CN208386347U

CN208386347U - 一种电动工具的控制电路

Info

Publication number: CN208386347U
Application number: CN201820863034.7U
Authority: CN
Inventors: 黄凯滨; 邓赵文; 吴艳艳
Original assignee: Dongguan Minquan Electronic Technology Co Ltd
Current assignee: Dongguan Minquan Electronic Technology Co Ltd
Priority date: 2018-06-05
Filing date: 2018-06-05
Publication date: 2019-01-15
Anticipated expiration: 2028-06-05

Abstract

本新型公开了一种电动工具的控制电路,包括:电源电路,电连接可拆卸电池、主控MCU和开关电路,用于将可拆卸电池的电压稳压为高供电电压和常规供电电压；开关电路,电连接主控MCU、电源电路、按键电路、电机驱动电路和检测电路,并由主控MCU控制,使高供电电压或常规供电电压接入/断开接入按键电路、电机驱动电路和检测电路；按键电路,用于匹配主控MCU的控制实现电动工具的开关机,电机转动档位选择、电机反转自停及电机中断；电机驱动电路,电连接开关电路、主控MCU及电机,用于配合主控MCU控制电机转动；检测电路,配合主控MCU的控制,检测高供电电压是否接入和/或检测电机是否过流及过温。采用该控制电路控制的电动工具功耗低,使用效果好。

Description

一种电动工具的控制电路

技术领域

本实用新型涉及移动电源领域,尤其是一种电动工具的控制电路。

背景技术

随着技术的更新发展,电动工具越来越多的使用到人们的日常生活中。而现有中的电动工具,其核心部件为其电机,通过电机带动相应的钻头、砂轮、套筒等转动，匹配构成电钻、电锤、电动扳手及电动切割机。

而现有中,便携式的电动工具因其体积小、携带方便而深受使用者青睐。而便携式的电动工具的外观体积、续航时间及待机决定了其使用效果及市场受众度。而电动工具的控制电路或控制模块也决定了其体积、续航及待机的效果，好的控制电路/控制模块往往使决定便携式电动工具质量的关键因素，但现有中的电动工具的控制电路或控制模块存在的问题是控制电路设计复杂，电路控制模块的电子元件多，且采用对应的控制电路的电动工具在待机状态下功耗高，电动工具待机及续航时间短，电动工具的使用效果不佳。

因此，市场亟需一种解决现有中电动工具功耗高、待机和续航时间短问题的电动工具的控制电路。

实用新型内容

本实用新型的解决的技术问题是针对上述现有技术中的存在的缺陷,提供一种电动工具的控制电路,该控制电路的元件少,采用该控制电路控制的电动工具功耗低,待机及续航时间长，使用效果好。

为解决上述技术问题,本实用新型采取的技术方案如下,一种电动工具的控制电路,包括：

电源电路,电连接可拆卸电池、主控MCU和开关电路,用于将可拆卸电池的电压稳压为供电动工具工作的高供电电压和常规供电电压；

开关电路,电连接主控MCU、电源电路、按键电路、电机驱动电路和检测电路,并由所述主控MCU控制,使高供电电压或常规供电电压接入/断开接入按键电路、电机驱动电路和检测电路；

按键电路,包括若干与主控MCU和开关电路电连接的按键支路,用于匹配主控MCU的控制实现电动工具的开关机,电机转动档位选择、电机反转自停及电机中断；

电机驱动电路,电连接开关电路、主控MCU及电机,用于配合主控MCU控制电机转动；

检测电路,包括温度检测电路、高供电电压接入检测电路和速度检测电路，配合主控MCU 的控制,检测高供电电压是否接入和/或检测电机是否过流及过温。

作为对上述技术方案的进一步阐述：

在上述技术方案中,所述主控MCU为ET2251型号的16位单片机。

在上述技术方案中,所述电源电路由1N4148稳压二极管和UTC78D05稳压IC配合周边电阻电容组成,所述1N4148稳压二极管的阳极电连接所述可拆卸电池的电池正极,且该阳极为高供电电压输出端口,所述1N4148稳压二极管的阴极通过RCπ型滤波电路电连接UTC78D05 稳压IC的输入端口,所述UTC78D05稳压IC的输出端口为常规供电电压输出端口。

