CN201828844U - 电动工具法拉电容输出脉宽调制装置 - Google Patents
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Abstract
电动工具法拉电容输出脉宽调制装置，用于以法拉电容作为能源的电动工具。法拉电容C1、电机M、场效应管Q串联，Q的栅极受555集成电路U1的3脚控制，U1的7脚接充电电阻R3与放电电阻R4，在R3回路中接有充电二极管D1，在R4回路中接有放电二极管D2，D1、D2的另一端与U1的2、6脚相接，U1的2、6脚与地线间串有积分电容C2，C1的二端并联有取样电阻R1、R2，R1、R2的分压点接U1的7脚，C1的正极与U1的4、8脚间串有稳压电路U2。在C1、C2间串有反馈电阻R6。在C1与稳压电路U2间串有升压电路U3。有益效果是：可充分利用C1的耐压值，存储较多的能量，并能效控制C1的输出电流，使电动工具工作平稳。
Description
所属技术领域
本实用新型涉及一种电动工具法拉电容输出脉宽调制装置，主要用于以法拉电容作为能源的电动工具。
背景技术
人们在日常工作与生活中经常会使用各种电动工具，传统电动工具使用的能源大体有二种，交流电源与蓄电池电源。交流电源使用最普遍，它的优势是电压稳定并可连续使用，但也存在不足，一是使用场所必需有就近的交流电源，二是电动工具拖有一根电源线，在有些环境中使用不便，并存有一定的触电安全隐患。使用蓄电池电源可以克服交流电源的上述不足，但蓄电池必需在使用前充足电，并且充电时间较长，一般都需数小时，给使用带来不便。因此近来市场出现用法拉电容作为能源的电动工具，法拉电容是一种电容量较大的电容，其工作原理是：先对电容充电，仍后直接利用电容放电来驱动电机运行，这种产品的优点是：1、充电时间短，一般只需几十秒即可完成充电，克服了蓄电池电源充电时间较长的缺撼；2、特别环保，无仍何污染；3、使用寿命长，电容的充放电次数可达数十万次，而蓄电池的充放电次数仅有数百次。但是，现有的这种以法拉电容作为能源的电动工具，也存在严重不足，首先，由于采用电容直接放电驱动电机，因此要求充电后电容上的电压应符合电动工具电机的工作电压，如果电压超出过多，就会使电动工具电机烧毁，这样势必造成电容充电不足，使工作时间缩短。其次，电容放电时电压的变化量远远大于蓄电池，在使用过程中，起初电容上的电压较高，电机转速也偏高，处于超负荷状态运行，随后，电容上的电压逐步下降，到后期，电机越转越慢，造成电动工具工作不平稳。
发明内容
为了克服现有的法拉电容电动工具的不足，本实用新型提供一种电动工具法拉电容输出脉宽调制装置，可以根据法拉电容上的电压变化，利用脉宽调制方式实时控制电动工具电机的输出功率。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：
法拉电容C1、电动工具电机M、场效应管Q串联成一个回路，场效应管Q的栅极受555集成电路U1的3脚控制，555集成电路U1的7脚分别接充电电阻R3与放电电阻R4，在充电电阻R3回路中接有充电二极管D1，在放电电阻R4回路中接有放电二极管D2，D1、D2的另一端与555集成电路U1的2、6脚相接，555集成电路U1的2、6脚与地线间串有积分电容C2，在法拉电容C1的二端并联有取样电阻R1、R2，取样电阻R1、R2的分压点接555集成电路U1的7脚，在法拉电容C1的正极与555集成电路U1的4、8脚间串有稳压电路U2。
还可在法拉电容C1的正极与积分电容C2间串有反馈电阻R6。
还可在法拉电容C1的正极与稳压电路U2间串有升压电路U3。
本实用新型的有益效果是：可充分利用法拉电容C1的耐压值，存储较多的能量，并能效控制法拉电容C1的输出电流，使电动工具工作平稳。
举例来对比说明，现有的一款产品，其电动工具电机的电压是3.6V，法拉电容的耐压值是2.7V，容量是180F，2节串联使用，在充电时每节电容最高只能充到2.1V，2节串联电压是4.2V，电压再升高就会使电动工具电机烧毁，工作时电动工具电机的电压从4.2V逐步降到3V，工作不平稳，计算法拉电容释放的能量是：P1＝0.5×C×U2＝0.5×(180÷2)×(4.22-32)＝388.8焦耳；本实用新型的一款产品，其电动工具电机的电压同样是3.6V，法拉电容的耐压值同样是2.7V，容量是120F，3节串联使用，二款产品法拉电容总电容量相等，在充电时每节电容可充到2.7V，3节串联电压是8.1V，计算法拉电容释放的能量是：P1＝0.5×C×U2＝0.5×(120÷3)×(8.12-32)＝1132.2焦耳。二款产品法拉电容释放的能量比是：1132.2÷388.8＝2.91，接近3倍，并且本实用新型能使电机基本在等功率条件下工作。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1是本实用新型的基本电原理图；
