CN201490717U - 电动工具的多重保护 - Google Patents

Abstract

一种适用于电动工具的保护电路，包含软件检测电路，逻辑与电路，功率器件驱动控制电路，功率器件，以及一硬件检测电路，与逻辑与电路连接。软件检测电路和硬件检测电路软硬件双重判断，且二者为逻辑与的关系，当且仅当开关从断开到闭合时，二者信号均判断正确，功率器件方输出驱动控制信号控制电机运行。从而有效避免程序跑飞等异常情况发生时的危险因素。同时采用两个或两个以上功率器件串联，当任意一个功率器件损坏，电机都不会意外运转而使机器失控，带来危险。该电路用合适规格的电容将可控硅控制脚和控制信号隔开，从而避免整个系统的失效和永久损坏。

Description

电动工具的多重保护

技术领域

本实用新型涉及一种电动工具的保护电路。

背景技术

通常情况下，将电动工具上电，当开启开关处于断开状态时，电机为断路，电机不会运行。但如果开启开关处于闭合状态，用户只要上电电机即开始运行，造成安全问题。

按新的安全标准要求，在开启开关处于闭合状态下电动器具上电，电机不能运行，即开机保护。许多控制电机运行的系统由单片机及其附属电路构成，此时尽管单片机系统已做了此保护，但由于单片机系统易受外界的干扰，还会造成电动器具开机上电的不可靠，存在安全隐患。

同时，当控制电路元器件出现损坏时，容易导致电机失控从而产生危险。新的安全规范更具体的提出了当控制电路上任一器件发生损坏时电机不能运行的要求。而控制电路上的功率器件流过的电流和加在其上的电压都是较大的，故最容易损坏。

另外，许多使用交流电源的产品，都将可控硅串在主回路中用来做通断、调速、调压等。这些场合大多电磁干扰较大，且有可能发生两个以上可控硅在一个主回路中不同时导通，或主回路中有器件损坏的状况。这些情况都有可能造成整个控制系统的失效和永久损坏。

发明内容

为了克服现有技术中的不足和缺陷，本实用新型提供了一种改进这些问题的保护电路。

为达到以上目的，本实用新型揭示的适用于电动工具的保护电路，包含硬件检测电路，软件检测电路，功率器件驱动控制电路，逻辑与电路，多个功率器件。

其中硬件检测电路和软件检测电路双重判断，且二者为与的关系，当且仅当开关从断开到闭合时，二者信号均判断正确，功率器件方输出驱动控制信号控制电机运行。从而有效避免程序跑飞等异常情况发生时的危险因素。

同时采用两个或两个以上功率器件串联，当任意一个功率器件损坏，电机都不会意外运转而使机器失控，从而避免危险。所述功率器件可为可控硅、功率三极管、IGBT、功率MOS管、磁控开关、继电器等。

另外，在逻辑与电路中，如果电动工具为交流器具，功率器件为可控硅时，可用合适规格的电容将可控硅控制脚和其它控制电路隔开，控制信号采用较高频率的脉冲信号。这样，当一些异常因素导致高电压低频的AC电压直接加到可控硅控制脚时，由于电容的隔离和衰减，低频的AC信号不会损害整个控制系统，从而避免整个系统的失效和永久损坏。而高频的控制信号却可无衰减(或较小的衰减)的通过电容，从而控制可控硅的正常导通和截止，使机器正常工作。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

图1是本实用新型的原理方框图。

图2是交流电动工具的电路原理图。

图3a，3b是交流电动工具关键点各时间段波形图。

图4是直流电动工具的电路原理图。

具体实施方案

下面结合附图及具体实施例对本实用新型详细说明。

如图1所示，该保护电路包括硬件检测电路、软件检测电路、与硬件检测电路和软件检测电路相连的逻辑与电路、与逻辑与电路相连的功率器件驱动控制电路，以及功率器件。

该保护电路工作时，硬件检测电路检测开关状态是否由断开到闭合，同时单片机系统检测开关状态是否由断开到闭合，当硬件检测电路和软件检测电路同时检测到开关由断开到闭合时，功率器件驱动控制电路才输出信号，驱动功率器件导通，电动工具的电机被启动。

如图2所示为交流电动工具的保护电路。其中功率器件1中的两个功率器件分别为两个串联的可控硅元件Q52，Q53，由功率器件驱动控制电路2控制。当任一可控硅元件Q52，Q53短路时，另一可控硅元件仍可工作，从而有效控制电机的运行，避免电机失控造成危险。此处可控硅元件在不同的电动工具上也可由功率三极管、IGBT、MOS管、继电器、磁控开关等能通过大电流的使电机运行的可控器件代替。

功率器件驱动控制电路2包含开电容C52及电阻等。电容C52与可控硅Q52连接。当如Q52先导通等意外事件发生时，AC电压会加到Q52的控制极d上，由于C52、R53对低频的AC交流电源起隔离和衰减作用，衰减后的电压已不足已损坏Q56等器件了，从而起到了保护作用。但此电容C52对从三极管极来的高频控制信号却基本不衰减，因而C52不影响正常的控制功能。

