TWM673147U - 電動工具電源控制裝置 - Google Patents

電動工具電源控制裝置

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TWM673147U
TWM673147U TW113213192U TW113213192U TWM673147U TW M673147 U TWM673147 U TW M673147U TW 113213192 U TW113213192 U TW 113213192U TW 113213192 U TW113213192 U TW 113213192U TW M673147 U TWM673147 U TW M673147U
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蔡敏旭
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鑽全實業股份有限公司
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Abstract

一種電動工具電源控制裝置，包含微控制器、電源轉換器、電壓偵測器、扳機開關、第一電晶體、第二電晶體、第三電晶體及二極體。當扳機開關導通時，電壓偵測器偵測電池電壓，並且電壓偵測器進行延遲時間且在延遲時間之內保持第三電晶體為切斷，並且電源轉換器接收電池電壓且轉換電池電壓成為驅動電壓且傳送驅動電壓至微控制器以驅動喚醒微控制器，並且在微控制器被喚醒之後，微控制器導通第一電晶體以導通第二電晶體以進入自保持狀態，並且電壓偵測器在延遲時間之內藉由二極體及第一電晶體偵測到地以使電壓偵測器停止偵測電池電壓。

Description

電動工具電源控制裝置
本揭露係有關於一種電源控制裝置，特別是一種電動工具電源控制裝置。
相關技術之電動工具的待機模式的省電方法係利用微控制器本身的待機模式將能量消耗降至最低，僅保留所需要的功能以快速重新啟動；但是，此方法仍然需要電源轉換電路持續地供電至微控制器，因此相關技術之電動工具的待機模式的能量消耗仍然很高。
為解決上述問題，本揭露之目的在於提供一種電動工具電源控制裝置。
為達成本揭露之上述目的，本揭露之電動工具電源控制裝置係應用於一馬達、一馬達驅動器及一電池組，該馬達係電性連接至該馬達驅動器，該電動工具電源控制裝置包含：一微控制器，該微控制器係電性連接至該電池組；一電源轉換器，該電源轉換器係電性連接至該微控制器；一電壓偵測器，該電壓偵測器係電性連接至該電源轉換器；一扳機開關，該扳機開關係電性連接至該微控制器、該馬達驅動器及該電池組；及一自保持電路，該自保持電路係電性連接至該微控制器、該扳機開關、該電壓偵測器、該電源轉換器及該電池組，其中，當該扳機開關導通時，該電壓偵測器被配置為偵測該電池組所提供的一電池電壓，並且該電壓偵測器被配置為進行一延遲時間，並且該電源轉換器被配置為接收該電池電壓且轉換該電池電壓成為一驅動電壓且傳送該驅動電壓至該微控制器以驅動喚醒該微控制器，並且在該微控制器被喚醒之後，該微控制器被配置為利用該自保持電路以進入一自保持狀態，並且該電壓偵測器被配置為在該延遲時間之內藉由該自保持電路偵測到地以使該電壓偵測器停止偵測該電池電壓。
本揭露之功效在於降低電動工具待機時的能量消耗。
為了進一步理解本揭露的技術、方法和效果並實現本揭露預定的目的，請參閱以下的詳細描述和附圖；此外，可以更深入和具體地理解本揭露的目的、特性和特徵；然而，提供附圖僅用於參考和描述，並不旨在限制本揭露的範圍。
在本揭露中，提供了許多具體的細節，藉以提供對本揭露的實施例的全面理解；然而，本領域技術人員可以理解，在沒有這些具體細節中的一個或多個具體細節下也可以實踐本揭露；在其他情況下，則未顯示或描述眾所周知的細節以避免模糊本揭露的特徵。本揭露的技術內容及詳細說明如下，並以附圖進行說明。
