交直流電源控制裝置、具有該裝置的工具機及吸塵器的製作方法

2023-06-08 04:34:46

本發明涉及一種交直流電源控制裝置、具有該裝置的工具機及吸塵器。

背景技術：

目前市場上的一些交流或直流工具機，比如交流吸塵器或直流吸塵器，通常需要設置很長的電源線，因為其需要清潔的面積比較大，而交流插座又有限，因此給用戶帶來操作上的困擾；而直流吸塵器雖然不需要設置很長的電源線，但是受制於目前的電池包容量有限，可以持續工作的時間相對較短。

另外，後續出現的交直流兩用工具機可以解決上述問題，比如交直流兩用吸塵器或交直流園藝工具等，但目前市面上的交直流兩用工具機對交流電壓與直流電池包的電壓都有嚴格的限制，嚴重限制了這項技術的推廣與使用。

技術實現要素：

本發明的目的在於針對現有技術中的上述缺陷，提供一種交直流電源控制裝置、具有該裝置的工具機及吸塵器，其可以實現交流和直流的自動切換且能自動調節電源電壓的大小。

為實現上述發明目的，本發明主要採用了如下技術方案：一種交直流電源控制裝置，用於控制交流電源和直流電源給交直流通用負載供電，所述交直流電源控制裝置包括交流電壓檢測電路、交流受控電路、直流電壓檢測電路、直流受控電路和控制電路，

所述交流電壓檢測電路分別與所述交流電源和所述控制電路連接，用於在檢測到交流電壓時輸出第一檢測信號至所述控制電路；

所述直流電壓檢測電路分別與所述直流電源和所述控制電路連接，用於在檢測到直流電壓時輸出第二檢測信號至所述控制電路；

所述控制電路還與所述交流受控電路和所述直流受控電路連接，用於根據所述第一檢測信號和所述第二檢測信號產生第一控制信號或者第二控制信號，所述第一控制信號輸出至所述交流受控電路，所述第二控制信號輸出至所述直流受控電路；

所述交流受控電路連接在所述交流電源和所述交直流通用負載之間，用於在接收到所述第一控制信號時導通，以使所述交流電源給所述交直流通用負載供電；

所述直流受控電路連接在所述直流電源和所述交直流通用負載之間，用於在接收到所述第二控制信號時導通，以使所述直流電源給所述交直流通用負載供電。

此外，本發明還提出如下附屬技術方案：

所述交流電壓檢測電路還用於檢測所述交流電壓的大小，並且輸出至所述控制電路；所述控制電路還用於根據所述交流電壓的大小產生第一調節信號，並且輸出至所述交流受控電路；所述交流受控電路還用於根據所述第一調節信號將所述交流電源的電壓轉換為第一預設電壓，以給所述交直流通用負載供電。

所述直流電壓檢測電路還用於檢測所述直流電壓的大小，並且輸出至所述控制電路；所述控制電路還用於根據所述直流電壓的大小產生第二調節信號，並且輸出至所述直流受控電路；所述直流受控電路還用於根據所述第二調節信號將所述直流電源的電壓轉換為第二預設電壓，以給所述交直流通用負載供電。

所述交直流電源控制裝置還包括交流變壓電路，所述交流變壓電路連接於所述交流電源和所述控制電路之間，用於將所述交流電源的電壓轉換為所述控制電路的工作電壓。

所述交直流電源控制裝置還包括直流電壓變壓電路，所述直流變壓電路連接於所述直流電源和所述控制電路之間，用於將所述直流電源的電壓轉換為所述控制電路的工作電壓。

所述交流電壓檢測電路包括第一電阻r16及第二電阻r17，其中，所述第一電阻r16一端與所述交流電源的第一極連接，另一端分別與所述第二電阻r17的一端、所述控制電路的第一檢測信號輸入端連接；所述第二電阻r17另一端與所述交流電源的第二極連接，且同時接地。

所述直流電壓檢測電路包括第三電阻r14及第四電阻r15，其中，所述第三電阻r14一端與所述直流電源的第一極連接，另一端分別與所述第四電阻r15的一端、所述控制電路的第二檢測信號輸入端連接；所述第四電阻r15的另一端與所述直流電源的第二極連接，且同時接地。

