CN216598961U - 一种新架构无刷工具电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种新架构无刷工具电路，包括供电单元、监测单元、控制单元，所述的供电单元包括主电源，所述的主电源对电动工具作业提供工作用电，供电过程中所述的监测单元上电后对所述的供电单元进行采样，将采集到的供电数据传输到所述的控制单元，所述的控制单元对采集到的所述的供电单元电压信号进行监控，当所述的供电单元电压大于设定的标准工作电压时，所述的控制单元判断为过载状态，切断所述的供电单元运行。

Description

一种新架构无刷工具电路

技术领域

本实用新型涉及电动工具技术领域，具体是一种新架构无刷工具电路。

背景技术

随着市场需求的不断增长，工作环境的不断变化，电动工具的使用场景越来越丰富，电动工具功率变化，对工作部件和控制电路的要求也更为精细。现有技术中对工具和电路的保护主要是依靠传统的电流检测方式，通过检查流经电机电路上的电流大小来判断电机是否过载，通过判断电源元件通路上的电流大小判断工具电源电路是否过载，对过载情况进行断路处理，以此来对工具进行保护。因为电流检测需要在***稳定工作状态才能检测，这种方式对于***稳定性的检测并不灵敏，具体来说，现有的检测方式中无法对电源元件加载过程中的控制电路进行监控、保护，而电动工具启动时恰恰是其损坏风险较高的一个步骤，因此针对电动工具在电源加载过程中的安全保护监测和处理成为一个现实问题。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术中的不足，提供了一种新架构无刷工具电路，包括供电单元、监测单元、控制单元，所述的供电单元包括主电源，所述的主电源对电动工具进行供电作业时，供电过程中所述的监测单元上电后对所述的供电单元进行采样，将采集到的供电数据传输到所述的控制单元，所述的控制单元对采集到的所述的供电单元电压信号进行监控，当所述的供电单元电压大于设定的标准工作电压时，所述的控制单元判断为过载状态，切断所述的供电单元运行。

优选的，所述的供电单元包括一组串联入电路的保护电阻，连接高压电容。

优选的，所述的监测单元包括副电源、充电电容，所述的充电电容小于所述的高压电容，所述的副电源对所述的控制单元供电。

优选的，所述的控制单元包括跳线，所述的跳线装置包括继电器，在收到所述的控制单元断路指令后，切断所述的供电单元电路。

优选的，所述的供电单元还包括整流桥，所述的整流桥里面包括二极管，所述的二极管每两个并联形成二极管组，所述的整流桥由两个所述的二极管组串联而成。

优选的，两个所述的整流桥并联一起构成一个全桥组，实现全桥整流。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：在滤波效果相同的情况下，走线方式更佳，电容可以选用更小的容量，节省成本，同时电路中的电磁辐射更小；两个小型整流桥散热面积比一个大电流的整流桥散热面积越大，散热效果更好，空间排布更灵活；副电源的电容较小，充电速度要比电容较大的高压电容快很多，副电源通电后先于主电源工作，监控并阻止高压电容超过限定电压，在电源被损伤前发现电路上的问题，保证电路板及电动工具在供电超过设定范围电压时不被损伤。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，以下将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图进行论述，显然，在结合附图进行描述的技术方案仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图所示实施例得到其它的实施例及其附图。

图1是本实用新型一种新架构无刷工具电路控制单元电路示意图。

图2是本实用新型一种新架构无刷工具电路供电单元电路示意图。

图3是本实用新型一种新架构无刷工具电路主电源电路示意图。

图4是本实用新型一种新架构无刷工具电路整流桥电路示意图。

图5是本实用新型一种新架构无刷工具电路MCU电路示意图。

图6是本实用新型一种新架构无刷工具电路监测单元电压对比电路示意图。

图7是本实用新型一种新架构无刷工具电路高压直流检测电路示意图。

图8是本实用新型一种新架构无刷工具电路启动开关电路示意图。

图9是本实用新型一种新架构无刷工具电路控住处理单元电路示意图。

图10是本实用新型一种新架构无刷工具电路功率调节电路示意图。

图11是本实用新型一种新架构无刷工具电路转子位置检测电路电路示意图。

图中：1-副电源、11-充电电容、2-跳线装置、3-网络通信端口、4-高压电容、5-MCU、6-控制处理器。

具体实施方式

以下将结合附图对本实用新型各实施例的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本实用新型中所述的实施例，本领域普通技术人员在不需要创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都在本实用新型所保护的范围内。

本实用新型的实施例，根据附图1-3所示，一种新架构无刷工具电路包括供电单元、监测单元、控制单元，所述的供电单元包括主电源，所述的主电源对电动工具作业进行供电，供电过程中所述的监测单元上电后对所述的供电单元进行采样，将采集到的供电数据传输到所述的控制单元，所述的控制单元对采集到的所述的供电单元电压信号进行监控，当所述的供电单元电压大于设定的标准工作电压时，所述的控制单元判断此时的电路状态为过载状态，切断所述的供电单元运行。所述的供电单元包括一组串联入电路的保护电阻，连接高压电容4。所述的监测单元包括副电源1、充电电容11，所述的充电电容11小于所述的高压电容4，所述的副电源1对所述的控制单元供电。所述的控制单元包括跳线装置2及继电器J1、继电器J2。附图4供电单元还包括整流桥，所述的整流桥里面包括二极管，所述的二极管每两个并联形成二极管组，所述的整流桥由两个所述的二极管组串联而成。

