CN107204635B - 交直流电源控制装置、具有该装置的工具机及吸尘器 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种交直流电源控制装置、具有该装置的工具机及吸尘器，其中所述交直流电源控制装置用于控制交流电源和直流电源给交直流通用负载供电。所述交直流电源控制装置包括切换电路、交流受控电路、直流电压检测电路、控制电路、以及直流受控电路。本发明可以实现交流和直流的自动切换且能自动调节电源电压的大小。

Description

交直流电源控制装置、具有该装置的工具机及吸尘器

技术领域

本发明涉及一种交直流电源控制装置、具有该装置的工具机及吸尘器。

背景技术

目前市场上的一些交流或直流工具机，比如交流吸尘器或直流吸尘器，通常需要设置很长的电源线，因为其需要清洁的面积比较大，而交流插座又有限，因此给用户带来操作上的困扰；而直流吸尘器虽然不需要设置很长的电源线，但是受制于目前的电池包容量有限，可以持续工作的时间相对较短。

另外，后续出现的交直流两用工具机可以解决上述问题，比如交直流两用吸尘器或交直流园艺工具等，但目前市面上的交直流两用工具机对交流电压与直流电池包的电压都有严格的限制，严重限制了这项技术的推广与使用。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中的上述缺陷，提供一种交直流电源控制装置、具有该装置的工具机及吸尘器，其可以实现交流和直流的自动切换且能自动调节电源电压的大小。

为实现上述发明目的，本发明主要采用了如下技术方案：一种交直流电源控制装置，用于控制交流电源和直流电源给交直流通用负载供电，其特征在于：所述交直流电源控制装置包括切换电路、交流受控电路、直流电压检测电路、控制电路、以及直流受控电路，

所述切换电路的一端分别连接所述交流电源和所述直流电源，另一端分别连接所述交流受控电路和所述直流受控电路，用于在所述交流电源存在时将所述交流电源电连接至所述交流受控电路的输入端，并且在所述交流电源不存在而所述直流电源存在时将所述直流电源电连接至所述直流受控电路的输入端；

所述交流受控电路连接在所述切换电路和所述交直流通用负载连接之间，用于将输入的交流电源的电压转换为第一预设电压并输出至所述交直流通用负载；

所述直流电压检测电路连接在所述直流电源与所述控制电路之间，用于检测所述直流电压的大小，并且输出至所述控制电路；

所述控制电路与所述直流受控电路连接，用于根据所述直流电压的大小产生调节信号，并且输出至所述直流受控电路；

所述直流受控电路连接在所述控制电路与所述交直流通用负载之间，用于根据所述调节信号将输入的直流电源的电压转换为第二预设电压并输出至所述交直流通用负载。

本发明还提供了如下多个附属技术方案：

所述交直流电源控制装置还包括直流变压电路，所述直流变压电路连接于所述直流电源和所述控制电路之间，用于将所述直流电源的电压转换为所述控制电路的工作电压。

所述切换电路包括继电器，所述继电器具有常开触点和常闭触点，所述常开触点一端连接至所述交流电源，所述常开触点另一端连接至所述交流受控电路；所述常闭触点一端连接至所述直流电源，所述常闭触点另一端连接至所述直流受控电路。

所述切换电路还包括交流变压电路，所述交流变压电路连接于所述交流电源和所述继电器的线圈之间，用于将所述交流电源的电压转换为所述继电器的线圈工作电压。

所述交流受控电路包括第一电阻、具有固定斩波的可控硅和电容，其中：所述第一电阻的一端与所述常开触点另一端和所述可控硅的第一极连接，另一端与所述电容一端和所述可控硅的门极连接；所述电容一端还与所述可控硅的门极连接，另一端接地；所述可控硅的第二极与所述交直流通用负载连接。

所述直流电压检测电路包括第二电阻及第三电阻，其中，所述第二电阻一端与所述直流电源的第一极连接，另一端与所述第三电阻的一端和所述控制电路的检测信号输入端连接；所述第三电阻的另一端与所述直流电源的第二极连接，且同时接地。