請參考圖1，其係為本揭露之電動工具電源控制裝置10之一實施例之電路方塊圖；本揭露之電動工具電源控制裝置10係應用於一馬達20、一馬達驅動器30及一電池組40，該電動工具電源控制裝置10包含一微控制器102、一電源轉換器104、一電壓偵測器106、一第一電壓偵測電路108、一第二電壓偵測電路110、一比較器112、一自保持電路114、一第一電容C1、一第二二極體D2、一第三二極體D3、一第四二極體D4、一第五電阻R5、一第六電阻R6及一扳機開關S1，該自保持電路114包含一第一二極體D1、一第一電晶體Q1、一第二電晶體Q2及一第三電晶體Q3，該第一電壓偵測電路108包含一第一電阻R1及一第二電阻R2，該第二電壓偵測電路110包含一第三電阻R3及一第四電阻R4，上述該些元件彼此電性連接。
該電源轉換器104具有致能功能，例如為型號為RT6200的降壓積體電路(Buck IC)。該電壓偵測器106具有時間延遲功能，例如為型號為APX809S的電壓偵測器積體電路(voltage detector IC)。
當該扳機開關S1導通時，該電壓偵測器106被配置為藉由該第三二極體D3及該扳機開關S1偵測該電池組40所提供的一電池電壓42(例如，十八伏特)，並且該電壓偵測器106被配置為進行一延遲時間(例如，一百毫秒或兩百毫秒)且在該延遲時間之內保持該第三電晶體Q3為切斷，並且該電源轉換器104被配置為藉由該第三二極體D3及該扳機開關S1接收該電池電壓42且轉換該電池電壓42成為一驅動電壓1042(例如，十二伏特或三點三伏特)且傳送該驅動電壓1042至該微控制器102以驅動喚醒該微控制器102，並且在該微控制器102被驅動喚醒之後，該微控制器102被配置為利用該自保持電路114(亦即，導通該第一電晶體Q1以導通該第二電晶體Q2)以進入一自保持狀態，並且該電壓偵測器106被配置為在該延遲時間之內藉由該自保持電路114(亦即，該第一二極體D1及已導通的該第一電晶體Q1)偵測到地以使該電壓偵測器106停止偵測該電池電壓42(亦即，關閉該電壓偵測器106的電壓偵測功能)。本揭露具有系統延遲關機的功能。
當該微控制器102偵測到該扳機開關S1被鎖上(lock on)的時間超過一預定時間(例如，四個小時)或者該微控制器102偵測到該電池組40的該電池電壓42小於一閾值電壓(例如，十四伏特)時，該微控制器102被配置為切斷該第一電晶體Q1以切斷該第二電晶體Q2以結束該自保持狀態，並且該電壓偵測器106因為無法藉由該第一二極體D1及該第一電晶體Q1偵測到地而被配置為開始偵測該電池組40所提供的該電池電壓42(亦即，開啟該電壓偵測器106的電壓偵測功能)，並且該電壓偵測器106被配置為進行該延遲時間且在達到該延遲時間後導通該第三電晶體Q3以使該電源轉換器104偵測到地而被配置為停止接收該電池電壓42且停止轉換該電池電壓42成為該驅動電壓1042且停止傳送該驅動電壓1042至該微控制器102以使該微控制器102被停止驅動，使得該電動工具電源控制裝置10進入一待機模式。
當該扳機開關S1被切斷時，該第一電壓偵測電路108被配置為藉由該第四二極體D4偵測該電池電壓42，而且該第二電壓偵測電路110被配置為藉由該第三二極體D3偵測到該第一電容C1開始放電，使得該第一電壓偵測電路108及該第二電壓偵測電路110被配置為驅使該比較器112藉由該第二二極體D2使該電壓偵測器106被配置為藉由該第二二極體D2及該比較器112偵測到地以使該電壓偵測器106停止偵測該電池電壓42(亦即，關閉該電壓偵測器106的電壓偵測功能)，使得該電壓偵測器106被配置為切斷該第三電晶體Q3，以使該電源轉換器104被配置為被啟動以驅動喚醒該微控制器102。
接著，如前所述，在該微控制器102被驅動喚醒之後，該微控制器102被配置為導通該第一電晶體Q1以導通該第二電晶體Q2以進入該自保持狀態，並且該電壓偵測器106被配置為在該延遲時間之內藉由該第一二極體D1及已導通的該第一電晶體Q1偵測到地以使該電壓偵測器106停止偵測該電池電壓42(亦即，關閉該電壓偵測器106的電壓偵測功能)；至此，本揭露之電動工具電源控制裝置10回到正常啟動狀態。如果重新按下該扳機開關S1，則該電動工具可快速啟動。
