CN105739329A - 电动工具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动工具，包括：电机，其包括两个电机接线端；电源端子组，其包括两个电源端子；操作开关，具有开机状态和关机状态；驱动芯片；保护开关，具有能被驱动芯片切换的导通状态和保护状态；保护信号电路，能产生一个发送给驱动芯片的保护信号；驱动芯片至少在接收到保护信号时使保护开关进入保护状态；保护开关在处于导通状态时导通其两端所连接的电路，保护开关在处于保护状态时断开其两端所连接的电路；保护信号电路在电动工具被按照保护操作顺序操作时产生保护信号，保护操作顺序为操作开关先被切换至开机状态而后电源端子组再接入电源。本发明的电动工具能够安全启动。

Description

电动工具

技术领域

本发明涉及一种电动工具，具体涉及一种电动工具中的控制电路。

背景技术

随着电动工具的使用，人们对其研究也逐渐深入，其中不可忽视的一点就是电动工具使用时的安全问题。通常情况下，我们要求电源接通且开关也导通的情况下才能触发电动工具工作。但是对于一些突发状况，这样依然还可能存在安全隐患。

特别是当我们在使用电动工具的过程中电池包或者是外界电源突然断电后又随即通电的情况。这种情况下，先因为断电使得电机停转，且其具有突发性，这时用户触发操作开关的手还未松开，同时因为电机停转，用户已经分散了注意力，握持电动工具的力度不够大，这时如果又突然通电，电机立即快速运转，用户很可能会因为没有握紧电动工具很可能损坏工件，甚至可能误伤到自己。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种能够安全启动的电动工具。

为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：

一种电动工具，包括：

电机，其包括两个电机接线端；

电源端子组，其包括用于将电源接入电动工具的两个电源端子；

操作开关，至少具有能被用户切换的开机状态和关机状态；

操作开关在处于开机状态时导通其两端所连接的电路，操作开关在处于关机状态时断开其两端所连接的电路；

操作开关能够导通或者断开的两端设置在一个电机接线端与一个电源端子之间的电路中；

驱动芯片；

保护开关，至少具有能被驱动芯片切换的导通状态和保护状态；

保护信号电路，能产生一个发送给驱动芯片的保护信号；

驱动芯片至少在接收到保护信号时使保护开关进入保护状态；

保护开关在处于导通状态时导通其两端所连接的电路，保护开关在处于保护状态时断开其两端所连接的电路；

保护开关能够导通或者断开的两端设置在一个电机接线端与一个电源端子之间的电路中；

保护信号电路在电动工具被按照保护操作顺序操作时产生保护信号，保护操作顺序为操作开关先被切换至开机状态而后电源端子组再接入电源；

保护信号电路还包括：

信号源，在其导通时产生保护信号；

第一电容，能在电动工具被按照保护操作顺序操作时控制信号源导通产生保护信号；

第二电容，能在电动工具按照电源端子组先接入电源而后操作开关被切换至开机状态的顺序操作时控制信号源断开。

进一步地，

电源端子组包括：

第一电源端子；

第二电源端子，用于接参考电平；

操作开关包括：

第一开关端，与第一电源端子连接；

第二开关端，与电机的一个电机接线端连接；

第一电容设置在第二开关端和第二电源端子之间的电路中；

第二电容设置在第一开关端和第二电源端子之间的电路中。

进一步地，第一电容的充电时间小于第二电容的充电时间。

进一步地，

信号源包括：

第一信号端，与驱动芯片连接；

第二信号端，与第二电源端子连接；

第一控制端，用于控制第一信号端和第二信号端之间的导通或者断开。

进一步地，保护信号电路还包括：

第一控制开关，用于控制信号源；

第一控制开关包括：

第三开关端，与第一控制端连接；

第四开关端，与第二电源端子连接；

第二控制端，用于控制第三开关端和第四开关端之间的导通和断开；

第二控制端连接于第一开关端和第二电容之间的电路中。

进一步地，保护信号电路还包括：第二控制开关；

第二控制开关包括：

第五开关端，连接于第一开关端和第二电容之间的电路中；

第六开关端，与第二电源端子连接；

第三控制端，连接于第二开关端和第一电容之间的电路中。

进一步地，信号源为三极管或者场效应管。

进一步地，第一控制开关为三极管或者场效应管；第二控制开关为三极管或者场效应管。

进一步地，保护信号电路还包括：

第一二极管，设置于第二开关端和第一电容的之间的电路中；

第二二极管，设置于第一开关端和第二电容的之间的电路中。

进一步地，保护开关包括：一可控硅开关；

可控硅开关包括：

阳极，与电机的一个电机接线端连接；

阴极，与第二电源端子连接；

控制极，用于控制阳极和阴极之间的导通；

控制极与驱动芯片连接。

本发明的有益之处在于：该电动工具能够按照先接入电源或操作操作开关的顺序安全启动，而当先操作操作开关后接通电源则电动工具不能启动，且当电动工具在正常运转的过程中出现突然断电后又突然上电时电动工具也不能启动，从而实现断电保护。