所述交流受控電路包括第一電阻r18、光電耦合器u2、第二電阻r19、第三電阻r1和可控矽bta12，其中，所述第一電阻r18一端與所述控制電路的所述第一控制信號輸出端連接，另一端與所述光電耦合器u2的輸入端正極連接；所述光電耦合器u2的輸入端負極接地，輸出端第一極通過所述第二電阻r19與所述交流電源的第一極連接，輸出端第二極通過所述第三電阻r1與所述可控矽bta12的門極連接；所述可控矽bta12的第一極與所述交流電源的第二極連接，所述可控矽bta12的第二極與所述交直流通用負載連接。

所述直流受控電路包括第一三極體q5、第二三極體qb9、電阻r2和mos管q2；其中，所述第一三極體q5基極分別與所述控制電路的所述第二控制信號輸出端、所述第二三極體qb9的基極連接，所述第一三極體q5的集電極與電源正極vcc連接，所述第一三極體q5的發射極分別與所述第二三極體qb9的發射極、所述電阻的一端連接；所述第二三極體qb9的集電極接地；所述電阻r2的另一端與所述mos管的柵極連接；所述mos管q2的源極與所述直流電源的負極連接，所述mos管q2的漏極與所述交直流通用負載連接。

進一步地，本發明還提供了一種具有上述技術方案中所述的交直流電源控制裝置的工具機，所述工具機包括殼體和交直流通用負載，所述交直流通用負載收容在所述殼體內。

進一步地，本發明還提供了一種交直流電源的控制方法，用於控制交流電源和直流電源給交直流通用負載供電，所述控制方法包括如下步驟：

檢測電源是否為交流；

若檢測電源為交流，則使所述交流電源給所述交直流通用負載供電，並且調節所述交流電源的電壓至適用於所述通用負載的第一預設值；以及

若檢測電源為直流，則使所述直流電源給所述交直流通用負載供電，並且調節所述直流電源的電壓至適用於所述通用負載的第二預設值。

進一步地，本發明還提供了一種交直流兩用吸塵器，包括：

殼體；

交流電源接口；

直流電源接口；

收容在所述殼體內的串激電機；以及

交直流電源控制裝置，用於控制由交流電源接口接入的交流電源和由直流電源接口接入的直流電源給所述串激電機供電，所述交直流電源控制裝置包括交流電壓檢測電路、交流受控電路、直流電壓檢測電路、直流受控電路和控制電路，

所述交流電壓檢測電路分別與所述交流電源接口和所述控制電路連接，用於在檢測到交流電壓時輸出第一檢測信號至所述控制電路；

所述直流電壓檢測電路分別與所述直流電源接口和所述控制電路連接，用於在檢測到直流電壓時輸出第二檢測信號至所述控制電路；

所述控制電路還與所述交流受控電路和所述直流受控電路連接，用於根據所述第一檢測信號和所述第二檢測信號產生第一控制信號或者第二控制信號，所述第一控制信號輸出至所述交流受控電路，所述第二控制信號輸出至所述直流受控電路；

所述交流受控電路連接在所述交流電源接口和所述串激電機之間，用於在接收到所述第一控制信號時導通，以使由所述交流電源接口接入的交流電源給所述串激電機供電；

所述直流受控電路連接在所述直流電源接口和所述串激電機之間，用於在接收到所述第二控制信號時導通，以使由所述直流電源接口接入的直流電源給所述串激電機供電。

作為附屬技術方案，所述交流電壓檢測電路還用於檢測所述交流電壓的大小，並且輸出至所述控制電路；所述控制電路還用於根據所述交流電壓的大小產生第一調節信號，並且輸出至所述交流受控電路；所述交流受控電路還用於根據所述第一調節信號將所述交流電源的電壓轉換為第一預設電壓，以給所述串激電機供電。

作為附屬技術方案，所述直流電壓檢測電路還用於檢測所述直流電壓的大小，並且輸出至所述控制電路；所述控制電路還用於根據所述直流電壓的大小產生第二調節信號，並且輸出至所述直流受控電路；所述直流受控電路還用於根據所述第二調節信號將所述直流電源的電壓轉換為第二預設電壓，以給所述串激電機供電。

