[实用新型]电动工具法拉电容输出脉宽调制装置

说明书

所属技术领域

本实用新型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。

背景技术

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。

发明内容

为了克服现有的法拉电容电动工具的不足，本实用新型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。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

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的二端并联有取样电阻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。

还可在法拉电容C1的正极与积分电容C2间串有反馈电阻R6。

还可在法拉电容C1的正极与稳压电路U2间串有升压电路U3。

本实用新型的有益效果是：可充分利用法拉电容C1的耐压值，存储较多的能量，并能效控制法拉电容C1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2.1V，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＝0.5×C×U²＝0.5×(180÷2)×(4.2²-3²)＝388.8焦耳；本实用新型的一款产品，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8.1V，计算法拉电容释放的能量是：P₁＝0.5×C×U²＝0.5×(120÷3)×(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，并且本实用新型能使电机基本在等功率条件下工作。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型的基本电原理图；

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：C1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，D1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，U1是555集成电路，U2是稳压电路，U3是升压电路。

具体实施方式