一种输出极性反向电路及开关电源

技术领域

本发明设计涉及开关电源电子领域，尤其是一种输出极性反向电路及开电源。

背景技术

随着电子技术的发展，开关电源在人们日常生活中的应用已日益广泛，目前市面上的开关电源极少带有输出电压极性反相的功能，普遍表现为产品标签标注输出电压“12V”、“24V”等单一输出或多路输出，如此电压输出无法满足客户多变的应用需求。当开关电源应用在不便于人为操作的场合时，客户需求电源工作一段时间后，电源的终端输出电压能够实现极性反相，且开关电源不受损坏继续正常运行，对此需要在输出端增加极性反相电路。但目前相关技术尚未提供一种能够有效针对输出电压极性反相的电路。

发明内容：

针对上述问题，本发明提供了一种输出极性反向电路及开关电源，从而解决单一开关电源无法实现输出电压极性反向的技术问题。

为实现上述目的，本发明采取以下基本技术方案：

第一方面，本申请实施例提供了一种输出极性反向电路，所述输出极性反向电路包括第一反向控制单元、第二反向控制单元和反向动作单元；

所述第一反向控制单元的输入端接入输入电压信号，所述第二反向控制单元的输入端接入输入电压信号，所述第一反向控制单元的第一输出端连接至所述反向动作单元的第一输入端，所述第一反向控制单元的第二输出端连接至所述反向动作单元的第三输入端，所述第二反向控制单元的第一输出端连接至所述反向动作单元的第四输入端，所述第二反向控制单元的第二输出端连接至所述反向动作单元的第二输入端；

在所述输入电压信号为高电平时，所述第一反向控制单元和所述第二反向控制单元使得所述反向控制单元的第一输出端输出反向输出电压以及第二输出端输出正向输出电压；

在所述输入电压信号为低电平时，所述第一反向控制单元和所述第二反向控制单元使得所述反向控制单元的第一输出端输出正向输出电压以及第二输出端输出反向输出电压。

在本申请的示例性实施例中，所述反向动作单元包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管；

所述第一开关管的栅极通过所述第一电阻连接至所述第一反向控制单元的第一输出端，所述第二开关管的栅极通过所述第二电阻连接至所述第二反向控制单元的第二输出端，所述第三开关管的栅极通过所述第三电阻连接至所述第一反向控制单元的第二输出端，所述第四开关管的栅极通过所述第四电阻连接至所述第二反向控制单元的第一输出端，所述第一开关管的漏极和所述第四开关管的漏极均连接至电源端，所述第一开关管的源极连接至所述第二开关管的漏极，所述第四开关管的源极连接至所述第三开关管的漏极，所述第二开关管的源极和所述第三开关管的源极均连接至地端，所述第四开关管的源极作为所述第一反向控制单元的第一终端输出端，所述第一开关管的源极作为所述第一反向控制单元的第二终端输出端。

在本申请的示例性实施例中，所述第一反向控制单元包括第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第五开关管、第六开关管和第一稳压管，所述第八电阻的第一端接入所述输入电压信号，所述第五开关管的栅极连接至所述第八电阻的第二端，所述第五开关管的漏极通过所述第七电阻连接至供电端，所述第五开关管的漏极连接至所述第六开关管的栅极，所述第五开关管的漏极通过所述第九电阻连接至地端，所述第六开关管的漏极连接至所述第一稳压管的阴极，所述第一稳压管的阴极通过所述第六电阻连接至供电端，所述第五开关管的源极和所述第六开关管的源极均连接至地端，所述第一稳压管的阴极连接至所述反向动作单元的第一输入端，所述第一稳压管的阳极连接至所述反向动作单元的第三输入端。