相比於現有技術，本發明所提供的交直流電源控制裝置及其控制方法，用於控制交流電源和直流電源給交直流通用負載供電，其包括交流電壓檢測電路、交流受控電路、直流電壓檢測電路、直流受控電路以及控制電路，以此來達成如下優勢：首先，可以實現交直流兩用工具機的交直流自動切換，可以讓用戶在有和沒有交流電源的地方都可以持續使用機器；其次，可以實現自動調節電壓，可以使用戶在不同電壓的環境中實現無縫切換至合適的預設電壓，而無需擔憂電源電壓的問題；另外，對電池包的使用也沒有要求，用戶可以使用現有的任意電壓的直流電池包來驅動工具機，提供了使用上的極大便利，也節約了重新購買電池包的成本。

附圖說明

圖1是對應於本發明交直流電源控制裝置的電路模塊圖。

圖2是圖1中交流電壓檢測電路圖。

圖3是圖1中直流電壓檢測電路圖。

圖4是圖1中交流受控電路、直流受控電路以及通用負載之間的連接電路圖。

圖5是圖1中交直流電源控制裝置的主程序控制流程圖。

具體實施方式

以下結合較佳實施例及其附圖對本發明技術方案作進一步非限制性的詳細說明。

參照圖1，對應於本發明較佳實施例的交直流電源控制裝置，用於控制交流電源1和直流電源3(即電池包)給交直流通用負載5(即電機組件)供電，適用於交直流兩用的工具機(圖未示)上，比如交直流兩用吸塵器或交直流兩用園藝工具等。通常工具機包括殼體、交流電源接口、電池包、收容在所述殼體內的通用負載5，在交直流兩用吸塵器中，該通用負載5可以為串激電機，其包括具有勵磁繞組的定子和具有電樞繞組的轉子，所述勵磁繞組和電樞繞組串聯。上述交直流電源控制裝置可適用於上述交直流兩用工具機上。

在一個實施例中，所述交直流電源控制裝置包括交流電壓檢測電路2、交流受控電路4、直流電壓檢測電路6、直流受控電路8和控制電路10。

進一步參照圖2，交流電壓檢測電路2分別與交流電源1和控制電路10連接，用於檢測交流電壓的大小，並且在檢測到交流電壓時輸出第一檢測信號至所述控制電路10。該交流電壓檢測電路2包括第一電阻r16及第二電阻r17，其中，所述第一電阻r16一端與所述交流電源1的第一極l連接，另一端分別與所述第二電阻r17的一端和所述控制電路10的第一檢測信號輸入端p1連接；所述第二電阻r17另一端與所述交流電源1的第二極n連接，且同時接地。

上述交流受控電路4連接在交流電源1和交直流通用負載5之間，用於在接收到所述第一控制信號時導通，以使所述交流電源1給所述交直流通用5負載供電。具體地，如圖4所示，所述交流受控電路4包括第一電阻r18、光電耦合器u2、第二電阻r19、第三電阻r1和可控矽bta12，其中，所述第一電阻r18一端與所述控制電路10的所述第一控制信號輸出端p3連接，另一端與所述光電耦合器u2的輸入端正極連接；所述光電耦合器u2的輸入端負極接地，輸出端第一極通過所述第二電阻r19與所述交流電源1的第一極l連接，輸出端第二極通過所述第三電阻r1與所述可控矽bta12的門極連接；所述可控矽bta12的第一極與所述交流電源1的第二極n連接，所述可控矽bta12的第二極與所述交直流通用負載5連接。進一步地，所述可控矽bta12的第二極與所述交直流通用負載5的電源輸入端的一端連接，所述交直流通用負載5的電源輸入端的另一端與所述交流電源13的第一極l連接。

參照圖3，上述直流電壓檢測電路6分別與所述直流電源3和所述控制電路10連接，用於檢測所述直流電壓的大小並且在檢測到直流電壓時輸出第二檢測信號至所述控制電路10。具體地，所述直流電壓檢測電路6包括第三電阻r14及第四電阻r15，其中，所述第三電阻r14一端與所述直流電源3的正極連接，另一端分別與所述第四電阻r15的一端、所述控制電路10的第二檢測信號輸入端p2連接；所述第四電阻r15的另一端與所述直流電源3的負極連接，且同時接地。

