专利名称：一种开关电源式的电动螺丝刀电源的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电源电路，具体提供一种开关电源式的电动螺丝刀电 源。电动螺丝刀电源是将交流市电转换成低压直流电，供电动螺丝刀使用的电 器，选择不同电压可以调节电动螺丝刀的转速。
背景技术：
传统的电动螺丝刀电源原理是交流市电输入变压器初级线圈，经初次级 线圈比值关系在次级输出低压交流电。这种电源变压器次级一般有四个抽头， 其中一个抽头做为基准零线，另三个抽头输出三组电压不等的低压交流电，这 三组电压经一个三选一拨动开关选择其中 一组，再输入由桥式整流器和滤波电 容组成的整流滤波电路，转为低压直流电供电动螺丝刀使用。拨动拨动开关可 以得到三组不同的低压直流电来调节电动螺丝刀的转速。采用这种结构的电动 螺丝刀电源有以下不足之处1、 内部采用普通工频变压器，变压器体积大使得电源整体体积大，市面上这种电源的体积一般为90mm* 150mm* 105mm。2、 这种普通工频变压器体积大，需要用大量的漆包铜线耗费铜资源。3、 不具有短路保护功能，当电源输出不小心短路时往往会使电源过热烧毁。4、 不具有电机过载保护功能，当电动螺丝刀力矩设定过大,螺丝旋至紧死 时如果电动螺丝刀仍处于开启状态，这样电动螺丝刀中的电机就处于通电紧死 状态，电机就有可能烧毁另外电源本身也有可能烧毁。5、 这种结构的电动螺丝刀电源一般只有三级电压调节，不能满足电动螺 丝刀在各种应用场合不同转速的需求。6、 采用工频变压器没有稳压措施，输出电压随输入电压的波动而波动， 稳定性差。7、 工频变压器待机功耗比较高。发明内容本实用新型是针对以上不足，提供一种设计合理、结构简单、制作成本低、 输出电压稳定的开关电源式的电动螺丝刀电源。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是一种开关电源式的电动螺丝刀电源，包括交流市电整流滤波电路A、高频 变压器B、开关管C、控制电路D、芯片供电电路E、浪涌电压吸收电路F、 次级整流滤波电路G、输出取样反馈电路H，所述控制电路D分别连接交流市 电整流滤波电路A、芯片供电电路E、浪涌电压吸收电路F、开关管C、高频 变压器B和输出取样反馈电路H，所述的高频变压器B还连接次级整流滤波 电路G。所述芯片供电电路E中包括由三极管Q1、电阻R7和二极管D7组成的稳 压电路，所述电阻R7和二极管D7并接在三极管Ql的基极上。所述控制电路D包括过载检测电路以及具有延时的过载、短路保护电路， 其中过载检测电路由电阻R13、 R14、电容C8、电阻R1组成，电阻R1、 R13 和R14串接，所述电容C8并接在电阻R1和R13之间；所述具有延时的过载、 短路保护电路由二极管D9、电阻RIO、 R12、电容C5、三极管Q3、电阻R15、 R16组成，电阻R16接光偶U2的3脚与地之间，电阻R15接光偶U2的3脚 与三极管Q3的基极之间，三极管Q3集电极接芯片Ul的2脚，三极管Q3发 射极接地，电容C5、电阻R12都并接于三极管Q3的集电极与发射极之间， 二极管D9、电阻R10串联再接于芯片Ul的8脚与2脚之间。所述输出取样反馈电路H包括可变电阻器R24，所述电阻器R24串接在 电阻R23和电阻R25之间。交流市电经整流滤波电路A输出高压直流电，并加到高频变压器B初级 线圈的一端上，高频变压器B初级线圈的另一端接一开关管C的输入端，开 关管C的输出端经一个电流取样电阻接地。控制电路D输出PWM (脉宽调 制)信号控制开关管C做开启关断动作，使变压器B的初级线圈两端电位高 低变换，变压器B内产生交替变换的磁场，偶合到次级得到高频低压交流电， 再经次级整流滤波电路G得到所需的直流输出。直流电输出经取样反馈到控制 电路D来调节PWM信号的占空比，从而实现电压稳定输出。在取样电路中加入可调电阻器从而实现输出电压无级连续可调。本实用新型的一种开关电源式的电动螺丝刀电源具有以下特点1、 体积小巧，采用电子元件组成，电源整体体积仅为72mm*122mm*32mm 是传统电源的1/5。2、 使用高频变压器体积小巧，仅为传统电动螺丝刀电源内工频变压器的 1/10，大大结省了铜的使用量。3、 在电路中加入短路保护功能，当输出处于短路时，自动关断输出，电 源进入保护模式，保护电源不被烧毁。4、 加入电机过载保护功能，电动螺丝刀处于过载紧死时，如果电动螺丝 刀仍处于开启状态本电源将关断输出以保护电动机及本电源。5、 输出电压无级连续调节，传统电源只有三级电压调节，在本电源中实 现了输出电压无级连续调节。6、 输出电压稳定，电路中有反馈环节能使输出不随输入市电的波动而波动。7、 采用开关电源电路待机功耗低。