其中，該第一電壓偵測電路108及該第二電壓偵測電路110可設定不同的電壓準位以決定解除(亦即，關閉)該電壓偵測器106的速度；當該第一電壓偵測電路108傳給該比較器112的電壓及該第二電壓偵測電路110傳給該比較器112的電壓不同時，該比較器112的輸出端即視同接地。本揭露因為利用該第一電壓偵測電路108及該第二電壓偵測電路110的電壓差的設定，所以只要該扳機開關S1打開(亦即，被切斷)時，即可加快解除該待機模式(不需要等該第一電容C1自放電至該電壓偵測器106的電壓閥值)以重新供電至該微控制器102，可避免再次按下該扳機開關S1時，該電動工具無法啟動。
請參考圖2，其係為本揭露之電動工具電源控制裝置10之省電實施例之波形圖；須知圖2並未按實際比例繪製，並請同時參考圖1。當該微控制器102偵測到該扳機開關S1被鎖上的時間達到一第一時間點t1(第四個小時)時(例如，使用者將該扳機開關S1鎖上但忘了解除)，該微控制器102偵測到此異常狀態而開始進入該待機模式以省電(亦即，在該第一時間點t1(第四個小時)之後開始進入該待機模式)；而在進入該待機模式前的四個小時，該電池電壓42下降了0.092伏特(20.296伏特-20.204伏特=0.092伏特)；但是，在進入該待機模式之後，經過了十五個小時(亦即，一第二時間點t2為第十九個小時)，該電池電壓42只下降了0.01伏特(20.204伏特-20.194伏特=0.01伏特)，大幅地降低了能量消耗。
請參考圖3，其係為本揭露之電動工具電源控制裝置10之一實施例之電壓波形圖；須知圖3並未按實際比例繪製(尤其第一電壓曲線VC1與第二電壓曲線VC2實際上非常相近)，並請同時參考圖1；圖3旨在說明該扳機開關S1的鎖上狀態，進行了電壓變化測試以驗證本揭露的快速解除待機功能。在圖3中，一第一電壓曲線VC1為該第一電壓偵測電路108的電壓，一第二電壓曲線VC2為該第二電壓偵測電路110的電壓，一第三電壓曲線VC3為該電源轉換器104的驅動電壓1042。
對於該第三電壓曲線VC3來說，在一第三時間點t3之前，供應至該微控制器102的電壓為十二伏特，而在該第三時間點t3時，電壓急速下降而低於閾值以進入該待機模式；接著，對於該第二電壓曲線VC2來說，在一第四時間點t4，該扳機開關S1被放開(亦即，被切斷)，該第一電容C1開始放電；接著，約零點三秒之後，在一第五時間點t5，對於該第三電壓曲線VC3來說，供應至該微控制器102的電壓急速上升，該微控制器102的電源重新建立。
請再次參考圖1；本揭露係偵測該扳機開關S1的兩端的電壓以進行工具省電模式控制；本揭露係使用該扳機開關S1(機械式扳機開關)以作為工具電源建立的零件，且該扳機開關S1具有鎖上(lock on)的機械結構。在相關技術當中，當使用者沒有解除該扳機開關S1的鎖上(lock on)狀態時，該微控制器102會持續消耗電池能量而造成電池過度放電，最終造成電池損壞；然而，本揭露利用該扳機開關S1的電源接點靠近系統側的該電壓偵測器106，將系統電源全部關閉以進入該待機模式，能大幅地降低能源損失。本揭露利用該扳機開關S1的電源接點兩端的該電壓偵測器106以作為快速解除系統電源關閉狀態。
請參考圖5，其係為本揭露之該扳機開關S1的按壓行程對照圖；如圖5所示，該扳機開關S1被按壓的深度越深，則電阻值越大，但到達一定深度後電阻值則保持為定值。請參考圖4，其係為本揭露之電動工具電源控制裝置10之另一實施例之電路方塊圖；圖4所示之元件與圖1所示之元件相同者，為簡潔因素，故於此不再重複其敘述；並請同時參考圖5。