在上述技术方案中,所述开关电路包括高供电电压开关电路和常规供电电压开关电路,且所述高供电电压开关电路和常规供电电压开关电路均由NPN三极管、PMOS管配合周边电阻电容组成；所述NPN三极管的基极串接限流电阻后电连接主控MCU的I/O口，其集电极串接电阻上拉到高供电电压输出端口或常规电压输出端口，且其集电极还电连接PMOS管的栅极,所述PMOS管的源极上拉到高供电电压输出端口或常规电源输出端口,所述PMOS管的漏极为匹配的高供电电压输出口或常规电压输出口,所述主控MCU对应的I/O口输出高低电平,使所述NPN 三极管和PMOS管依次导通,使高供电电压/常规供电电压沿高供电电压输出口或常规电压输出口输出，匹配高供电电压或常规供电电压接入/断开接入按键电路、电机驱动电路和检测电路。

在上述技术方案中,所述温度检测电路包括NTC温度检测传感器，所述NTC温度检测传感器的一电极上拉到所述常规供电电压开关电路的输出口，另一电极则串接RC滤波电路到地，且该电极还电连接主控MCU的温度采集I/O口；

所述高供电电压接入检测电路包括采样电阻，所述采样电阻的一端电连接高供电电压开关电路的高供电电压输出口，另一端电连接主控MCU的高电压接入I/O口，且该端还电连接 RC滤波电路到地；

所述速度检测电路则通过限流电阻电连接电机的转子和主控MCU的速度检测I/O口。

在上述技术方案中,所述按键电路包括电机转动档位选择按键支路、电机反转自停按键支路及电机中断按键支路,且每一按键支路包括按键，所述按键的一端对地，另一端电连接主控 MCU匹配的I/O口,该端还串接上拉电阻与常规供电电压输出口电连接,所述按键两端还并联电容；所述按键电路还包括开关机按键支路，所述开关机按键支路包括拨码开关,所述拨码开关的公共端电连接主控MCU的DIR端口,其两开关端分别电连接常规供电电压输出口和对地。

在上述技术方案中,所述电机驱动电路包括三相自举电路支路和三相全控电路；每一相自举电路均由1N4148稳压二极管串接自举升压电容组成,且所述1N4148稳压二极管的阳极电连接高供电电压输出口,其阴极为自举电压输出端,每一相自举电路的1N4148稳压二极管配合自举升压电容将高供电电压升压并分别从主控MCU的VBW端口、VBV端口和VBU端口输入至主控MCU；三相全控电路包括三组两两串接的N沟道MOS管,两N沟道MOS管其中之一的漏极电连接高供电电压输出端口，该N沟道MOS管源极电连接另一N沟道MOS管的漏极,该电连接的源极和漏极还与主控MCU的VSU端口/VSV端口/VSW端口电连接，另一N沟道MOS管的源极则串接限流电阻到地，两N沟道MOS管的栅极串接电阻后分别电连接主控MCU的HOU端口/HOV 端口/HOW端口和LOU端口/LOV端口/LOW端口，三相全控电路配合所述主控MCU的控制和三相自举电路支路的升压，使主控MCU沿HWP端口、HVP端口和HUP端口输出匹配的电压驱动电机转动。

与现有技术相比,本实用新型的有益效果在于:本实用新型通过按键设置好电动工具,启动电机,电机运行过程中会去检测设置的速度信号，去定速电机的转速，并且实时读取温度传感器的数据和电流数据，保证不会因为温度过高或者电流太大而烧坏；通过开关电路控制，使电动工具在关机状态下，利用开关电路把电源都断开，让整板的功耗处在一个相当低的数据，增加待机时间。

附图说明

图1是本实用新型移动电源的控制电路的方框图；

图2为本实用新型移动电源的控制电路电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。

参考附图1-2,本实用新型的一种电动工具的控制电路,它包括：

电源电路002,电连接可拆卸电池(电路原理图只显示电池的连接座P2)、主控MCU001(U2) 和开关电路003,用于将可拆卸电池的电压稳压为供电动工具工作的高供电电压(18V)和常规供电电压(5V),而常规供电电压(5V)由高供电电压(18V)经LDO稳压而成，且所述常规供电电压(5V)用于后端驱动使用,作为优选,在本实施例中,所述主控MCU001(U2)为ET2251型号的16位单片机；