所述直流受控電路8連接在所述直流電源3和所述交直流通用負載5之間，用於在接收到所述第二控制信號時導通，以使所述直流電源3給所述交直流通用負載5供電。具體地，如圖4所示，所述直流受控電路8包括第一三極體q5、第二三極體qb9、電阻r2和mos管q2；其中，所述第一三極體q5基極分別與所述控制電路10的所述第二調節信號輸出端p4、所述第二三極體qb9的基極連接，所述第一三極體q5的集電極與電源正極vcc連接，所述第一三極體q5的發射極分別與所述第二三極體qb9的發射極、所述電阻r2的一端連接；所述第二三極體qb9的集電極接地；所述電阻r2的另一端與所述mos管q2的柵極連接；所述mos管q2的源極與所述直流電源3的負極連接，所述mos管q2的漏極與所述交直流通用負載5連接。進一步地，所述mos管q2的漏極與所述交直流通用負載5的電源輸入端的一端連接，所述交直流通用負載5的電源輸入端的另一端與所述直流電源3的正極連接。

所述控制電路10還分別與所述交流受控電路4和所述直流受控電路8連接，用於根據所述第一檢測信號和所述第二檢測信號產生第一控制信號或者第二控制信號，所述第一控制信號輸出至所述交流受控電路4，所述第二控制信號輸出至所述直流受控電路8。作為優選的實施方式，當所述控制電路10僅接收到所述第一檢測信號或者同時接收到所述第一檢測信號和所述第二檢測信號時，產生所述第一控制信號；當所述控制電路10僅接收到所述第二檢測信號時，產生所述第二控制信號；當所述控制電路既未接收到所述第一檢測信號，又未接收到所述第二檢測信號時，不產生所述第一控制信號或者第二控制信號。

此外，一方面，所述控制電路10還通過上述交流電壓檢測電路2來檢測交流電壓並根據交流電壓的大小產生第一調節信號，並且將第一調節信號輸出至所述交流受控電路4；然後所述交流受控電路4根據所述第一調節信號將所述交流電源1的電壓轉換為第一預設電壓，以給所述交直流通用負載5供電；另一方面，所述控制電路10同時亦通過上述直流電壓檢測電路6來檢測直流電壓並根據直流電壓的大小產生第二調節信號，並且將第二調節信號輸出至所述直流受控電路8；然後所述直流受控電路8根據所述第二調節信號將所述直流電源3的電壓轉換為第二預設電壓，以給所述交直流通用負載5供電。對於本領域一般技藝人士而言，上述控制電路10通過現有技術中的慣常設計即可，故在此省略其詳細電路構造的描述。

上述交直流電源控制裝置還包括交流變壓電路7和直流變壓電路9。交流變壓電路7連接於交流電源1和控制電路10之間，用於將所述交流電源1的電壓轉換為控制電路10的工作電壓，其中交流變壓電路7經過變壓後的輸出端(圖未示)與控制電路10的輸入端(圖未示)相連。所述直流變壓電路9連接於所述直流電源3和所述控制電路10之間，用於將所述直流電源3的電壓轉換為所述控制電路10的工作電壓，其中直流變壓電路9經過變壓後的輸出端(圖未示)亦與控制電路10的輸入端相連。可見，對於本領域一般技藝人士而言，上述交、直流變壓電路7、9通過現有技術中的慣常設計即可實現，故在此省略其詳細電路構造的描述。

在另一實施例中，本發明還提供了一種具有上述技術方案中所述的交直流電源控制裝置的工具機，所述工具機包括殼體和交直流通用負載，所述交直流通用負載收容在所述殼體內。

在又一實施例中，本發明還提供了一種交直流兩用吸塵器，包括：殼體、交流電源接口、直流電源接口、收容在所述殼體內的串激電機以及交直流電源控制裝置。其中所述串激電機包括具有勵磁繞組的定子和具有電樞繞組的轉子，所述勵磁繞組和電樞繞組串聯。

所述交直流電源控制裝置用於控制由交流電源接口接入的交流電源和由直流電源接口接入的直流電源給所述串激電機供電。具體地，所述交直流電源控制裝置包括交流電壓檢測電路、交流受控電路、直流電壓檢測電路、直流受控電路和控制電路。