如果該扳機開關S1沒有鎖上(lock on)的結構，則在放開(亦即，切斷)該扳機開關S1時(此時該扳機開關S1的行程會回到原點)，該微控制器102可以偵測判斷該扳機開關S1已放開並開始時間計數，並且在到達時間閾值之後，該微控制器102切斷該第一電晶體Q1以結束自保持功能，然後系統關機；然而，在該第一電晶體Q1被切斷之後，如果該微控制器102還能知曉該第一電壓偵測電路108及該第二電壓偵測電路110還能持續地偵測到該扳機開關S1的兩端存在電壓，則該微控制器102即可判定該扳機開關S1的電源接點發生異常短路(例如，異常黏著；會造成該電池組40持續放電而使該電池組40損壞)，此時本揭露可以利用相關電子元件(未示於圖4，例如蜂鳴器、發光二極體或震動器)產生聲音、燈光或震動以告知使用者發生了此異常狀況。
本揭露之功效在於降低電動工具待機時的能量消耗。
雖然已經參照本揭露的實施例描述了本揭露，但是應當理解，本揭露不限於其細節；在前面的描述中已經提出了各種替換和修改，並且本領域一般技術人員將想到其他替換和修改；因此，所有這樣的替換和修改旨在被包含在本揭露的範圍內。
10:電動工具電源控制裝置 20:馬達 30:馬達驅動器 40:電池組 42:電池電壓 102:微控制器 104:電源轉換器 106:電壓偵測器 108:第一電壓偵測電路 110:第二電壓偵測電路 112:比較器 114:自保持電路 1042:驅動電壓 C1:第一電容 D1:第一二極體 D2:第二二極體 D3:第三二極體 D4:第四二極體 Q1:第一電晶體 Q2:第二電晶體 Q3:第三電晶體 R1:第一電阻 R2:第二電阻 R3:第三電阻 R4:第四電阻 R5:第五電阻 R6:第六電阻 S1:扳機開關 t1:第一時間點 t2:第二時間點 t3:第三時間點 t4:第四時間點 t5:第五時間點 VC1:第一電壓曲線 VC2:第二電壓曲線 VC3:第三電壓曲線
圖1為本揭露之電動工具電源控制裝置之一實施例之電路方塊圖。
圖2為本揭露之電動工具電源控制裝置之省電實施例之波形圖。
圖3為本揭露之電動工具電源控制裝置之一實施例之電壓波形圖。
圖4為本揭露之電動工具電源控制裝置之另一實施例之電路方塊圖。
圖5為本揭露之扳機開關的按壓行程對照圖。
10:電動工具電源控制裝置
20:馬達
30:馬達驅動器
40:電池組
42:電池電壓
102:微控制器
104:電源轉換器
106:電壓偵測器
108:第一電壓偵測電路
110:第二電壓偵測電路
112:比較器
114:自保持電路
1042:驅動電壓
C1:第一電容
D1:第一二極體
D2:第二二極體
D3:第三二極體
D4:第四二極體
Q1:第一電晶體
Q2:第二電晶體
Q3:第三電晶體
R1:第一電阻
R2:第二電阻
R3:第三電阻
R4:第四電阻
R5:第五電阻
R6:第六電阻
S1:扳機開關

Claims (10)

  1. 一種電動工具電源控制裝置，係應用於一馬達、一馬達驅動器及一電池組，該馬達係電性連接至該馬達驅動器，該電動工具電源控制裝置包含： 一微控制器，該微控制器係電性連接至該電池組； 一電源轉換器，該電源轉換器係電性連接至該微控制器； 一電壓偵測器，該電壓偵測器係電性連接至該電源轉換器； 一扳機開關，該扳機開關係電性連接至該微控制器、該馬達驅動器及該電池組；及 一自保持電路，該自保持電路係電性連接至該微控制器、該扳機開關、該電壓偵測器、該電源轉換器及該電池組， 其中，當該扳機開關導通時，該電壓偵測器被配置為偵測該電池組所提供的一電池電壓，並且該電壓偵測器被配置為進行一延遲時間，並且該電源轉換器被配置為接收該電池電壓且轉換該電池電壓成為一驅動電壓且傳送該驅動電壓至該微控制器以驅動喚醒該微控制器，並且在該微控制器被喚醒之後，該微控制器被配置為利用該自保持電路以進入一自保持狀態，並且該電壓偵測器被配置為在該延遲時間之內藉由該自保持電路偵測到地以使該電壓偵測器停止偵測該電池電壓。
