电动工具法拉电容输出脉宽调制装置制造方法及图纸

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。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术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。
技术介绍
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。
技术实现思路
为了克服现有的法拉电容电动工具的不足，本技术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。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是法拉电容Cl、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Ul的3脚控制，555集成电路Ul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，DU D2 的另一端与555集成电路Ul的2、6脚相接，555集成电路Ul的2、6脚与地线间串有积分电 容C2，在法拉电容Cl的二端并联有取样电阻Rl、R2，取样电阻Rl、R2的分压点接555集成 电路Ul的7脚，在法拉电容Cl的正极与555集成电路Ul的4、8脚间串有稳压电路U2。还可在法拉电容Cl的正极与积分电容C2间串有反馈电阻R6。还可在法拉电容Cl的正极与稳压电路U2间串有升压电路U3。本技术的有益效果是可充分利用法拉电容Cl的耐压值，存储较多的能量， 并能效控制法拉电容Cl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. IV， 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. 5XCXU2 = 0. 5X (180 + 2) X (4. 22-32) = 388. 8焦耳；本技术的一款产品，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. IV，计算法拉电容释放 的能量是=P1 = 0. 5XCXU2 = 0. 5X (120 + 3) X (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，并且本技术能使电机基本在 等功率条件下工作。以下结合附图和实施例对本技术进一步说明。附图说明图1是本技术的基本电原理图；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Cl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，Dl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，Ul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Cl、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Cl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Ul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Ul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Cl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Cl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Cl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Rl、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Cl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Cl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Ul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Cl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Ul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5 集成电路Ul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。权利要求1.电动工具法拉电容输出脉宽调制装置，由法拉电容Cl、电动工具电机M、场效应管Q、 稳压电路U2、555集成电路Ul及周边电路组成，其特征是法拉电容Cl、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Ul的3脚控制，555集成电 路Ul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，Dl、D2的另一端与555集成电路Ul的2、6脚相 接，555集成电路Ul的2、6脚与地线间串有积分电容C2，在法拉电容Cl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Ul的7脚，在法拉电容Cl的正极与 555集成电路Ul本文档来自技高网...

【技术保护点】
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。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：葛淇聪，向可为，方继尧，
申请(专利权)人：南京西普尔科技实业有限公司，南京龙灵机械贸易有限公司，
类型：实用新型
国别省市：84[中国|南京]