供电单元一端AC-L为电流输入端，经过稳压电路电流至电源供电端AC-N为AC-V上电，同时电源经降压后为15V、3.3V元件提供所需电压。附图5为监测单元电路图，其中监测单元包括MCU5，所述的MCU5为STM32处理器，所述的MCU5由3.3V副电源1电源供电。如附图6的对比电路所示，经AC-V进入的电流进入所述的监测单元对比电路，所述的对比电路通过读取AC-V处电压，由所述的MCU5中的软件对采集到的AC-V处电压进行监测。AC-V端输入软件检测电压是否在设定范围之内，若在范围内，就进行下一步工作，如果不在，停机等待。如果电压在工作范围内，软件会通过PON网络通信端口3发送执行信号，继电器J1连通，连通后通过R11和R12向后级供电。附图7高压直流监测电路负责监测在工作中高压直流电是否正常的。

工作流程：工具接入电源后电路导通，电路板线路上电，部分电流通过R11和R12给高压电容4充电，电阻的总阻值是102Ω，高压电容4的容量是1320μF，另一部分电流给副电源1供电，因为副电源1的充电电容11仅为22μF，充电的速度要比高压电容4快很多，副电源1通电后所述的MCU5即可正常工作，高压电容4电压检测电路R31、R36把当前输入电压参数传输至所述的MCU5，当软件检测到高压电容4上电压不同于设定值时，所述的MCU5发出指令，J2动作，将R11和R12从充电电路中断开，避免了高压电容4承载过高电压，保证了电路板在超过设定安全范围电压的情况下不损伤。

根据附图8-11所示，电源电压经检测单元检测确认符合电压运行区间后，控制处理单元中的控制处理器6等待开关启动信号，当开关启动信号到来时，先对采集到的信号作判断，如是干扰信号，不做任何动作，如果是有效信号，控制处理器6通过驱动电路给功率调制电路发送具有一定时序的驱动信号，功率调制电路按照接收到的时序打开功率管，所述的功率管打开后高压电流通过电机绕组产生磁场，产生的磁场与转子的磁场产生相互作用力，使得转子转动，当关闭所述的功率管时，电机绕组为电感，电感内随着所述的功率管关闭产生反向电压，转子位置检测电路检测到反向电压，根据反向电压大小计算转子位置，所述的控制处理器6获得反向电压后给出下一个驱动信号，由这个驱动信号再控制对应的所述的功率管打开，打开的所述的功率管又会使对应的电机绕组通电产生磁场，产生的磁场与转子的磁场产生作用力，通过调节两次相邻的打开所述的功率管之间的时间长短，可以控制电机的转速。所述的电机绕组获得电压，产生相应电流，电流检测装置将实时的电流信号放大后发送给所述的控制处理器6，所述的控制处理器6根据当前电流值、当前的电压值与实现需要对比，经所述的控制处理器6计算后通过调整打开所述的功率管的时间长短，实现电动工具的功率控制和运行。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的。本实用新型的范围由所附权利要求进行限定，而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (6)

1.一种新架构无刷工具电路，包括供电单元、监测单元、控制单元，其特征在于：所述的供电单元包括主电源，所述的主电源对电动工具作业提供工作用电，供电过程中所述的监测单元上电后对所述的供电单元进行采样，将采集到的供电数据传输到所述的控制单元，所述的控制单元对采集到的所述的供电单元电压信号进行监控，当所述的供电单元电压大于设定的标准工作电压时，所述的控制单元判断为过载状态，切断所述的供电单元运行。

2.根据权利要求1所述的一种新架构无刷工具电路，其特征在于：所述的供电单元包括一组串联入电路的保护电阻，连接高压电容（4），给高压电容预充电，避免在首次上电时对电网的冲击。

3.根据权利要求2所述的一种新架构无刷工具电路，其特征在于：所述的监测单元包括副电源（1）、充电电容（11），所述的充电电容（11）小于所述的高压电容（4），所述的副电源（1）对所述的控制单元供电。

4.根据权利要求2或3所述的一种新架构无刷工具电路，其特征在于：所述的控制单元包括跳线装置（2），所述的跳线装置（2）包括继电器，控制单元检测到输入的电源不在正常的工作范围内，就会发出关断命令，在收到所述的控制单元断路指令后，切断所述的供电单元电路。

5.根据权利要求1所述的一种新架构无刷工具电路，其特征在于：所述的供电单元还包括整流桥，所述的整流桥里面包括二极管，所述的二极管每两个并联形成二极管组，所述的整流桥由两个所述的二极管组串联而成。

6.根据权利要求5所述的一种新架构无刷工具电路，其特征在于：两个所述的整流桥并联一起构成一个全桥组，实现全桥整流。

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