CN109980625B - 一种电动工具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动工具，包括电源接入端、动力系统、主控开关和供电保护电路，电源接入端和动力系统之间设置有供电路径，主控开关和供电保护电路用于控制供电路径的导通或切断。使用工具时，若先导通主控开关再接入满足供电需求的外部电源时该电动工具不会重新启动，减少对用户的伤害，提高用户体验。

Description

一种电动工具

技术领域

本发明涉及一种电动工具，具体涉及一种能够防止断电后上电直接重启的电动工具。

背景技术

通常情况下，在使用电动工具时，需要在电动工具接通电池包并且闭合开关以后，才允许电动工具启动。某些电动工具为了使用方便，例如吹风机等工具通常会设置LOCK_ON开关，该开关可以在一次触发之后一直处于关闭状态，无需操作者持续触发。如果在工具使用时电池包电量过低或出现其他电源忽然中断的情况，导致电动工具因供电中断而停止工作，此时，操作人员很容易忘记重新打开LOCK_ON开关。当重新接入电源后，工具会立即启动，容易对人体带来伤害，以吹风机为例，操作者可能此时并没有很好地握持该工具，导致吹风机吹出的强劲风压会对自己或其他人带来不适；或者工具在放置状态下忽然启动，容易破坏周围的物体，以及给所处环境带来噪音。

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电动工具，能够防止断电后上电直接重启。

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：

电源接入端，用于连接外部电源；

动力系统，与所述电源接口之间设置有供电路径，使所述外部电源能够为其供电；

主控开关，设置在所述动力系统与所述电源接口之间的供电路径上，所述供电路径在所述主控开关处于导通的状态下才能够导通；所述电动工具还包括：

供电保护电路，连接所述供电路径，在所述电动工具被按照保护操作顺序使用时断开所述动力系统与所述电源接口之间的供电路径；所述保护操作顺序包括先导通主控开关再接入满足供电需求的外部电源。

其中，所述供电保护电路包括：

供电开关，设置在所述动力系统与所述电源接口之间的供电路径上，所述供电路径在所述供电开关处于导通的状态下才能够导通；

供电启动模块，能够向所述供电开关发送控制其导通的第一控制信号；

屏蔽开关，能够在其导通时屏蔽所述第一控制信号；

供电屏蔽模块，在所述电动工具被按照所述第一操作顺序使用时向所述屏蔽开关发送控制其导通的第二控制信号。

其中，所述供电屏蔽模块包括第一电容，所述第一电容与所述电源接入端连接，所述第一电容在在所述电动工具被按照保护操作顺序使用时存在充电过程，所述第一电容在充电过程中向所述屏蔽开关发送控制其导通的第二控制信号。

其中，所述供电屏蔽模块还包括第一放电支路，所述第一电容（第一电容）和所述放电支路在所述主控开关闭合时导通。

其中，所述供电启动模块包括第二电容，所述第二电容在所述主控开关闭合时与所述电源接入端导通，所述第二电容在充电过程中向所述供电开关发送控制其导通的第一控制信号。

其中，所述第二电容的第一端与所述主控开关连接；所述第二电容的第二端一方面连接所述供电开关的控制端，另一方面连接所述屏蔽开关的第一端，所述屏蔽开关的第二端接参考电平，所述屏蔽开关在导通时其第一端和第二端导通，所述屏蔽开关的控制端与所述供电屏蔽模块连接。

其中，所述屏蔽开关包括第一三极管，所述屏蔽开关的控制端连接所述第一三极管的基极，所述屏蔽开关的第一端连接所述第一三极管的集电极，所述屏蔽开关的第二端连接所述第一三极管的发射极。

其中，所述供电开关包括第二三极管和第三三极管，所述供电开关的控制端连接所述第二三极管的基极，所述第二二极管的发射极连接参考电平，基极与所述第三三极管的基极连接，所述第三三极管的发射极和集电极设置在所述动力系统与所述电源接口之间的供电路径上。

其中，所述第一电容的充电时长大于所述第二电容的充电时长。

其中，所述供电启动模块包括第二放电支路。

需要说明的是，本发明中所涉及的连接包括直接连接或间接连接。

本发明的有益之处在于：本发明中的电动工具，利用主控开关和供电保护电路控制外部电源与动力系统之间供电路径的导通或切断。使用该工具时，若先导通主控开关再接入满足供电需求的外部电源，该电动工具不会重新启动，减少对用户的伤害，提高用户体验。