在本申请的示例性实施例中，所述第二反向控制单元包括第五电阻、第十电阻、第七开关管和第二稳压管，所述第十电阻的第一端接入所述输入电压信号，所述第十电阻的第二端连接至所述第七开关管的栅极，所述第七开关管的漏极通过所述第五电阻连接至供电端，所述第七开关管的的源极连接至地端，所述第七开关管的漏极连接至所述第二稳压管的阴极，所述第二稳压管的阴极连接至所述反向动作单元的第四输入端，所述第二稳压管的阳极连接至所述反向动作单元的第二输入端。

在本申请的示例性实施例中，所述第一开关管、所述第二开关管、所述第三开关管和所述第四开关管均为N开关管。

在本申请的示例性实施例中，所述第五开关管和所述第六开关管均为N开关管。

在本申请的示例性实施例中，所述第七开关管为N开关管。

第二方面，本申请实施例提供了一种开关电源，包括如第一方面所述的输出极性反向电路。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果：

本发明通过第一反向控制单元、第二反向控制单元和反向动作单元，然后根据输入电压信号的高低电平控制输出电压的正负极性，从而实现电源终端输出电压极性反相的效果，且本发明电路简单，成本较低，大大提高了提高电源的实用性。

附图说明

图1是本发明一种输出极性反向电路中第一反向控制单元的电路原理图；

图2是本发明一种输出极性反向电路中第二反向控制单元的电路原理图；

图3是本发明一种输出极性反向电路中第二反向控制单元的电路原理图；

图4是本发明一种输出极性反向电路中反向动作单元的电路原理图。

具体实施方式：

下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述说明：

参考图1，本申请实施例提供了一种输出极性反向电路，输出极性反向电路包括第一反向控制单元100、第二反向控制单元200和反向动作单元300；

第一反向控制单元100的输入端接入输入电压信号Vctr，第二反向控制单元200的输入端接入输入电压信号Vctr，第一反向控制单元100的第一输出端连接至反向动作单元300的第一输入端，第一反向控制单元100的第二输出端连接至反向动作单元300的第三输入端，第二反向控制单元200的第一输出端连接至反向动作单元300的第四输入端，第二反向控制单元200的第二输出端连接至反向动作单元300的第二输入端；

在输入电压信号Vctr为高电平时，第一反向控制单元100和第二反向控制单元200使得反向控制单元的第一输出端输出反向输出电压以及第二输出端输出正向输出电压；

在输入电压信号Vctr为低电平时，第一反向控制单元100和第二反向控制单元200使得反向控制单元的第一输出端输出正向输出电压以及第二输出端输出反向输出电压。

本发明用于实现开关电源终端输出电压的正负切换。本实施例中，具体的工作状态如下：

输入电压信号Vctr为高电平；第二终端输出端OUT2为+,第一终端输出端OUT1为-；

输入电压信号Vctr为低电平；第一终端输出端OUT1为+,第二终端输出端OUT2为-。

参考图2，在一实施例中，反向动作单元300包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3和第四开关管Q4；

第一开关管Q1的栅极通过第一电阻R1连接至第一反向控制单元100的第一输出端，第二开关管Q2的栅极通过第二电阻R2连接至第二反向控制单元200的第二输出端，第三开关管Q3的栅极通过第三电阻R3连接至第一反向控制单元100的第二输出端，第四开关管Q4的栅极通过第四电阻R4连接至第二反向控制单元200的第一输出端，第一开关管Q1的漏极和第四开关管Q4的漏极均连接至电源端，第一开关管Q1的源极连接至第二开关管Q2的漏极，第四开关管Q4的源极连接至第三开关管Q3的漏极，第二开关管Q2的源极和第三开关管Q3的源极均连接至地端，第四开关管Q4的源极作为第一反向控制单元100的第一终端输出端，第一开关管Q1的源极作为第一ji反向控制单元100的第二终端输出端。其中，第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3和第四开关管Q4可以采用MOS管实现，本实施例中，第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3和第四开关管Q4均采用NMOS管。

其中，反向动作单元300的工作回路包括：①VO1+→第一开关管Q1→OUT2→用户负载→OUT1→第三开关管Q3→AGND。②VO1+→第四开关管Q4→OUT1→用户负载→OUT2→第二开关管Q2→AGND。