所述交流電壓檢測電路分別與所述交流電源接口和所述控制電路連接，用於在檢測到交流電壓時輸出第一檢測信號至所述控制電路。

所述直流電壓檢測電路分別與所述直流電源接口和所述控制電路連接，用於在檢測到直流電壓時輸出第二檢測信號至所述控制電路。

所述控制電路還與所述交流受控電路和所述直流受控電路連接，用於根據所述第一檢測信號和所述第二檢測信號產生第一控制信號或者第二控制信號，所述第一控制信號輸出至所述交流受控電路，所述第二控制信號輸出至所述直流受控電路。

所述交流受控電路連接在所述交流電源接口和所述串激電機之間，用於在接收到所述第一控制信號時導通，以使由所述交流電源接口接入的交流電源給所述串激電機供電。

所述直流受控電路連接在所述直流電源接口和所述串激電機之間，用於在接收到所述第二控制信號時導通，以使由所述直流電源接口接入的直流電源給所述串激電機供電。

其中，所述交流電壓檢測電路還用於檢測所述交流電壓的大小，並且輸出至所述控制電路；所述控制電路還用於根據所述交流電壓的大小產生第一調節信號，並且輸出至所述交流受控電路；所述交流受控電路還用於根據所述第一調節信號將所述交流電源的電壓轉換為第一預設電壓，以給所述交直流通用負載供電。

其中，所述直流電壓檢測電路還用於檢測所述直流電壓的大小，並且輸出至所述控制電路；所述控制電路還用於根據所述直流電壓的大小產生第二調節信號，並且輸出至所述直流受控電路；所述直流受控電路還用於根據所述第二調節信號將所述直流電源的電壓轉換為第二預設電壓，以給所述交直流通用負載供電。

在又一實施例中，本發明還提供了一種交直流電源的控制方法，用於控制交流電源和直流電源給交直流通用負載供電，所述控制方法包括如下步驟：檢測電源是否為交流；若檢測電源為交流，則使所述交流電源給所述交直流通用負載供電，並且調節所述交流電源的電壓至適用於所述通用負載的第一預設值；以及若檢測電源為直流，則使所述直流電源給所述交直流通用負載供電，並且調節所述直流電源的電壓至適用於所述通用負載的第二預設值。具體地，參照圖5，所示為本發明交直流電源控制裝置的主程序控制流程圖，其控制方法大致如下：在交直流兩用工具機使用時，交流電源1通過交流變壓電路7或直流電源3通過直流變壓電路9給機器上電，在機器初始化後進入主程序，然後控制電路10根據收到交流電壓檢測電路2發出的第一檢測信號或直流電壓檢測電路6發出的第二檢測信號來判斷是否為交流，若電源是交流，控制電路10則發出第一控制信號和第一調節信號給交流受控電路4、以及發出第二控制信號給直流受控電路8，其中，第一控制信號將交流受控電路4的可控矽bta12導通；第一調節信號則由控制電路10所設置的交流電壓頻率檢測子程序發出並自動控制可控矽bta12的斬波比例，將經過通用負載5的電壓調節至第一預設電壓；而第二控制信號則使得直流受控電路8關閉mos管q2；若電源為非交流，控制電路10亦發出另一種第一控制信號給交流受控電路4、以及發出另一種第二控制信號和另一種第二調節信號給直流受控電路8，該第一控制信號使得交流受控電路4關閉其可控矽bta12，而直流受控電路8則根據第二控制信號來開通mos管q2；第二調節信號則由控制電路10所設置的直流電壓檢測子程序發出並自動調節mos管q2的開通比例，使得經過通用負載5的電壓調節至第二預設電壓。

綜上所述，本發明所提供的交直流電源控制裝置及其控制方法，其至少具有如下優勢：首先，可以實現交直流兩用工具機的交直流自動切換，可以讓用戶在有和沒有交流電源的地方都可以持續使用機器；其次，可以實現自動調節電壓，可以使用戶在不同電壓的環境中實現無縫切換至合適的預設電壓，而無需擔憂電源電壓的問題；另外，對電池包的使用也沒有要求，用戶可以使用現有的任意電壓的直流電池包來驅動工具機，提供了使用上的極大便利，也節約了重新購買電池包的成本。

需要指出的是，上述較佳實施例僅為說明本發明的技術構思及特點，其目的在於讓熟悉此項技術的人士能夠了解本發明的內容並據以實施，並不能以此限制本發明的保護範圍。凡根據本發明精神實質所作的等效變化或修飾，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。