控制电路及电动工具的制作方法

专利2025-12-29  10


本技术涉及控制电路,特别是涉及控制电路及电动工具。


背景技术:

1、在现实生活中,高压清洗机广泛应用于工业除尘、城市街道清洗、城市结皮清除、洗车清洗、建筑物外墙、地坪、浴池、游泳池清洗,对门窗、地面、厕所、油污以及人工难以清洗到的角落等领域。在工业或日常清洗领域,传统的清洁方式往往耗时耗力,而且效果不尽人意。现代社会对效率和效果的要求不断提高,因此,高压清洗机以其省时省力、高效快捷的优势,正在成为清洁作业的重要工具。

2、随着科技的发展,人们开始研究如何将交流电和直流电的优点结合起来,采用了交直流混合供电的方式,以更好地满足各种应用需求,它们各有优缺点,适用于不同的场合。为追求多种系统供电、灵活切换、操作简单等,由单一的供电模式升级到ac/dc交流直流两用平台,实现更多的用途,满足不同的客户需求,提高客户满意度。但目前的产品仍有不足之处,如下:

3、目前市场上的ac/dc交直流两用电动工具在交流电源工作模式下,经过整流桥整流后变成高压直流电直接输出给电机端,不带功率因数校正电路,开关电源效率较低,电流谐波失真大,功率因数低,一般在0.5到0.7之间,会导致电流和电压之间存在较大的相位差异,造成能量利用不充分,增加电网中的无功功率,可能对电网造成额外负担,影响电网的稳定性和效率。

4、在直流电源工作模式下,直流电源接在整流桥后端,与交流电源经过整流桥整流后的电压相比,直流电压小,比如:用60v双包串联后输入为120v直流电,输出也是120v直流电,而输入120v交流电,经过整流桥整流后变成170v直流电,相差有50v,直流工作模式会导致电机转速和整机性能参数的都变小,达不到交流工作模式的性能指标,也即电动工具在两种不同的电源供电模式下的各自输出性能参数不一致。


技术实现思路

1、鉴于以上所述现有技术的缺点,本技术的目的在于提供一种控制电路及电动工具,用于解决现有技术中电动工具在交直流供电模式下输出性能参数不一致。

2、为实现上述目的及其他相关目的,本技术提供一种控制电路,包括:

3、直流控制器,具有直流输入接口和直流输出接口,所述直流输入接口与直流电源连接;

4、切换开关电路,所述切换开关电路与所述直流输出接口及交流电源连接,所述切换开关电路用于进行交直流电源的切换;

5、交流控制器,具有第一输入接口,所述第一输入接口与所述切换开关电路的输出端连接,所述交流控制器用于对所述第一输入接口输入的直流电或交流电进行整流升压后输出,升压后两者的电压一致。

6、在本技术的一可选实施例中,所述交流控制器包括整流电路、功率因数校正电路、第一电源电路及第一控制单元;

7、所述整流电路的输入端与所述第一输入接口连接,所述整流电路用于对所述第一输入接口输入的直流电或交流电进行整流;

8、所述功率因数校正电路的输入端与所述整流电路的输出端连接,所述功率因数校正电路用于对整流后的直流电或交流电进行升压后输出;

9、所述第一电源电路的输入端与所述功率因数校正电路的输出端连接,所述第一电源电路用于将所述功率因数校正电路的输出电压转换成第一供电电压,以向所述交流控制器中包括所述第一控制单元在内的需要供电的电路提供工作电压;

10、所述第一控制单元与所述直流控制器通信连接,所述第一控制单元根据与所述直流控制器的交互结果进行工作模式的切换。

11、在本技术的一可选实施例中,所述交流控制器还包括预驱动电路和逆变电路;

12、所述逆变电路的输入端与所述功率因数校正电路的输出端连接,输出端与负载连接;

13、所述预驱动电路的输入端与所述第一控制单元连接,输出端与所述逆变电路的控制端连接,所述预驱动电路用于将所述第一控制单元的控制信号转换为驱动所述逆变电路的电信号。

14、在本技术的一可选实施例中,所述交流控制器还包括滤波电容和预充电路;

15、所述滤波电容耦合于所述功率因数校正电路的输出端;

16、所述预充电路连接于所述第一输入接口与所述整流电路的输入端之间,所述预充电路具有第一线路和第二线路,

17、在所述切换开关电路完成交直流电源切换后,所述第一输入接口输入的直流电或交流电先经所述第一线路、所述整流电路、所述功率因数校正电路为所述滤波电容充电,直至所述滤波电容充电达到所述第一电源电路的电源芯片的开启电压后,所述第一电源电路工作;

18、所述第一控制单元控制所述第二线路导通,以短路所述第一线路,所述第一输入接口输入的直流电或交流电通过所述第二线路输送至所述整流电路的输入端,并经所述整流电路、所述功率因数校正电路进行整流、升压后输出。