所述直流受控电路包括第一三极管、第二三极管、电阻和MOS管；其中所述第一三极管基极分别与所述控制电路的控制信号输出端、所述第二三极管的基极连接，所述第一三极管的集电极与直流变压电路输出端正极连接，所述第一三极管的发射极分别与所述第二三极管的发射极、所述电阻的一端连接；所述第二三极管的集电极接地；所述电阻的另一端与所述MOS管的栅极连接；所述MOS管的源极与所述继电器的第二输出端口连接，所述MOS管的漏极与所述交直流通用负载连接。

本发明还提供一种具有上述技术方案中所述的交直流电源控制装置的工具机，所述工具机包括壳体和交直流通用负载，所述交直流通用负载收容在所述壳体内。

本发明还提供一种交直流两用吸尘器，包括：

壳体；

交流电源接口；

直流电源接口；

收容在所述壳体内的串激电机；以及

交直流电源控制装置，用于控制由交流电源接口接入的交流电源和所述直流电源接口接入的直流电源给串激电机供电，所述交直流电源控制装置包括切换电路、交流受控电路、直流电压检测电路、控制电路、以及直流受控电路，

所述切换电路的一端分别连接所述交流电源接口和所述直流电源接口，另一端分别连接所述交流受控电路和所述直流受控电路，用于在所述交流电源接口接入交流电源时将所述交流电源电连接至所述交流受控电路的输入端，并且在所述交流电源接口没有接入交流电源而所述直流电源接口接入直流电源时将所述直流电源电连接至所述直流受控电路的输入端；

所述交流受控电路连接在所述切换电路和所述串激电机之间，用于将输入的交流电源的电压转换为第一预设电压并输出至所述串激电机；

所述直流电压检测电路连接在所述直流电源接口与所述控制电路之间，用于检测所述直流电源的电压的大小，并且输出至所述控制电路；

所述控制电路与所述直流受控电路连接，用于根据所述直流电源的电压的大小产生调节信号，并且输出至所述直流受控电路；

所述直流受控电路连接在所述控制电路与所述串激电机之间，用于根据所述调节信号将输入的直流电源的电压转换为第二预设电压并输出至所述串激电机。

进一步地，所述直流电源为电池包。

相比于现有技术，本发明所提供的交直流电源控制装置，其包括切换电路、交流受控电路、直流电压检测电路、控制电路、以及直流受控电路，以此来达成如下优势：首先，可以实现交直流两用工具机的交直流自动切换，可以让用户在有和没有交流电源的地方都可以持续使用机器；其次，可以实现自动调节电压，可以使用户在不同电压的环境中实现无缝切换至合适的预设电压，而无需担忧电源电压的问题；另外，对电池包的使用也没有要求，用户可以使用现有的任意电压的电池包来驱动工具机，提供了使用上的极大便利，也节约了重新购买电池包的成本。

附图说明

图1是对应于本发明交直流电源控制装置的电路模块图。

图2是图1中切换电路的电路图。

图3是图1中交流受控电路、直流受控电路以及通用负载之间的电路连接图。

图4是图1中直流电压检测电路图。

具体实施方式

以下结合较佳实施例及其附图对本发明技术方案作进一步非限制性的详细说明。

参照图1，对应于本发明较佳实施例的交直流电源控制装置，用于控制交流电源1和直流电源3(即电池包)给交直流通用负载5(通常为电机组件)供电，适用于交直流两用工具机(图未示)上，比如交直流两用吸尘器或交直流两用吹吸机等。交直流两用工具机通常包括壳体、交流电源接口、直流电源接口、收容在所述壳体内的通用负载5，在交直流两用吸尘器中，该通用负载5为串激电机，其包括具有励磁绕组的定子和具有电枢绕组的转子，所述励磁绕组和电枢绕组串联。本发明交直流电源控制装置可适用于上述交直流两用工具机上。