  2. 如請求項1所述之電動工具電源控制裝置，其中，該自保持電路包含： 一第一電晶體，該第一電晶體係電性連接至該微控制器； 一第二電晶體，該第二電晶體係電性連接至該第一電晶體、該扳機開關、該電壓偵測器、該電源轉換器、該微控制器及該電池組； 一第三電晶體，該第三電晶體係電性連接至該電壓偵測器及該電源轉換器；及 一第一二極體，該第一二極體係電性連接至該第一電晶體、該第二電晶體及該電壓偵測器， 其中，當該扳機開關導通時，該電壓偵測器被配置為在該延遲時間之內保持該第三電晶體為切斷，並且在該微控制器被喚醒之後，該微控制器被配置為導通該第一電晶體以導通該第二電晶體以進入該自保持狀態，並且該電壓偵測器被配置為在該延遲時間之內藉由該第一二極體及該第一電晶體偵測到該地以使該電壓偵測器停止偵測該電池電壓。
  3. 如請求項2所述之電動工具電源控制裝置，其中，當該微控制器偵測到該扳機開關被鎖上的時間超過一預定時間或者該微控制器偵測到該電池組的該電池電壓小於一閾值電壓時，該微控制器被配置為切斷該第一電晶體以切斷該第二電晶體以結束該自保持狀態，並且該電壓偵測器被配置為偵測該電池組所提供的該電池電壓，並且該電壓偵測器被配置為進行該延遲時間且在達到該延遲時間後導通該第三電晶體以使該電源轉換器被配置為停止接收該電池電壓且停止轉換該電池電壓成為該驅動電壓且停止傳送該驅動電壓至該微控制器以使該微控制器被停止驅動，使得該電動工具電源控制裝置進入一待機模式。
  4. 如請求項3所述之電動工具電源控制裝置，更包含： 一第一電容，該第一電容係電性連接至該馬達驅動器、該扳機開關、該電壓偵測器及該電源轉換器； 一第一電壓偵測電路，該第一電壓偵測電路係電性連接至該第二電晶體、該扳機開關、該微控制器及該電池組； 一第二電壓偵測電路，該第二電壓偵測電路係電性連接至該第二電晶體、該扳機開關、該第一電容、該馬達驅動器、該電壓偵測器及該電源轉換器； 一比較器，該比較器係電性連接至該第一電壓偵測電路及該第二電壓偵測電路；及 一第二二極體，該第二二極體係電性連接至該比較器、該第一二極體及該電壓偵測器， 其中，當該扳機開關被切斷時，該第一電壓偵測電路被配置為偵測該電池電壓，而且該第二電壓偵測電路被配置為偵測到該第一電容開始放電，使得該第一電壓偵測電路及該第二電壓偵測電路被配置為驅使該比較器藉由該第二二極體使該電壓偵測器被配置為藉由該第二二極體及該比較器偵測到地以使該電壓偵測器停止偵測該電池電壓，使得該電壓偵測器被配置為切斷該第三電晶體，以使該電源轉換器被配置為被啟動以驅動該微控制器。
  5. 如請求項4所述之電動工具電源控制裝置，其中，該第一電壓偵測電路包含： 一第一電阻，該第一電阻係電性連接至該第二電晶體、該扳機開關、該微控制器及該電池組；及 一第二電阻，該第二電阻係電性連接至該第一電阻及該比較器， 其中，該第二電壓偵測電路包含： 一第三電阻，該第三電阻係電性連接至該第二電晶體、該扳機開關、該第一電容、該馬達驅動器、該電壓偵測器及該電源轉換器；及 一第四電阻，該第四電阻係電性連接至該第三電阻及該比較器。
  6. 如請求項5所述之電動工具電源控制裝置，更包含： 一第五電阻，該第五電阻係電性連接至該第二電晶體及該第一電阻；及 一第六電阻，該第六電阻係電性連接至該第二電晶體、該第五電阻、該第一電晶體及該第一二極體。
  7. 如請求項6所述之電動工具電源控制裝置，更包含： 一第三二極體，該第三二極體係電性連接至該第二電晶體、該第三電阻、該電壓偵測器、該電源轉換器、該扳機開關、該第一電容及該馬達驅動器。
  8. 如請求項7所述之電動工具電源控制裝置，更包含： 一第四二極體，該第四二極體係電性連接至該扳機開關、該電池組、該微控制器、該第二電晶體、該第五電阻及該第一電阻。
  9. 如請求項8所述之電動工具電源控制裝置，其中，該電池電壓係為十八伏特，該閾值電壓係為十四伏特，該驅動電壓係為十二伏特或三點三伏特。
  10. 如請求項9所述之電動工具電源控制裝置，其中，該延遲時間係為一百毫秒或兩百毫秒。
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