附图说明

图1是一种吹风机的立体图；

图2是图1中的吹风机内部电路的模块示意图；

图3是图2中供电保护电路的工作流程图；

图4是图2中供电保护电路的一种实施方式；

图5是图2中供电保护电路的另一种实施方式。

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。

结合图1和图2，吹风机100包括壳体110，在壳体110的把手上设置有主控开关130，在壳体110的一个端部设置有吹风管140，在壳体110的另一个端部设置有电源接口150，在壳体110内部设置有为吹风管140提供动力的动力系统160，动力系统160包括电机和用于控制电机的主控板，在壳体110内还设置有供电保护电路120，主控开关130和供电保护电路120用于控制外部电源对动力系统160的供电状态。上述主控开关130可以采用拨钮开关，也可以采用滑动开关或者旋转开关，包括关断（OFF）状态和导通（ON）状态。上述吹风机100也可以是角磨、圆锯等电动工具，这些电动工具通常设置有LOCK_ON开关，电源接口150可以是滑动式或插拔式电池包接口，也可以是用于连接充电站（power station）等其他便携式电源的USB接口。

如图2所示，电源接口150包含电源接入端151，电源输入端151与动力系统160之间设置有供电路径200，以外部电源为电池包为例，当电池包通过电源接口150与壳体110连接时，电池包的正负极通过电源接入端151连入该供电路径200，为动力系统160供电。主控开关130设置在该供电路径200上，只有当主控开关130闭合时，该供电路径200才能导通。

图2中的供电保护电路120包括供电开关121，供电开关121设置在电源输入端151与动力系统160之间的供电路径200上，只有当供电开关121导通时，该供电路径200才能导通。正常启动时，将电池包通过电源接口150连接至吹风机100的壳体110上，操作者将主控开关130拨至ON状态，供电开关121闭合，供电路径200导通，动力系统160与电池包连通为吹风管140提供动力，吹风机100开始工作；如果在使用时，电池包电量不足导致其无法为动力系统160提供电信号，即使供电路径200导通，吹风机100也无法继续工作，操作人员很容易忘记将主控开关130拨至OFF状态，如果在此状态下更换电池包，电池包可以重新为动力系统160提供电信号，吹风机100重新启动，此时，操作者很有可能未很好地握持吹风机，导致吹风机吹出的强劲风压会对自己或其他人带来不适。

为了解决上述问题，作为一种实施方式，图2中的供电保护电路120还包括供电启动模块122、供电屏蔽模块123和屏蔽开关124；供电启动模块122能够向供电开关121发送控制其导通的第一控制信号；屏蔽开关124，能够在其导通时屏蔽所述第一控制信号；供电屏蔽模块123在电动工具被按照先导通主控开关再接入满足供电需求的外部电源的保护操作顺序使用时向所述屏蔽开关发送控制其导通的第二控制信号。具体的，供电开关121的第一端和供电启动模块122的第一端分别与主控开关130的第一端连接，主控开关130的第二端与电源接入端151的第一端连接，电源接入端151的第二端接参考电平，供电开关121的第二端与供电保护电路的输出端连接，输出端与动力系统160连接，供电开关121的控制端与供电启动模块122的第二端连接，供电屏蔽模块123的第一端连接在主控开关130的第二端和电源接入端151的第一端之间，供电屏蔽模块123的第二端与屏蔽开关124的控制端连接，屏蔽开关124的第一端与供电启动模块122的第二端连接，屏蔽开关124的第二端接参考电平。

如图3所示，正常启动时，电源接入端151处接入电池包，电池包正常供电，供电屏蔽模块123接通电源后控制屏蔽开关124处于打开状态，此时，若操作者将主控开关130由OFF状态切换为ON状态，则供电启动模块122与供电开关121的第一端接通电源，供电启动模块122接通电源后控制供电开关121导通，则供电开关121的第一端与第二端连通，供电路径200导通，电池包为动力系统160供电；此时，若操作者将主控开关130由ON状态切换为OFF状态，供电路径200切断，电池包无法向动力系统160供电。若主控开关130处于ON状态时，电池包因电量不足而无法继续供电，此时若忘记将主控开关切换为OFF状态而进行电池包的更换，即先导通主控开关再接入满足供电需求的外部电源，供电保护电路120被重新上电，供电屏蔽模块123再次接通电源后控制屏蔽开关124处于闭合状态，供电启动模块122被屏蔽开关124接参考电平，使得供电启动模块122与供电开关121之间的连接被短路，供电启动模块122无法向供电开关121发送使其导通的电信号，供电路径200不导通，电池包无法向动力系统160供电，起到保护作用，此时，若将主控开关130先由ON状态切换为OFF状态再切换为ON状态，供电屏蔽模块123控制屏蔽开关124处于打开状态，供电启动模块122可以再次向供电开关121发送控制其导通的信号，供电路径200导通。