19、在本技术的一可选实施例中,所述预充电路包括第一电阻r1、继电器j1及下拉开关管;

20、所述第一电阻r1与所述继电器j1的常开触点并联后串接于所述整流电路的输入端和所述第一输入接口之间;

21、所述继电器j1的线圈一端与所述第一电源电路的输出端连接,另一端通过所述下拉开关管接地,所述下拉开关管的控制端与所述第一控制单元连接。

22、在本技术的一可选实施例中,所述下拉开关管为npn三极管,所述预充电路还包括第二电阻r2和第三电阻r3,所述npn三极管的集电极通过所述继电器j1的线圈与所述第一电源电路的输出端连接,所述npn三极管的基极分别与所述第二电阻r2的一端、所述第三电阻r3的一端连接,所述第二电阻r2的另一端与所述第一控制单元连接,所述第三电阻r3的另一端与所述npn三极管的发射极共同接地。

23、在本技术的一可选实施例中,所述切换开关电路包括第一切换开关、第二切换开关及第三切换开关;

24、所述第一切换开关的一端用于与所述交流电源连接,另一端与所述第一输入接口连接;

25、所述第二切换开关的一端与所述直流输出接口连接,另一端与所述第三切换开关的一端连接;

26、所述第三切换开关的另一端与所述第一输入接口连接;

27、当所述第一切换开关闭合,所述第二切换开关和所述第三切换开关断开时,所述控制电路为交流工作模式;

28、当所述第一切换开关断开,所述第二切换开关和所述第三切换开关同时闭合时,所述控制电路为直流工作模式。

29、在本技术的一可选实施例中,所述第一切换开关与所述第二切换开关、所述第三切换开关的开关状态互补。

30、在本技术的一可选实施例中,所述直流控制器包括唤醒电路;

31、所述唤醒电路的供电端与所述第二切换开关和所述第三切换开关的连接点连接;

32、所述唤醒电路用于从所述第二切换开关与所述第三切换开关的连接点处获取供电电压以唤醒所述直流控制器,所述直流控制器与所述交流控制器通过交互来执行直流工作模式的控制逻辑。

33、在本技术的一可选实施例中,所述直流控制器还包括第二控制单元、开关电路、第二电源电路及通讯电路;

34、所述开关电路的一端与所述直流输入接口连接,另一端与所述第二电源电路的输入端连接,所述开关电路的控制端分别与所述唤醒电路的唤醒信号输出端及所述第二控制单元连接;

35、所述第二电源电路的输出端分别与所述第二控制单元及所述通讯电路的供电端连接;

36、所述通讯电路分别与所述第二控制单元及所述直流电源通讯连接;

37、所述唤醒电路从所述第二切换开关与所述第三切换开关的连接点处获取供电电压以唤醒所述开关电路导通,所述第二电源电路从所述直流输入接口获取直流电源输出的直流电,并将其转换成第二供电电压后输出,以向所述直流控制器中包括所述第二控制单元、所述通讯电路在内的需要供电的电路提供工作电压。

38、在本技术的一可选实施例中,在直流工作模式下,所述第二控制单元还用于在所述直流电源的输出电压低于预设阈值时控制所述开关电路保持导通状态。

39、在本技术的一可选实施例中,所述开关电路包括第一开关管及第二开关管;

40、所述第一开关管的输入端与所述直流输入接口连接,输出端与所述第二电源电路的输入端连接;

41、所述第二开关管的控制端分别与所述唤醒电路的唤醒信号输出端及所述第二控制单元连接,输入端与所述第一开关管的控制端连接,输出端接地。

42、在本技术的一可选实施例中,所述第一开关管包括pmos管;所述第二开关管包括npn三极管或nmos管。

43、在本技术的一可选实施例中,所述唤醒电路包括稳压二极管d2、第四电阻r4及第五电阻r5;

44、所述稳压二极管d2的阴极作为所述唤醒电路的供电端,与所述第二切换开关与所述第三切换开关的连接点连接,所述稳压二极管d2的阳极分别与所述第四电阻r4的一端、所述开关电路的控制端连接,所述第四电阻r4的另一端与所述第五电阻r5的一端连接,所述第五电阻r5的另一端接地。

45、在本技术的一可选实施例中,所述直流控制器还包括第三开关管;

46、所述第三开关管的控制端连接于所述第四电阻r4和所述第五电阻r5之间,输入端分别与所述第二电源电路的输出端及所述第二控制单元连接,输出端接地。

47、在本技术的一可选实施例中,所述第三开关管包括npn三极管或nmos管。

48、为实现上述目的及其他相关目的,本技术提供一种电动工具,包括:

49、工具本体,以及设置于所述工具本体上的工作负载、电池包、交流插头及控制电路,所述交流插头用于连接交流电源;

50、所述控制电路包括:

51、直流控制器,具有直流输入接口和直流输出接口,所述直流输入接口与直所述电池包连接;

52、切换开关电路,所述切换开关电路与所述直流输出接口及交流插头连接,所述切换开关电路用于进行交直流电源的切换;

53、交流控制器,具有第一输入接口,所述第一输入接口与所述切换开关电路的输出端连接,所述交流控制器用于对所述第一输入接口输入的直流电或交流电进行整流升压后给所述工作负载供电,升压后两者的电压一致。

54、如上所述,本技术的控制电路,包括直流控制器,具有直流输入接口和直流输出接口,所述直流输入接口与直流电源连接;切换开关电路,所述切换开关电路与所述直流输出接口及交流电源连接,所述切换开关电路用于进行交直流电源的切换;交流控制器,具有第一输入接口,所述第一输入接口与所述切换开关电路的输出端连接,所述交流控制器用于对所述第一输入接口输入的直流电或交流电进行整流升压后输出,升压后两者的电压一致。通过切换开关电路实现交流电源和直流电源的互相切换及隔离,能够提升控制电路在直流工作模式和交流工作模式下输出电压的一致性,从而保证应用该控制电路的电动工具在直流工作模式和交流工作模式下输出参数和性能的一致性。

55、另外,本技术的控制电路及电动工具,还具有较高的效率和较小的电能损耗,且具有操作简单、使用方便、灵活切换、安全可靠等优点。


技术特征:

1.一种控制电路,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的控制电路,其特征在于,所述交流控制器包括整流电路、功率因数校正电路、第一电源电路及第一控制单元;

3.根据权利要求2所述的控制电路,其特征在于,所述交流控制器还包括预驱动电路和逆变电路;

4.根据权利要求2所述的控制电路,其特征在于,所述交流控制器还包括滤波电容和预充电路;

5.根据权利要求4所述的控制电路,其特征在于,所述预充电路包括第一电阻r1、继电器j1及下拉开关管;

6.根据权利要求5所述的控制电路,其特征在于,所述下拉开关管为npn三极管,所述预充电路还包括第二电阻r2和第三电阻r3,所述npn三极管的集电极通过所述继电器j1的线圈与所述第一电源电路的输出端连接,所述npn三极管的基极分别与所述第二电阻r2的一端、所述第三电阻r3的一端连接,所述第二电阻r2的另一端与所述第一控制单元连接,所述第三电阻r3的另一端与所述npn三极管的发射极共同接地。

7.根据权利要求1所述的控制电路,其特征在于,所述切换开关电路包括第一切换开关、第二切换开关及第三切换开关;

8.根据权利要求7所述的控制电路,其特征在于,所述第一切换开关与所述第二切换开关、所述第三切换开关的开关状态互补。

9.根据权利要求7所述的控制电路,其特征在于,所述直流控制器包括唤醒电路;

10.根据权利要求9所述的控制电路,其特征在于,所述直流控制器还包括第二控制单元、开关电路、第二电源电路及通讯电路;

11.根据权利要求10所述的控制电路,其特征在于,在直流工作模式下,所述第二控制单元还用于在所述直流电源的输出电压低于预设阈值时控制所述开关电路保持导通状态。

12.根据权利要求10或11所述的控制电路,其特征在于,所述开关电路包括第一开关管及第二开关管;

13.根据权利要求12所述的控制电路,其特征在于,所述第一开关管包括pmos管;所述第二开关管包括npn三极管或nmos管。

14.根据权利要求10所述的控制电路,其特征在于,所述唤醒电路包括稳压二极管d2、第四电阻r4及第五电阻r5;

15.根据权利要求14所述的控制电路,其特征在于,所述直流控制器还包括第三开关管;

16.根据权利要求15所述的控制电路,其特征在于,所述第三开关管包括npn三极管或nmos管。

17.一种电动工具,其特征在于,包括:


技术总结
本申请公开一种控制电路及电动工具,包括直流控制器,具有直流输入接口和直流输出接口,所述直流输入接口与直流电源连接;切换开关电路,所述切换开关电路与所述直流输出接口及交流电源连接,所述切换开关电路用于进行交直流电源的切换;交流控制器,具有第一输入接口,所述第一输入接口与所述切换开关电路的输出端连接,所述交流控制器用于对所述第一输入接口输入的直流电或交流电进行整流升压后输出,升压后两者的电压一致,利用本申请能够提升控制电路在直流工作模式和交流工作模式下输出电压的一致性,从而保证应用该控制电路的电动工具在直流工作模式和交流工作模式下输出参数和性能的一致性。

技术研发人员:李标,韦泽锋
受保护的技术使用者:格力博(江苏)股份有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/12/17
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