附图说明

图1所示为本发明的电动工具的电路图；

图2所示为图1电动工具中的保护信号电路的电路图，其中保护信号电路适用于交流电动工具；

图3所示为图1电动工具中的保护信号电路的另一实施例的电路图，其中保护信号电路适用于直流电动工具。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。

本发明提出一种电动工具，图1所示为本发明的电动工具的电路图；图2所示为图1电动工具中的保护信号电路的电路图，其中保护信号电路适用于交流电动工具。请一并参照图1和图2，在本实施例中，以交流的电动工具100为例，该电动工具100包括：电机10、电源端子组（图未标）、操作开关30、驱动芯片40、保护开关50以及保护信号电路60。

电机10用于将电能转换成机械能以实现电动工具100的工具功能。电机10包括两个电机接线端，两个电机接线端分别用于将电机10连接于电路中，分别为第一电机接线端11和第二电机接线端12。

电源端子组用于将外部的交流电接入到电动工具100中，其包括：两个电源端子，分别为第一电源端子21和第二电源端子22，其中第一电源端子21与操作开关30连接，第二电源端子22用于接参考电平。

操作开关30为电动工具100的外壳上设置的用于供给用户操作的开关，其具有被用于操作进行切换的开机状态和关机状态。操作开关30在处于开机状态时能够导通其两端所连接的电路，而处于关机状态时断开其两端所连接的电路，操作开关30能够导通或者断开的两端设置在一个电机接线端与一个电源端子之间的电路中。具体的，操作开关30包括：第一开关端31和第二开关端32，其中第一开关端31与第一电源端子21连接，第二开关端32与电机10的第一电机接线端11连接，这样操作开关30的两端设置于第一电源端子21和第一电机接线端11之间，且操作开关30导通或者断开其两端所连接的电路指的即是第一开关端31和第二开关端32的导通和断开。

驱动芯片40用于控制保护开关50的导通，保护开关50包括能被驱动芯片40切换的导通状态和保护状态，当保护开关50处于导通状态时导通其两端所连接的电路，而在保护开关50处于保护状态时断开其两端所连接的电路，保护开关50能够导通或者断开的两端设置在一个电机接线端和一个电源端子之间，这样，当保护开关50处于导通状态时能够导通一个电机接线端和一个电源端子之间的电路，当保护开关50处于断开状态时能够断开一个电机接线端和一个电源端子之间的电路。具体的，保护开关50包括一个可控硅开关Q1，该可控硅开关Q1包括：阳极、阴极和控制极，阳极与电机10的第二电机接线端12连接，阴极与第二电源端子22连接，控制极用于控制阳极和阴极之间的导通，控制极与驱动芯片40连接。这样，在电源端子组接入电源、操作开关30闭合的情况下，当驱动芯片40向可控硅开关Q1的控制端输出一个触发电压时，那么阳极和阴极之间导通，从而保护开关50导通其两端所连接的电路。需要说明的是，保护开关50的导通或者断开的两端指的是一个三端的开关元件中的除了控制端之外的另外两端，在本实施例中，指的是可控硅开关Q1的阳极和阴极。

作为优选方案，驱动芯片40包括一个相位控制电路，该相位控制电路还包括能够输出一个控制可控硅开关Q1的触发电压的输出端。

保护信号电路60用于控制电动工具100被按照保护操作顺序操作时断开电动工具100，使得电机10不能启动。该保护信号电路60能够产生一个发送给驱动芯片40的保护信号，当驱动芯片40接收到保护信号时使得保护开关50进入保护状态，从而断开保护开关50两端所连接的电路，使得电机10不能启动。其中保护信号电路60在电动工具100被按照保护操作顺序操作时产生保护信号，保护操作顺序为操作开关30被切换至开关状态而后电源端子组再接入电源。这样，当用户先按下操作开关30然后再接通电源时，驱动芯片40接收到保护信号电路60所产生的保护信号，从而触发保护开关50断开两端所连接的电路，从而使得电动工具100不能在错误的操作顺序下启动，保证了安全性；而且当电动工具100在电机10运转的过程中，电源突然断电，这时电机10停转，而后如果在用户还没有松开操作开关30的情况下电源又突然上电，这时，驱动芯片40也能够接收到保护信号电路60产生的保护信号，从而驱动芯片40控制保护开关50断开两端所连接的电路，从而使得电动工具100不能在这种突然断电又突然上电的情况下启动，避免了因为突然启动而引起的电动工具100自身损坏或者损坏其它工具的问题，更重要的是避免了因为突然启动而引起的操作人员未能稳定的握持电动工具100造成的人身安全问题，实现了电动工具100的断电保护功能。