参考图3，在一实施例中，第一反向控制单元100包括第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第五开关管Q5、第六开关管Q6和第一稳压管ZD1，第八电阻R8的第一端接入输入电压信号Vctr，第五开关管Q5的栅极连接至第八电阻R8的第二端，第五开关管Q5的漏极通过第七电阻R7连接至供电端，第五开关管Q5的漏极连接至第六开关管Q6的栅极，第五开关管Q5的漏极通过第九电阻R9连接至地端，第六开关管Q6的漏极连接至第一稳压管ZD1的阴极，第一稳压管ZD1的阴极通过第六电阻R6连接至供电端，第五开关管Q5的源极和第六开关管Q6的源极均连接至地端，第一稳压管ZD1的阴极连接至反向动作单元300的第一输入端，第一稳压管ZD1的阳极连接至反向动作单元300的第三输入端。其中，第五开关管Q5和第六开关管Q6可以采用MOS管、三极管、场效应管等开关器件实现，本实施例中第五开关管Q5和第六开关管Q6均采用NMOS管。

参考图4，在一实施例中，第二反向控制单元200包括第五电阻R5、第十电阻R10、第七开关管Q7和第二稳压管ZD2，第十电阻R10的第一端接入输入电压信号Vctr，第十电阻R10的第二端连接至第七开关管Q7的栅极，第七开关管Q7的漏极通过第五电阻R5连接至供电端，第七开关管Q7的的源极连接至地端，第七开关管Q7的漏极连接至第二稳压管ZD2的阴极，第二稳压管ZD2的阴极连接至反向动作单元300的第四输入端，第二稳压管ZD2的阳极连接至反向动作单元300的第二输入端。其中，第七开关管Q7可以采用MOS管、三极管、场效应管等开关器件实现，本实施例中第七开关管Q7采用NMOS管。

系统输入建立后，当输入电压信号Vctr输出低电平时：①第五开关管Q5处于关断状态，供电端的供电信号Vcc通过第七电阻R7和第九电阻R9分压后提供高电平给第六开关管Q6，使其导通以达到第六电阻R6/G1信号端/第一稳压管ZD1连接电位点接地，H桥的第一开关管Q1/第三开关管Q3关断；②第七开关管Q7处于关断状态，Vcc通过第五电阻R5→信号端口G4→第四电阻R4提供高电平给第四开关管Q4的栅极，第二稳压管ZD2稳压后经信号端口G2到第二电阻R2提供高电平给第二开关管Q2的栅极，H桥的第二开关管Q2/第四开关管Q4导通；③终端输出表现为：第一终端输出端OUT1＝VO1+，第二终端输出端OUT2＝GND。

系统输入建立后，当输入电压信号Vctr输出高电平时：①第七开关管Q7处于导通状态，第五电阻R5/G4信号端/第二稳压管ZD2接地，H桥的第二开关管Q2/第四开关管Q4关断；②第五开关管Q5处于导通状态，电阻第七电阻R7被短路到GND使第六开关管Q6失去驱动电压而关断，G1/G3信号端恢复高电平，H桥的第一开关管Q1/第三开关管Q3导通；③终端输出表现为：第一终端输出端OUT1＝GND，第二终端输出端OUT2＝VO1+。

本发明在系统正常输入的情况下，当输入电压信号Vctr输出高电平时，对应端口OUT2为+，OUT1为-；当输入电压信号Vctr输出低电平时，对应端口OUT1为+，OUT2为-。

此外，本申请实施例还提供了一种开关电源，包括如上述实施例的输出极性反向电路，其输出极性反向电路的具体原理不再过多赘述。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为本发明的限制，在本发明图1至图3原理框图的基础上，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出另外的改进及润饰，这些改进及润饰也在本发明的保护范围，这里不再用实施例赘述，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。