在一个实施例中，所述交直流电源控制装置主要包括切换电路2、交流受控电路4、直流电压检测电路6、控制电路8、以及直流受控电路10。

所述切换电路2的一端分别连接所述交流电源1和所述直流电源3，另一端分别连接所述交流受控电路4和所述直流受控电路10，用于在所述交流电源1存在时将所述交流电源1电连接至所述交流受控电路4的输入端，并且在所述交流电源1不存在而所述直流电源3存在时将所述直流电源3电连接至所述直流受控电路10的输入端。进一步参照图2至图3，具体地，切换电路2包括继电器21和交流变压电路22。所述继电器21具有常开触点和常闭触点，常闭触点的一端与所述直流电源3连接，其另一端通过所述直流受控电路10电性连接至所述交直流通用负载5；常开触点的一端与交流电源1连接，另一端通过所述交流受控电路4电性连接至所述交直流通用负载5。交流变压电路22连接在交流电源1与继电器21的线圈之间，用于将所述交流电源1的电压转换为所述继电器21的线圈工作电压。该交流变压电路22对于一般技艺人士而言为习知技术，故在此省略其详细描述。显然，在另外一种情况下，若继电器21的电压与交流电源1的电压相互适配的情况下，可以取消该交流变压电路22的设置，而将其线圈直接与交流电源1相互连接。

所述交流受控电路4连接在所述切换电路2和所述交直流通用负载5之间，用于将输入的交流电源的1电压转换为第一预设电压并输出至所述交直流通用负载5。对应于本发明较佳实施例，所述交流受控电路4具体包括第一电阻R18、可控硅BTA12和电容C8，其中，所述第一电阻R18的一端分别与所述继电器21的第一输出端口PK1和所述可控硅BTA12的第一极连接，另一端分别与所述电容C8一端和所述可控硅BTA12的门极连接；所述电容C8一端还与所述可控硅BTA12的门极连接，另一端接地；所述可控硅BTA12的第二极与所述交直流通用负载5连接。该可控硅BTA12的斩波固定，从而在交流电源1存在时，可以输出固定的交流电压(即第一预设电压)来驱动交直流通用负载5。可见，在交流电源1存在时，交流电源1通过交流变压电路22给继电器21的线圈供电，使得继电器21的常闭触点打开而断开直流电源3，并同时使得常开触点与交流受控电路4电性连接，然后经过交流受控电路4的可控硅BTA12的调制后，输出合适且固定的第一预设电压给交直流通用负载5供电。

如图4所示，所述直流电压检测电路6连接在所述直流电源3与所述控制电路8之间，用于检测所述直流电压的大小，并且输出至所述控制电路8。具体地，所述直流电压检测电路6包括第二电阻R16及第三电阻R17，其中，所述第二电阻R16一端与所述直流电源3的第一极连接，另一端同时与所述第三电阻R17的一端和所述控制电路8的检测信号输入端PC1连接；所述第三电阻R17的另一端与所述直流电源3的第二极连接，且同时接地。

本发明交直流电源控制装置还包括直流变压电路14，其连接于所述直流电源3和所述控制电路8之间，用于将所述直流电源3的电压转换为所述控制电路8的工作电压。所述控制电路8与所述直流受控电路10连接，用于根据所述直流电压的大小产生调节信号，并且输出至所述直流受控电路10。其中，直流变压电路14和控制电路8均为现有技术中的惯常设计，对于本领域一般技艺人士而言是习知的，故在此省略其详细电路构造的描述。

再次参照图3，所述直流受控电路10还连接在所述控制电路8与所述交直流通用负载5之间，用于根据所述调节信号将输入的直流电源3的电压转换为第二预设电压并输出至所述交直流通用负载5。对应于本发明较佳实施例，所述直流受控电路10包括第一三极管Q5、第二三极管QB9、电阻R2和MOS管Q2；其中所述第一三极管Q5基极分别与所述控制电路8的控制信号输出端PC2、所述第二三极管QB9的基极连接，所述第一三极管Q5的集电极与直流电源正极VCC连接，所述第一三极管Q5的发射极分别与所述第二三极管QB9的发射极、所述电阻R2的一端连接；所述第二三极管QB9的集电极接地；所述电阻R2的另一端与所述MOS管Q2的栅极连接；所述MOS管Q2的源极与所述继电器21的第二输出端口PK2连接，所述MOS管Q2的漏极与所述交直流通用负载5连接。这样，当直流电源3存在时，其一方面通过继电器21给直流受控电路10提供工作电压，另一方面，通过直流变压电路14给控制电路8提供工作电压；控制电路8根据直流电压检测电路6检测的电压大小来发出调节信号给直流受控电路10，直流受控电路10根据该调节信号来调节MOS管Q2的开通比例，从而给交直流通用负载5提供适配的第二预设电压。