开关电路003,电连接主控MCU001(U2)、电源电路002、按键电路004、电机驱动电路005 和检测电路006,并由所述主控MCU控制001(U2),使高供电电压(18V)或常规供电电压(5V)接入/断开接入按键电路004、电机驱动电路005和检测电路006；在实际中,通过开关电路003 的控制，控制高供电电压(18V)和常规供电电压(5V)通断,在待机或关机状态下,通过关断高供电电压(18V)/常规供电电压(5V)输入,从而电动工具已最低功耗状态待机；

按键电路004,包括若干与主控MCU001(U2)和开关电路003电连接的按键支路,用于匹配主控MCU001(U2)的控制实现电动工具的开、关机,电机转动档位选择、电机反转自停及电机中断(中断是指暂停、自锁等)；

电机驱动电路005,电连接开关电路003、主控MCU001(U2)及电机,用于配合主控MCU001(U2)的控制驱动电机工作；

检测电路006,包括温度检测电路(温感电路)、高供电电压接入检测电路和速度检测电路，配合主控MCU001(U2)的控制,检测高供电电压是否接入和/或检测电机是否过流及过温,通过检测电路006,通过检测电路006去测定电机的转速并实时读取温度传感器的数据和电流数据,保证不会因温度过高或电流太大而烧坏,同时,通过检测电路006检测到有高供电电压 (18V)输入电机驱动模块,匹配电动工具处于工作状态或处于开启状态。

参考附图2，在本实施例中,所述电源电路002由1N4148稳压二极管(D1)和UTC78D05稳压IC(U1)配合周边电阻(R1)电容(C1～C4)组成,所述1N4148稳压二极管(D1)的阳极电连接所述可拆卸电池的电池正极,且该阳极为高供电电压输出端口(18V输出端口),在本实施例中， 18V主要用于供电机驱动工作,同时,通过将18V输入主控MCU001(U2)匹配的端口中,能促使主控MCU001(U2)输出匹配的高功率电压电流驱动电机转动；所述1N4148稳压二极管(D1)的阴极通过RCπ型滤波电路(该RCπ型滤波电路由电容C2-C3和电阻R1组成)电连接UTC78D05稳压 IC(U1)的输入端口(Vin),所述UTC78D05稳压IC(U1)的输出端口(Vout)为常规供电电压输出端口(5V输出端口),所述UTC78D05稳压IC(U1)属于稳压LDO,通过该稳压LDO将18V的电压稳压为5V电压输出,供后端使用,例如后端各电路的供电,同时,主控MCU001(U2)采用的是 5V供电。

参考附图2,在本实施例中,所述开关电路003包括高供电电压开关电路和常规供电电压开关电路,且所述高供电电压开关电路和常规供电电压开关电路均由NPN三极管(Q7、Q9)、PMOS 管(Q8、Q10)配合周边电阻(R2、R3、R5、R6)电容组成；所述NPN三极管(Q7、Q9)的基极(c) 串接限流电阻(R2或R5)后电连接主控MCU001(U2)的I/O口(P3.4)，其集电极串接电阻(R3或 R6)上拉到高供电电压输出端口(18V)或常规电压输出端口(5V)，且其集电极还电连接PMOS管(Q8/Q10)的栅极(G),所述PMOS管(Q8/Q10)的源极(S)上拉到高供电电压输出端口(18V)或常规电源输出端口(5V),所述PMOS管(Q8/Q10)的漏极(D)为匹配的高供电电压输出口(+18V)或常规电压输出口(+5V),所述主控MCU001(U2)对应的I/O口(P3.4)输出高低电平,使所述NPN 三极管(Q7/Q9)和PMOS管(Q8/Q10)依次导通,使高供电电压(18V)/常规供电电压(5V)沿高供电电压输出口(+18V)或常规电压输出口(+5V)输出,匹配高供电电压(18/+18V)或常规供电电压(5V/+5V)接入/断开接入按键电路004、电机驱动电路005和检测电路006。