以下具体介绍本发明中的保护信号电路60是如何根据电动工具100被操作的顺序不同而产生或者不能产生保护信号。

保护信号电路60包括：信号源61、第一电容C1、第二电容C2、第一控制开关62以及第二控制开关63。

信号源61，在其导通时产生保护信号，其包括：第一信号端、第二信号端以及第一控制端。其中，第一信号端与驱动芯片40连接，第二信号端与第二电源端子22连接，第一控制端用于控制第一信号端和第二信号端之间的导通或者断开。具体的，该信号源61可以为三极管或者场效应管，这里以为三极管Q2为例，其中第一信号端为三极管Q2的集电极，第二信号端为三极管Q2的发射极，第一控制端为三极管Q2的基极，且在本实施例中，当发射极的电压高于基极的电压时，集电极和发射极之间能够导通。

第一电容C1用于在电动工具100被按照保护操作顺序操作时控制信号源61导通产生保护信号，该第一电容C1设置于第二开关端32和第二电源端子22之间的电路中。第二电容C2能在电动工具100按照电源端子组先接入电源而后操作开关30被切换至开机状态的顺序操作时控制信号源61断开，该第二电容C2设置于第一开关端31和第二电源端子22之间的电路中，且第一电容C1的充电时间还小于第二电容C2的充电时间，也即是在该保护信号电路60中，当第一电容C1和第二电容C2同时进行充电时，第一电容C1先于第二电容C2充满电。

第一控制开关62用于锁定信号源61使其不能产生保护信号，其包括：第三开关端、第四开关端和第二控制端。其中，第三开关端与第一控制端连接，第四开关端与第二电源端子22连接，第二控制端连接于第一开关端31和第二电容C2之间的电路中。具体的，该第一控制开关62也可以为三极管或者场效应管，这里同样以为三极管Q3为例，其中第三开关端为三极管Q3的集电极，第四开关端为三极管Q3的发射极，第二控制端为三极管Q3的基极，且在本实施例中，当发射极的电压高于基极的电压时，集电极和发射极之间能够导通。

第二控制开关63用于锁定第一控制开关62的第二控制端，使得第一控制开关62处于断开状态，第二控制开关63包括：第五开关端、第六开关端和第三控制端。其中，第五开关端连接于第一开关端31和第二电容C2之间的电路中，第六开关端与第二电源端子22连接，第三控制端连接于第二开关端32和第一电容C1之间的电路中。具体的，该第二控制开关63也可以为三极管或者场效应管，这里同样以为三极管Q4为例，其中第五开关端为三极管Q4的集电极，第六开关端为三极管Q4的发射极，第三控制端为三极管Q4的基极，且在本实施例中，当发射极的电压高于基极的电压时，集电极和发射极之间能够导通。

在本实施例中，因为电动工具100为交流工具，为了实现保护信号电路60中的第一电容C1和第二电容C2处的电路的单向导电性以及对信号源61、第一控制开关62以及第二控制开关63的控制，保护信号电路60中还包括：第一二极管D1和第二二极管D2。其中,第一二极管D1设置于第二开关端32和第一电容C1的之间的电路中，第二二极管D2设置于第一开关端31和第二电容C2之间的电路中。

根据以上本发明的保护信号电路60的电路结构介绍其工作原理：

第一类情形是电动工具100按照正确的操作顺序操作，也即是电源端子组先接入电源然后操作操作开关30的情形。当电源端子组接入电源后操作开关30处于开机状态前，这时因为第二电容C2位于第一开关端31（第一电源端子21）和第二电源端子22之间从而开始充电，而此时因为第一电容C1位于第二开关端32和第二电源端子22之间，因此第一电容C1处于断开状态，当第二电容C2充电后使得第一控制开关62导通，这时使得第一电容C1处于短路状态，信号源61处于断开状态，从而当操作开关30也导通时，此时因为信号源61不能产生保护信号，从而驱动芯片40控制保护开关50导通两端所连接的电路，从而使得电机10正常运转，电动工具100开始工作。

第二类情形是电动工具100按照保护操作顺序操作，也即是操作开关30先被操作、电源端子组后接入电源的情形。当操作开关30处于开机状态时，此时因为电源端子组还未接入电源，因此此时第一电容C1和第二电容C2均未能充电，这时，当电源端子组接入电源后，第一电容C1和第二电容C2同时开始进行充电，但是因为第一电容C1的充电时间小于第二电容C2的充电时间，因而第一电容C1比第二电容C2先充满电，这时第二控制开关63和信号源61导通，从而第一控制开关62的第二控制端短路且信号源61产生保护信号，从而驱动芯片40控制保护开关50断开两端所连接的电路，从而电机10不能运转，进而使得电动工具100在按照保护操作顺序操作时不能启动，避免因为误操作而引起的损伤。