在另一实施例中，本发明还提供一种具有上述实施例中所述的交直流电源控制装置的工具机，所述工具机包括壳体和交直流通用负载，所述交直流通用负载收容在所述壳体内。

在又一实施例中，本发明还提供一种交直流两用吸尘器，包括：壳体、交流电源接口、直流电源接口、收容在所述壳体内的串激电机以及交直流电源控制装置。其中所述串激电机包括具有励磁绕组的定子和具有电枢绕组的转子，所述励磁绕组和电枢绕组串联。

所述交直流电源控制装置用于控制由交流电源接口接入的交流电源和所述直流电源接口接入的直流电源给串激电机供电。具体地，所述交直流电源控制装置包括切换电路、交流受控电路、直流电压检测电路、控制电路、以及直流受控电路。

所述切换电路的一端分别连接所述交流电源接口和所述直流电源接口，另一端分别连接所述交流受控电路和所述直流受控电路，用于在所述交流电源接口接入交流电源时将所述交流电源电连接至所述交流受控电路的输入端，并且在所述交流电源接口没有接入交流电源而所述直流电源接口接入直流电源时将所述直流电源电连接至所述直流受控电路的输入端。

所述交流受控电路连接在所述切换电路和所述串激电机之间，用于将输入的交流电源的电压转换为第一预设电压并输出至所述串激电机。

所述直流电压检测电路连接在所述直流电源接口与所述控制电路之间，用于检测所述直流电源的电压的大小，并且输出至所述控制电路。

所述控制电路与所述直流受控电路连接，用于根据所述直流电源的电压的大小产生调节信号，并且输出至所述直流受控电路。

所述直流受控电路连接在所述控制电路与所述串激电机之间，用于根据所述调节信号将输入的直流电源的电压转换为第二预设电压并输出至所述串激电机。

其中，所述交流电源接口可以但不限于为交流电源插头；所述直流电源接口可以但不限于为电池包连接器，相应地，所述直流电源为电池包。

综上所述，本发明所提供的交直流电源控制装置，其至少具有如下优势：首先，可以实现交直流两用工具机的交直流自动切换，可以让用户在有和没有交流电源的地方都可以持续使用机器；其次，可以实现自动调节电压，可以使用户在不同电压的环境中实现无缝切换至合适的预设电压，而无需担忧电源电压的问题；另外，对电池包的使用也没有要求，用户可以使用现有的任意电压的电池包来驱动工具机，提供了使用上的极大便利，也节约了重新购买电池包的成本。

需要指出的是，上述较佳实施例仅为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种交直流电源控制装置，用于控制交流电源和直流电源给交直流通用负载供电，其特征在于：所述直流电源为输出任意电压值的电池包；

所述交直流电源控制装置包括切换电路、交流受控电路、直流电压检测电路、控制电路、以及直流受控电路，

所述切换电路的一端分别连接所述交流电源和所述直流电源，另一端分别连接所述交流受控电路和所述直流受控电路，用于在所述交流电源存在时将所述交流电源电连接至所述交流受控电路的输入端，并且在所述交流电源不存在而所述直流电源存在时将所述直流电源电连接至所述直流受控电路的输入端；

所述交流受控电路连接在所述切换电路和所述交直流通用负载连接之间，用于将输入的交流电源的电压转换为第一预设电压并输出至所述交直流通用负载；

所述直流电压检测电路连接在所述直流电源与所述控制电路之间，用于检测所述直流电压的大小，并且输出至所述控制电路；

所述控制电路与所述直流受控电路连接，用于根据所述直流电压的大小产生调节信号，并且输出至所述直流受控电路；

所述直流受控电路连接在所述控制电路与所述交直流通用负载之间，用于根据所述调节信号将输入的直流电源的电压转换为第二预设电压并输出至所述交直流通用负载。

2.根据权利要求1所述的交直流电源控制装置，其特征在于：所述交直流电源控制装置还包括直流变压电路，所述直流变压电路连接于所述直流电源和所述控制电路之间，用于将所述直流电源的电压转换为所述控制电路的工作电压。