参考附图2,在本实施例中,所述温度检测电路包括NTC温度检测传感器(NTC),所述NTC温度检测传感器(NTC)的一电极上拉到所述常规供电电压开关电路的输出口(+5V)，另一电极则串接RC滤波电路(R20和C20)到地,R20和C20组成旁路电路，且该电极还电连接主控 MCU001(U2)的温度采集I/O口(T)；

参考附图2,在本实施例中,所述高供电电压接入检测电路包括采样电阻R25，所述采样电阻R25的一端电连接高供电电压开关电路的高供电电压输出口(+18V),另一端电连接主控 MCU001(U2)的高电压接入I/O口(DCV),且该端还电连接RC滤波电路(该RC滤波电路由R26和 C16组成)到地；所述速度检测电路则通过限流电阻(R8)电连接电机的转子(电路中由滑动电阻器RP1等效替代)和主控MCU001(U2)的速度检测I/O口(VSP)。

参考附图2,在本实施例,所述按键电路004包括电机转动档位选择按键支路、电机反转自停按键支路及电机中断按键支路,且每一按键支路包括按键(S1、S2、S3)，所述按键(S1、S2、 S3)的一端对地(SGNG)，另一端电连接主控MCU001(U2)匹配的I/O口(按键S1对应接P3.3、按键S2对应接P3.1、按键S3对应接P3.0),该端还串接上拉电阻(R9/R10/R11)与常规供电电压输出口(+5V)电连接,所述按键(S1、S2、S3)两端还并联电容(C6/C7/C8)；所述按键电路004 还包括开关机按键支路，所述开关机按键支路包括拨码开关S4,所述拨码开关S4的公共端电连接主控MCU001(U2)的DIR端口,其两开关端分别电连接常规供电电压输出口(+5V)和对地 (SGND)。

参考附图2,在本实施例中,所述电机驱动电路005包括三相自举电路支路和三相全控电路；每一相自举电路均由1N4148稳压二极管(D3/D4/D5)串接自举升压电容(C13/C14/C15) 组成,且所述1N4148稳压二极管(D3/D4/D5)的阳极电连接高供电电压输出口(+18V),其阴极为自举电压输出端,每一相自举电路的1N4148稳压二极管(D3/D4/D5)配合自举升压电容 (C13/C14/C15)将高供电电压(18)升压(在高供电电压18V上叠加自举升压电容的放电产生的电压)并分别从主控MCU001(U2)的VBW端口、VBV端口和VBU端口输入至主控MCU001(U2), 所述自举升压电容(C13/C14/C15)的另一端则连接主控MCU001(U2)的VSW端口、VSV端口和 VSU端口,且VBW端口配合VSW端口、VBV端口配合VSV端口、VBU端口配合VSU端口组成三相自举电路的自举电压输出；三相全控电路包括三组两两串接的N沟道MOS管(Q1与Q4一组、 Q2与Q5一组、Q3与Q6一组),两N沟道MOS管(Q1与Q4/Q2与Q5/Q3与Q6)其中之一(Q1/Q2/Q3) 的漏极电连接高供电电压输出端口(18V)，该N沟道MOS管(Q1/Q2/Q3)源极电连接另一N沟道 MOS管(Q4/Q5/Q6)的漏极,该电连接的源极(Q1/Q2/Q3的源极)和漏极(Q4/Q5/Q6的漏极)还与主控MCU001(U2)的VSU端口/VSV端口/VSW端口电连接,另一N沟道MOS管(Q4/Q5/Q6)的源极通过串接限流电阻(RS1和RS2)到地和串接限流电阻R27电连接主控MCU001(U2)的OCPN 端口,通过该端口控制另一N沟道MOS管(Q4/Q5/Q6)导通/截止，两N沟道MOS管(Q1/Q2/Q3) 或(Q4/Q5/Q6)的栅极(G)串接电阻(R18/R21、R19/R22、R20/R23)后分别电连接主控MCU001(U1) 的HOU端口/HOV端口/HOW端口和LOU端口/LOV端口/LOW端口，三相全控电路配合所述主控 MCU001(U2)的控制和三相自举电路支路的升压，使主控MCU001(U2)沿HWP端口、HVP端口和 HUP端口输出匹配的电压驱动电机转动。

以上并非对本实用新型的技术范围作任何限制，凡依据本实用新型技术实质对以上的实施例所作的任何修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型的技术方案的范围内。