供电开关121以及屏蔽开关124可以是继电器、场效应管或晶闸管的一种。

作为一种实施方式，结合图2和图4，供电保护电路120的供电启动模块122包括电容C20，供电开关121包括NPN型三极管Q40和PNP型三极管Q50，供电屏蔽模块123包括电容C10，屏蔽开关124包括NPN型三极管Q30，其中电容C20的充电时长小于电容C10的充电时长；电容C20的第一端连接主控开关130的第一端，第二端分别连接三极管Q40的基极和三极管Q30的集电极；三极管Q30的发射极接参考电平，基极连接电容C10的第二端，电容C10的第一端连接在电源接入端151和主控开关130的第二端之间，主控开关130的第一端通过电阻R60接参考电平；三极管Q40的发射极接参考电平，三极管Q40的集电极和三极管Q50的基极连接，三极管Q50的发射极与电容C20的第一端以及主控开关130的第一端连接，三极管Q50的集电极连接供电保护电路120的输出端。其中，输入端VSYS可以用IO接口输入高电平来代替。

正常启动时，电源接入端151接入能够为工具正常供电的电池包，电容C10迅速充满电（充电时间为毫秒级），三极管Q30基极和发射极之间无电流，三极管Q30不导通；吹风机100的使用者操作主控开关130，将其状态由OFF切换为ON状态，主控开关130闭合，电容C20开始充电，三极管Q40的基极和发射极之间存在电流，三极管Q40导通使得三极管Q50的发射极和基极之间存在电流，三极管Q50导通，电池包与动力系统160之间的供电路径导通，动力系统的主控板通电，随后即在电容C20的充电电流无法维持三极管Q40导通之前向供电保护电路的VSYS端输出电信号，例如+5V电压，以维持三极管Q40的导通；此时，若使用者操作主控开关130，将其状态由ON切换为OFF状态，主控开关130打开，电池包与动力系统160之间的供电路切断，工具停止工作，当然，此时三极管Q50和三极管Q40也无法继续导通，电容C20通过电阻R60放电，待下次主控开关130被再次闭合后，电容C20可以被再次充电，以在主控板向供电保护电路的VSYS端输出电信号之前维持三极管Q40的导通。若使用者在使用时，电池包忽然断电，吹风机100无法继续工作，很容易造成使用者忘记打开主控开关130，电容C10和电容C20均可以通过电阻R60放电，若此时重新更换电池包，即先导通主控开关再接入满足供电需求的外部电源，供电保护电路120被重新供电，此时，电容C10和电容C20同时充电，但电容C10的充电时长大于电容C20的充电时长，因此可以在电容C20的整个充电过程中使三极管Q30一直导通状态，即电容C20的充电路径自电源接入端151的一端开始，依次经过主控开关130、电容C20、三极管Q30至电源接入端151的另一端接参考电平端，此时，三极管Q40的发射极和基极之间没有电流，三极管Q40无法导通，三极管Q50也无法导通，电池包与动力系统160之间的供电路无法导通，吹风机100无法工作，起到保护作用。此时，若使用者将主控开关130由ON状态先切换为OFF状态，随后又切换为ON状态，吹风机100恢复正常工作。因为，当使用者将主控开关130由ON状态先切换为OFF状态时，电容C20通过电阻R60放电，而电容C10不放电，当主控开关130再切换为ON状态时，电容C20接通电源，开始充电，此时，因电容C10不充电，三极管Q30不导通，电容C20的充电电流使三极管Q40的导通，后续过程同正常启动时的工作状态，即供电路径先接入能够满足工具供电需求的电池包，后关闭主控开关130时的工作状态。

在具体电路设计时，可以如图5所示，设置图4中各模块以及各开关的外围电路，以使得整个供电保护电路120的性能更佳或者更稳定。

作为一种实施方式，图5中的供电保护电路120的供电启动模块122包括电容C20，供电开关121包括NPN型三极管Q40和PNP型三极管Q50，供电屏蔽模块123包括电容C10，屏蔽开关124包括NPN型三极管Q30，其中电容C20的充电时长小于电容C10的充电时长；电容C20的第一端连接主控开关130的第一端，电容C20的第二端通过电阻R20连接三极管Q30的集电极；三极管Q30的发射极接参考电平，并通过电阻R30连接其基极，三极管Q30的基极通过电阻R10连接电容C10的第二端，电容C10的第一端连接在电源接入端151和主控开关130的第二端之间；三极管Q50的集电极通过二极管D50连接动力系统160，三极管Q50的发射极与电容C20的第一端以及主控开关130的第一端连接，并通过电阻R50与其基极连接；三极管Q50的基极通过电阻R51连接三极管Q40的集电极，三极管Q40的基极一方面通过电阻R41连接三极管Q30的集电极，另一方面通过电阻R40连接其发射极，三极管Q40的发射极接参考电平；电阻R41与三极管Q30集电极的连接端通过电阻R42，二极管D40与供电保护电路120的输入端VSYS1连接，主控板通过输入端VSYS1向供电保护电路120输入电信号，如+5V电压。二极管D50和二极管D40的设置均是为了所在支路的电流方向唯一。