硬件检测电路3包含整流及脉冲整形电路5，比较电路6，上电预处理电路7，及若干二极管，电容和电阻。开关信号经R34输入。

在整流及脉冲整形电路5中，当启动开关SW闭合，从R34输入的交流电信号经二极管D81整流、C81滤波后与比较器U31A的管脚2处的电压比较，比较器U31A的管脚1将输出高电平。当启动开关SW断开时，R34无交流电信号输入，U31A的管脚3处的电压为0，比较器U31A的管脚1将输出低电平。

在上电预处理电路7中，系统刚上电(接通电源)时VCC通过R87、R86对C84充电，Q81基极有电流同过，Q81导通，硬件检测电路3的a点被强制接地。经过一段时间后，C84充满电，R87中将无电流通过，Q81截止，a点的电位将不受Q81影响。即系统刚上电(接通电源)时不论其它电路及信号的状况，上电预处理电路7都将a点强制拉低。过后上电预处理电路7将不起任何作用，a点电压将上升到R84、R85设置的电位，当启动开关没有新的动作时a点电压将保持不变。

在比较电路6中，U33A、R88、R89、R90组成回差比较器，a点处电压与U33A的管脚3比较，U33A的管脚1，即b点输出信号随a点信号不同而变化。在不同时间点a，b点处波形如图3a，3b所示。区间L为上电期间，操作M为上电后启动开关由off到on，操作N为上电后启动开关由on到off。

即，只有启动开关由off到on时硬件检测电路3才输出低电平。

软件检测电路4包含单片机U32，用于检测开关信号。管脚4为信号输入端，管脚2接逻辑与电路8。当单片机U32检测到开关从断开到闭合时，管脚2才输出高频脉冲信号。其它任何情况时单片机将一直输出高电平直流信号。

在逻辑与电路8中，当硬件检测电路3检测不到开关从off到on时将输出高电位，即Q84的控制极(栅极)为高电平，Q84截止，无电源输出，Q56不论其基极状况如何，Q56都无电信号输出。同时当软件检测电路检测不到开关从off到on时，单片机2脚将一直输出高电平，Q56截止，Q56也无电信号输出。即只要有一个检测不到开关从off到on，功率器件1将无驱动信号，可控硅不导通，电机不运行，从而实现了逻辑与的功能。

即只有硬件检测电路3，软件检测电路4都检测到启动开关从off到on时电机才运转，从而实现了开机保护。当开关持续闭合，持续断开，或从on到off时电机均不工作。

如图4所示为直流电动工具的保护电路，其原理与上述交流电路相同。包含上电预处理电路9，比较电路10，逻辑与电路11。由于启动开关on/off时已是高低电平，因而在此电路中不需要整流及脉冲整形电路5，二极管D81等整流元器件。

硬件检测电路12和软件检测电路13两者为逻辑与关系，任一系统未检测到开关从断开到闭合的信号，电机均不会工作，从而保护电机在开关一直闭合的状态下上电不会工作。

当开关从off到on，开关管Q84导通，输出高电平。同时，软件检测电路13检测到开关为从off到on，输出低电平，逻辑与电路11的Q86截止，Q84输出的高电平加到Q58的控制极上，开关管Q85导通，电机工作。

当开关持续断开，或从on到off，电机均不工作。

本实用新型揭示的电动工具的开机保护电路并不局限于以上实施例所述的内容以及附图所表示的结构。在本实用新型的基础上对其中元器件所做的显而易见地改变、替代或者修改，都在本实用新型要求保护的范围之内。

Claims (7)

1.一种适用于电动工具的保护电路，包含：软件检测电路，与软件检测电路连接的逻辑与电路，与逻辑与电路连接的功率器件驱动控制电路，功率器件，其特征在于：该保护电路还包含一硬件检测电路，与逻辑与电路连接；

2.如权利要求1所述的适用于电动工具的保护电路，其特征是：所述硬件检测电路具有比较电路，上电预处理电路，所述上电预处理电路与信号输入端和比较电路耦接，所述比较电路与逻辑与电路耦接；

3.如权利要求2所述的适用于电动工具的保护电路，其特征是：当所述电动工具为交流电动工具时，所述开机保护电路还包含整流及脉冲整形电路，所述整流及脉冲整形电路与信号输入端耦接和上电预处理电路耦接；

4.如权利要求1所述的适用于电动工具的保护电路，其特征是：所述功率器件驱动控制电路至少包含一电容；

5.如权利要求1所述的适用于电动工具的保护电路，其特征是：所述功率器件由至少两个功率元件串联而成；

6.如权利要求5所述的适用于电动工具的保护电路，其特征是：所述功率元件为可控硅，功率三极管，IGBT，MOS管，继电器或磁控开关。

7.如权利要求1所述的适用于电动工具的保护电路，其特征是：所述逻辑与电路包含第一开关管，第二开关管；

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