Claims

1.一种电动工具的控制电路,其特征在于,包括:

检测电路,包括温度检测电路、高供电电压接入检测电路和速度检测电路，配合主控MCU的控制,检测高供电电压是否接入和/或检测电机是否过流及过温。

2.根据权利要求1所述的一种电动工具的控制电路,其特征在于,所述主控MCU为ET2251型号的16位单片机。

3.根据权利要求2所述的一种电动工具的控制电路,其特征在于,所述电源电路由1N4148稳压二极管和UTC78D05稳压IC配合周边电阻电容组成，所述1N4148稳压二极管的阳极电连接所述可拆卸电池的电池正极,且该阳极为高供电电压输出端口,所述1N4148稳压二极管的阴极通过RCπ型滤波电路电连接UTC78D05稳压IC的输入端口,所述UTC78D05稳压IC的输出端口为常规供电电压输出端口。

4.根据权利要求3所述的一种电动工具的控制电路,其特征在于,所述开关电路包括高供电电压开关电路和常规供电电压开关电路,且所述高供电电压开关电路和常规供电电压开关电路均由NPN三极管、PMOS管配合周边电阻电容组成；所述NPN三极管的基极串接限流电阻后电连接主控MCU的I/O口，其集电极串接电阻上拉到高供电电压输出端口或常规电压输出端口，且其集电极还电连接PMOS管的栅极,所述PMOS管的源极上拉到高供电电压输出端口或常规电源输出端口,所述PMOS管的漏极为匹配的高供电电压输出口或常规电压输出口,所述主控MCU对应的I/O口输出高低电平,使所述NPN三极管和PMOS管依次导通,使高供电电压/常规供电电压沿高供电电压输出口或常规电压输出口输出，匹配高供电电压或常规供电电压接入/断开接入按键电路、电机驱动电路和检测电路。

5.根据权利要求4所述的一种电动工具的控制电路,其特征在于，所述温度检测电路包括NTC温度检测传感器，所述NTC温度检测传感器的一电极上拉到所述常规供电电压开关电路的输出口，另一电极则串接RC滤波电路到地，且该电极还电连接主控MCU的温度采集I/O口；

所述高供电电压接入检测电路包括采样电阻，所述采样电阻的一端电连接高供电电压开关电路的高供电电压输出口，另一端电连接主控MCU的高电压接入I/O口，且该端还电连接RC滤波电路到地；

6.根据权利要求5所述的一种电动工具的控制电路,其特征在于,所述按键电路包括电机转动档位选择按键支路、电机反转自停按键支路及电机中断按键支路，且每一按键支路包括按键，所述按键的一端对地，另一端电连接主控MCU匹配的I/O口,该端还串接上拉电阻与常规供电电压输出口电连接,所述按键两端还并联电容；所述按键电路还包括开关机按键支路，所述开关机按键支路包括拨码开关，所述拨码开关的公共端电连接主控MCU的DIR端口，其两开关端分别电连接常规供电电压输出口和对地。

7.根据权利要求6所述的一种电动工具的控制电路,其特征在于,所述电机驱动电路包括三相自举电路支路和三相全控电路；每一相自举电路均由1N4148稳压二极管串接自举升压电容组成,且所述1N4148稳压二极管的阳极电连接高供电电压输出口,其阴极为自举电压输出端,每一相自举电路的1N4148稳压二极管配合自举升压电容将高供电电压升压并分别从主控MCU的VBW端口、VBV端口和VBU端口输入至主控MCU；三相全控电路包括三组两两串接的N沟道MOS管,两N沟道MOS管其中之一的漏极电连接高供电电压输出端口,该N沟道MOS管源极电连接另一N沟道MOS管的漏极,该电连接的源极和漏极还与主控MCU的VSU端口/VSV端口/VSW端口电连接,另一N沟道MOS管的源极则串接限流电阻到地，两N沟道MOS管的栅极串接电阻后分别电连接主控MCU的HOU端口/HOV端口/HOW端口和LOU端口/LOV端口/LOW端口，三相全控电路配合所述主控MCU的控制和三相自举电路支路的升压，使主控MCU沿HWP端口、HVP端口和HUP端口输出匹配的电压驱动电机转动。