供电保护电路120在具体设计时可以根据主控板的在接收到Uout信号后能够输入端VSYS1输出电信号的时间差来设置各开关外围电路上的电阻阻值和/或电容C10和C20的最大容量及其所在支路上相应电阻的阻值，使得电容C10的充电时长大于电容C20的充电时长，实现对三极管Q30通断的合理控制。

图5中的供电保护电路120与图4中的供电保护电路120明显区别在于，电容C20和电容C10的放电支路由电阻R60替换为三极管Q60及其外围电路所形成的放电电路，电容C20的第一端和主控开关130的第一端通过电阻R63连接三极管Q60的集电极，三极管Q60的集电极依次通过电阻R63、稳压二极管D61、电阻R64、电阻R61和电阻R62连接其基极，稳压二极管D61的阴极接电容C20的第一端，阳极接电阻R64，三极管Q60的基极通过电阻R62与其发射极连接，三极管Q60的发射极接参考电平；电阻R61的第一端与电阻R62的第一端连接，电阻R61的第二端一方面通过电容C40与电阻R62的第二端连接，另一方面通过二极管D60连接供电保护电路120的另一个输入端VSYS2，输入端VSYS2连接主控板。其中，稳压管D61的设置能够防止电池包电压被放到过低状态，即防“放死”。若使用者将主控开关130由ON状态切换为OFF状态时，当电容C20中的电量较大时，存在两条放电路径，一条是依次通过稳压管D61、电阻R64、电阻R61、电阻R62的放电路径，一条是依次通过电阻R63和三极管Q60的放电路径，所当电容C20中的电量较低时，输入端VSYS2能够依靠主控板继续维持一段时间，电容C20仍能通过电阻R63、三极管Q60这条放电路径继续放电，可以快速将C20电容的电压放至比较低的状态，以便工具在被正常启动时，能正常导通Q40三极管，使主控板正常上电。其中，输入端VSYS1和输入端VSYS2都可以用IO接口输入高电平来代替。

上述实施方式中供电启动模块122和供电屏蔽模块123采用同一放电支路，当然也可以分别设置各自的放电支路。

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 (5)

1.一种电动工具，包括：

电源接入端，用于连接外部电源，所述电源接入端包括电源接口；

动力系统，与所述电源接口之间设置有供电路径，使所述外部电源能够为其供电；

主控开关，设置在所述动力系统与所述电源接口之间的供电路径上，所述供电路径在所述主控开关处于导通的状态下才能够导通；其特征在于，所述电动工具还包括：

供电保护电路，连接所述供电路径，在所述电动工具被按照保护操作顺序使用时断开所述动力系统与所述电源接口之间的供电路径；所述保护操作顺序包括先导通主控开关再接入满足供电需求的外部电源；

所述供电保护电路包括：

供电开关，设置在所述动力系统与所述电源接口之间的供电路径上，所述供电路径在所述供电开关处于导通的状态下才能够导通；

供电启动模块包括第二电容，所述第二电容在所述主控开关闭合时与所述电源接入端导通，所述第二电容在充电过程中向所述供电开关发送控制其导通的第一控制信号；

屏蔽开关，能够在其导通时屏蔽所述第一控制信号；

供电屏蔽模块包括第一电容，所述第一电容与所述电源接入端连接，所述第一电容在在所述电动工具被按照保护操作顺序使用时存在充电过程，所述第一电容在充电过程中向所述屏蔽开关发送控制其导通的第二控制信号；供电屏蔽模块还包括第一放电支路，所述第一电容和所述第一放电支路在所述主控开关闭合时导通；

所述第一电容的充电时长大于所述第二电容的充电时长。

2.根据权利要求1所述的电动工具，其特征在于，所述第二电容的第一端与所述主控开关连接；所述第二电容的第二端一方面连接所述供电开关的控制端，另一方面连接所述屏蔽开关的第一端，所述屏蔽开关的第二端接参考电平，所述屏蔽开关在导通时其第一端和第二端导通，所述屏蔽开关的控制端与所述供电屏蔽模块连接。

3.根据权利要求2所述的电动工具，其特征在于，所述屏蔽开关包括第一三极管，所述屏蔽开关的控制端连接所述第一三极管的基极，所述屏蔽开关的第一端连接所述第一三极管的集电极，所述屏蔽开关的第二端连接所述第一三极管的发射极。

4.根据权利要求2所述的电动工具，其特征在于，所述供电开关包括第二三极管和第三三极管，所述供电开关的控制端连接所述第二三极管的基极，所述第二三极管的发射极连接参考电平，第二三极管的集电极与所述第三三极管的基极连接，所述第三三极管的发射极和集电极设置在所述动力系统与所述电源接口之间的供电路径上。

5.根据权利要求1所述的电动工具，其特征在于，所述供电启动模块包括第二放电支路。

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