作为优选方案，在本实施例中，在可控硅开关Q1处还并联一个保护电容C3，这样可以保护可控硅开关Q1断开的瞬间因为电机产生反电动势而损坏的问题。

图3所示为图1电动工具中的保护信号电路的另一实施例的电路图，其中保护信号电路适用于直流电动工具。参照图3所示，在本实施例中，保护信号电路60′与第一实施例中基本相同，因为其适用于直流电动工具，因而与第一实施例区别仅在于：保护信号电路60′中不包含第一二极管D1和第二二极管D2；作为信号源61′、第一控制开关62′和第二控制开关63′的三极管，只有当三极管的基极的电压高于发射极的电压时，集电极和发射极之间导通。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种电动工具，包括：

电机，其包括两个电机接线端；

电源端子组，其包括用于将电源接入所述电动工具的两个电源端子；

操作开关，至少具有能被用户切换的开机状态和关机状态；

所述操作开关在处于所述开机状态时导通其两端所连接的电路，所述操作开关在处于所述关机状态时断开其两端所连接的电路；

所述操作开关能够导通或者断开的两端设置在一个所述电机接线端与一个所述电源端子之间的电路中；

其特征在于，所述电动工具还包括：

驱动芯片；

保护开关，至少具有能被所述驱动芯片切换的导通状态和保护状态；

保护信号电路，能产生一个发送给所述驱动芯片的保护信号；

所述驱动芯片至少在接收到所述保护信号时使所述保护开关进入所述保护状态；

所述保护开关在处于所述导通状态时导通其两端所连接的电路，所述保护开关在处于所述保护状态时断开其两端所连接的电路；

所述保护开关能够导通或者断开的两端设置在一个所述电机接线端与一个所述电源端子之间的电路中；

所述保护信号电路在所述电动工具被按照保护操作顺序操作时产生所述保护信号，所述保护操作顺序为所述操作开关先被切换至所述开机状态而后所述电源端子组再接入电源；

所述保护信号电路还包括：

信号源，在其导通时产生所述保护信号；

第一电容，能在所述电动工具被按照所述保护操作顺序操作时控制所述信号源导通产生所述保护信号；

第二电容，能在所述电动工具按照电源端子组先接入电源而后所述操作开关被切换至所述开机状态的顺序操作时控制所述信号源断开。

2.根据权利要求1所述的电动工具，其特征在于，

所述电源端子组包括：

第一电源端子；

第二电源端子，用于接参考电平；

所述操作开关包括：

第一开关端，与所述第一电源端子连接；

第二开关端，与所述电机的一个电机接线端连接；

所述第一电容设置在所述第二开关端和所述第二电源端子之间的电路中；

所述第二电容设置在所述第一开关端和所述第二电源端子之间的电路中。

3.根据权利要求2所述的电动工具，其特征在于，所述第一电容的充电时间小于所述第二电容的充电时间。

4.根据权利要求2所述的电动工具，其特征在于，

所述信号源包括：

第一信号端，与所述驱动芯片连接；

第二信号端，与所述第二电源端子连接；

第一控制端，用于控制所述第一信号端和所述第二信号端之间的导通或者断开。

5.根据权利要求4所述的电动工具，其特征在于，所述保护信号电路还包括：

第一控制开关，用于控制所述信号源；

所述第一控制开关包括：

第三开关端，与所述第一控制端连接；

第四开关端，与所述第二电源端子连接；

第二控制端，用于控制所述第三开关端和所述第四开关端之间的导通和断开；

所述第二控制端连接于所述第一开关端和所述第二电容之间的电路中。

6.根据权利要求5所述的电动工具，其特征在于，所述保护信号电路还包括：第二控制开关；

所述第二控制开关包括：

第五开关端，连接于所述第一开关端和所述第二电容之间的电路中；

第六开关端，与所述第二电源端子连接；

第三控制端，连接于所述第二开关端和所述第一电容之间的电路中。

7.根据权利要求6所述的电动工具，其特征在于，所述信号源为三极管或者场效应管。

8.根据权利要求6所述的电动工具，其特征在于，所述第一控制开关为三极管或者场效应管；所述第二控制开关为三极管或者场效应管。

9.根据权利要求2所述的电动工具，其特征在于，所述保护信号电路还包括：

第一二极管，设置于所述第二开关端和所述第一电容的之间的电路中；

第二二极管，设置于所述第一开关端和所述第二电容的之间的电路中。

10.根据权利要求1所述的电动工具，其特征在于，所述保护开关包括：一可控硅开关；

所述可控硅开关包括：

阳极，与所述电机的一个电机接线端连接；

阴极，与所述第二电源端子连接；

控制极，用于控制所述阳极和所述阴极之间的导通；

所述控制极与所述驱动芯片连接。