等，以实现常开型继电器k1两触点零电压吸合，降低常开型继电器k1吸合时的瞬间电流，提升可靠性，此后dcdc电源前级主功率电路经过缓启动后进入正常工作模式。

14、二是当输入正负极性反接时，即vin＿p连接输入负端电压，而vin＿n连接输入正端电压，此时输入电压检测控制电路检测到输入供电连接反接，输入电压检测控制电路输出传递给继电器控制电路的信号为常开型继电器k1断开的信号，因此，继电器控制电路输出为高电平，既常开型继电器k1维持断开，同时，输入反接电压经过二级管vd1反向阻断，故输入反接时对此dcdc电源电路可靠性无不利影响，有效实现防反接保护。

15、本发明是这样实现的，一种直流输入防反接保护电路，所述直流输入防反接保护电路包括继电器k1、二极管vd1、电阻r1、输入电压检测控制电路、继电器控制电路及隔离电路，所述继电器控制电路的输入端分别连接所述输入电压检测控制电路及继电器k1的一端，所述继电器k1的一触点分别连接所述二极管vd1的阳极及输入电压检测控制电路的输入端，所述二极管vd1的阴极连接所述电阻r1的一端，所述电阻r1的另一端连接所述继电器k1的另一触点，所述继电器控制电路的输出端连接所述隔离电路的输入端。

16、本发明的进一步技术方案是：所述直流输入防反接保护电路还包括直流输入正vin＿p、直流输入负vin＿n及输出电压vin＿1，所述直流输入正vin＿p分别连接所述二极管vd1的阳极、继电器k1的一触点及输入电压检测控制电路的输入端，所述输出电压vin＿1分别连接所述继电器k1的另一触点及电阻r1的另一端，所述直流输入负vin＿n连接所述输入电压检测控制电路的输入端并且接地。

17、本发明的进一步技术方案是：所述输入电压检测控制电路包括电阻r4、电阻r6、电阻r7、mos管vt2及稳压二极管vd3，所述电阻r4的一端分别连接所述二极管vd1的阳极、继电器k1的一触点及直流输入正vin＿p，所述电阻r4的另一端经所述电阻r6连接所述电阻r7的一端，所述电阻r7的另一端分别连接所述mos管的栅极及稳压二极管vd3的阴极，所述mos管vt2的源极及稳压二极管vd3的阳极分别接地。

18、本发明的进一步技术方案是：所述继电器控制电路包括三极管vt1、电阻r3、电容c1、电阻r2及电阻r5，三极管vt1的发射极连接所述mos管vt2的漏极，所述三极管vt1的集电极连接所述继电器k1的一端，所述三极管vt1的基极分别连接所述电阻r3的一端、电容c1的一端及电阻r2的一端，所述电阻r3的另一端及电容c1的另一端分别接地，所述电阻r5的一端连接电源vcc+12v。

19、本发明的进一步技术方案是：所述隔离电路包控制光耦d1及电阻r8，所述控制光耦d1的第4脚连接所述电阻r5的另一端，所述控制光耦d1的第3脚连接所述电阻r2的另一端，所述控制光耦d1的第1脚经所述电阻r8连接ctl＿k1＿sec，所述控制光耦d1的第1脚接地。

20、本发明的进一步技术方案是：当输入正负极性连接正常时，所述输入电压检测控制电路检测到输入供电连接正确，输出传递给继电器控制电路的信号为继电器k1吸合信号。

21、本发明的进一步技术方案是：所述继电器控制电路输出受控于输入电压检测控制电路输出信号和后级给出的ctl_k1_sec信号控制，当后级给出的ctl_k1_sec信号为高电平，输入电压检测控制电路输出为吸合信号电平时，继电器控制电路输出为低电平，其它任何状态下继电器控制电路输出为高电平。

22、本发明的进一步技术方案是：当继电器控制电路、二极管vd2的阳极和继电器k1控制线包的一端相连后为继电器控制电路的输出端，所述继电器控制电路输出端为低电平，继电器k1为吸合。

23、本发明的进一步技术方案是：当继电器控制电路经控制光耦d1接收到后级给出的为高电平控制信号ctl_k1_sec时，继电器控制电路经延时输出低电平，此延时时间用于确保输入电压经过二级管vd1和电阻r1对输出端vin_1进行缓启动充电到输出端vin_1电压跟输入vin_p电压基本相等，所述继电器k1两触点零电压吸合，降低继电器k1吸合时瞬间电流。

24、本发明的进一步技术方案是：当输入正负极性反接时，所述输入电压检测控制电路检测到输入供电连接反接，输出传递给继电器控制电路的信号为继电器k1断开信号，所述继电器控制电路输出为高电平，所述继电器k1维持断开，输入反接电压经过二级管vd1反向阻断。

25、本发明的有益效果是：增加的检测控制电路在输入连接正确和反接时都确保可靠性，采样电路消耗电流很小，损耗很小或可忽略，电路简单适用，成本低廉。