图2是又增加了一路法拉电容的电压反馈电原理图；
图3是在稳压电路前又增加了升压电路的电原理图。
图中相关元器件：C1是法拉电容，C2是积分电容，R1、R2是取样电阻，R3是充电电阻，R4是放电电阻，R6是反馈电阻，D1是充电二极管，D2是放电二极管，M是电动工具电机，Q是场效应管，U1是555集成电路，U2是稳压电路，U3是升压电路。
具体实施方式
在图1中，法拉电容C1、电动工具电机M、场效应管Q串联成一个主工作回路，当场效应管Q导通，法拉电容C1放电，电动工具电机M运转，当场效应管Q截止，回路切断，电动工具电机M停转，场效应管Q的栅极受555集成电路U1的3脚控制，3脚的输出是占空比可调的方波，占空比大，电机M输出功率大，占空比小，电机M输出功率小，这就是脉宽调制的原理。如何控制占空比昵？依据555集成电路U1的工作原理，对积分电容C2的充电时间决定方波的峰宽，对积分电容C2的放电时间决定方波的谷宽，因此，只需调整充电电阻R3与放电电阻R4的阻值，就可控制占空比。由于在使用过程中，法拉电容C1的电压在不断变化，电压高时要求占空比小，电压低时要求占空比大，这样才能使电机在等功率条件下工作。取样电阻R1、R2就是起这样的作用，当法拉电容C1的电压高时，取样电阻R1、R2的分压点电压也高，于是对积分电容C2的充电时间缩短，占空比减小，当法拉电容C1的电压下降时，取样电阻R1、R2的分压点电压也同步下降，于是对积分电容C2的充电时间增加，占空比加大。调节取样电阻R1、R2，可使电机电压大致等效为3.6V。
在图2中，又增加了一路电压反馈，有时仅靠取样电阻R1、R2的分压不足以调到适当的占空比，这时就需要再增加反馈电阻R6，反馈电阻R6从法拉电容C1正极取样，直接连到积分电容C2，其对积分电容C2的充电时间影响更为明显。
在图3中，在稳压电路U2前又增加了升压电路U3，稳压电路U2的作用是把法拉电容C1上较高的电压，稳定到一个适当的电压，例如5V，供555集成电路U1使用，稳压电路U2可用通用的稳压集成电路或稳压管，在使用过程中，当法拉电容C1上的电压逐步降低时，稳压电路U2就无法提供稳定的5V了，这样就可能造成555集成电路U1工作不稳定。增加了升压电路U3并与稳压电路U2共同工作，可使555集成电路U1始终工作在稳定的状态。升压电路U3可用通用升压集成电路或分立元件组成。
Claims (3)
1.电动工具法拉电容输出脉宽调制装置，由法拉电容C1、电动工具电机M、场效应管Q、稳压电路U2、555集成电路U1及周边电路组成，其特征是：法拉电容C1、电动工具电机M、场效应管Q串联成一个回路，场效应管Q的栅极受555集成电路U1的3脚控制，555集成电路U1的7脚分别接充电电阻R3与放电电阻R4，在充电电阻R3回路中接有充电二极管D1，在放电电阻R4回路中接有放电二极管D2，D1、D2的另一端与555集成电路U1的2、6脚相接，555集成电路U1的2、6脚与地线间串有积分电容C2，在法拉电容C1的二端串联有取样电阻R1、R2，取样电阻R1、R2的分压点接555集成电路U1的7脚，在法拉电容C1的正极与555集成电路U1的4、8脚间串有稳压电路U2。
2.根据权利要求1所述的电动工具法拉电容输出脉宽调制装置，其特征是：在法拉电容C1的正极与积分电容C2间串有反馈电阻R6。
3.根据权利要求1所述的电动工具法拉电容输出脉宽调制装置，其特征是：在法拉电容C1的正极与稳压电路U2间串有升压电路U3。
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| CN2010205519962U CN201828844U (zh) | 2010-10-08 | 2010-10-08 | 电动工具法拉电容输出脉宽调制装置 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015143588A1 (zh) * | 2014-03-27 | 2015-10-01 | 南京西普尔科技实业有限公司 | 超级电容可调功率控制器 |
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2010
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