3.根据权利要求1所述的交直流电源控制装置，其特征在于：所述切换电路包括继电器，所述继电器具有常开触点和常闭触点，所述常开触点一端连接至所述交流电源，所述常开触点另一端连接至所述交流受控电路；所述常闭触点一端连接至所述直流电源，所述常闭触点另一端连接至所述直流受控电路。

4.根据权利要求3所述的交直流电源控制装置，其特征在于：所述切换电路还包括交流变压电路，所述交流变压电路连接于所述交流电源和所述继电器的线圈之间，用于将所述交流电源的电压转换为所述继电器的线圈工作电压。

5.根据权利要求3或4所述的交直流电源控制装置，其特征为：所述交流受控电路包括第一电阻R18、具有固定斩波的可控硅BTA12和电容C8，其中：

所述第一电阻R18的一端与所述常开触点另一端和所述可控硅BTA12的第一极连接，另一端与所述电容C8一端和所述可控硅BTA12的门极连接；

所述电容C8一端还与所述可控硅BTA12的门极连接，另一端接地；

所述可控硅BTA12的第二极与所述交直流通用负载连接。

6.根据权利要求5所述的交直流电源控制装置，其特征在于：所述直流电压检测电路包括第二电阻R16及第三电阻R17，其中，

所述第二电阻R16一端与所述直流电源的第一极连接，另一端与所述第三电阻R17的一端和所述控制电路的检测信号输入端连接；

所述第三电阻R17的另一端与所述直流电源的第二极连接，且同时接地。

7.根据权利要求6所述的交直流电源控制装置，其特征为：所述直流受控电路包括第一三极管Q5、第二三极管QB9、电阻R2和MOS管Q2；其中

所述第一三极管Q5基极分别与所述控制电路的控制信号输出端、所述第二三极管QB9的基极连接，所述第一三极管Q5的集电极与直流变压电路输出端正极VCC连接，所述第一三极管Q5的发射极分别与所述第二三极管QB9的发射极、所述电阻R2的一端连接；

所述第二三极管QB9的集电极接地；

所述电阻R2的另一端与所述MOS管Q2的栅极连接；

所述MOS管Q2的源极与所述继电器的常闭触点另一端连接，所述MOS管Q2的漏极与所述交直流通用负载连接。

8.一种具有权利要求1-7任一项所述的交直流电源控制装置的工具机，其特征在于：所述工具机包括壳体和交直流通用负载，所述交直流通用负载收容在所述壳体内。

9.一种交直流两用吸尘器，包括：

壳体；

交流电源接口；

直流电源接口；

收容在所述壳体内的串激电机；以及

交直流电源控制装置，用于控制由交流电源接口接入的交流电源和所述直流电源接口接入的直流电源给串激电机供电，其特征在于：

所述直流电源为输出任意电压值的电池包；

所述交直流电源控制装置包括切换电路、交流受控电路、直流电压检测电路、控制电路、以及直流受控电路，

所述切换电路的一端分别连接所述交流电源接口和所述直流电源接口，另一端分别连接所述交流受控电路和所述直流受控电路，用于在所述交流电源接口接入交流电源时将所述交流电源电连接至所述交流受控电路的输入端，并且在所述交流电源接口没有接入交流电源而所述直流电源接口接入直流电源时将所述直流电源电连接至所述直流受控电路的输入端；

所述交流受控电路连接在所述切换电路和所述串激电机之间，用于将输入的交流电源的电压转换为第一预设电压并输出至所述串激电机；

所述直流电压检测电路连接在所述直流电源接口与所述控制电路之间，用于检测所述直流电源的电压的大小，并且输出至所述控制电路；

所述控制电路与所述直流受控电路连接，用于根据所述直流电源的电压的大小产生调节信号，并且输出至所述直流受控电路；

所述直流受控电路连接在所述控制电路与所述串激电机之间，用于根据所述调节信号将输入的直流电源的电压转换为第二预设电压并输出至所述串激电机。

10.根据权利要求9所述的交直流两用吸尘器，其特征在于：所述直流电源为电池包。

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