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。图1为一种开关电源式的电动螺丝刀电源的电路原理图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，但不作为对本实 用新型的限定。下面给出一个最佳实施例如附图1所示，本实用新型包括交流市电整流滤波电路A、高频变压器B、开关管C、控制电路D、芯片供电电路E、浪涌电压吸收电路F、次级整流 滤波电路G、输出取样反馈电路H。交流市电整流电路A，作用是将交流市电整流、滤波输出高压直流电供后 面使用。交流市电整流滤波电路A由保险丝、NTC缓冲器、Dl-D4整流桥以 及滤波电容C1构成，也可在交流输入端加入EMI滤波电路以改善电源的EMI特性。本实用新型采用高频变压器B，其体积仅为工频变压器的1/10大大结省了铜的使用量。高频变压器工作在20K-100K左右的高频段，由初级线圈、次级 线圈和供电线圈组成。初级线圈接整流滤波电路A的直流高压输出端。高频变压器初级线圈另一端接开关管C的漏级，C源级通过电流取样电阻 R14接地，控制端接控制电路D。开关管C由控制电路D输出PWM (脉宽调制)信号控制其进行高频开启 关断动作。控制电路D由U1控制芯片，以及R1、 R8、 R9、 RIO、 Rll、 R12、 R13、 R14、 R15、 R16、 C5、 C6、 C7、 C8、 C9、 D8、 D9、 Q3等外围元件组 成。其中，Rll、 C7组成工作频率设定电路，R11接于U1的8脚和4脚之间， C7接于U1的4脚与地之间，C6接于U1的3、 4脚之间。R13、 R14、 C8、 Rl组成过载检测电路，R14上的取样信号经R13、 C8组成的滤波网络输到Ul 的3脚，Ul再根据3脚电位判断是否过载并限制电源的功率输出。D9、 RIO、 R12、 C5、 Q3、 R15、 R16组成保护电路，保护电路即电源输出过载或被短路 时立即关断电源输出直到解除为止，但在电动螺丝刀力矩设定过大旋动较大螺 丝时，螺丝被旋到紧但还未紧实时，电动螺丝刀中的电机处于紧死状态，此时 电机已过载相当于短路，此时如果立即启动保护，那么螺丝就末紧结实，所以 在过载、短路保护电路中加入延迟功能，在发生过载或短路时电源仍以过载检 测电路所限制的功率输出直到2-3秒钟后关断，这样电动螺丝刀就有足够的力 将螺丝旋至紧实，又不会使电源和电机长时间过载或短路而损坏。在保护电路 中，当输出过载或短路时光偶U2第4脚到第3脚的电流为0或接近于0，那 么R16上的电位就为0，此电位经R15控制Q3关断，U1第8脚输出的5V电 压经D9、 R10给C5充电抬高U1第2脚的电位使U1关断电源工作进入打嗝 模式(打嗝模式间断的极短时间的工作，来检测输出是否还过载或短路)， R12起放电作用R12远大于R10， R12参数决定打嗝的间隔，当输出过载或短 路解除时龟源立即恢复工作。Ul的6脚输出PWM信号经R8、 D8、 R9组成 的电路接至开关管C控制开关管C作高频开关动作。芯片供电电路E由R2、 R3、 R4、 R6、 R7、 D6、 D7、 C3、 C4、 Ql和高 频变压器B供电绕组组成。R2、 R3、 R4串联接于整流滤波后的高压直流电与 Ul芯片的7脚之间为芯片提供起动电流。高频变压器B的供电绕组以及R6、D6、 C4组成的电路在电源工作时为Ul供电，由于本电源输出电压从十几伏 到三十几伏连续可调的，所以高频变压器B供电绕组输出电压也会随之变化， 所以再在供电电路中加入由Ql、 C3、 D7、 R7组成的稳压电路为芯片提供不 超过其工作范围的电压。由R5、 C2、 D5构成浪涌电压吸收电路F，浪涌电压吸收电路F并接在变 压器B的初级绕组两端。次级整流滤波电路G由D10、 CIO、 R17、 Cll、 C12、 Ll、 C13、 R18组 成。高频变压器B次级输出经D10整流成直流再经C11、 C12、 Ll、 C13滤波 电路得到平稳的直流输出。CIO、 R17串联再并接于D10两端防止自激震荡。输出取样反馈电路H由Dll、 R19、 D12、 R20、 R21、 R22、 U2、 U3、 C14、 R23、 R25、 R26以及可变电阻器R24构成，在本电源中加入输出取样反馈电 路H使输出电压能够稳定在某一设定值。R23、 R24、 R25、 R26为取样电阻， 调节取样电阻的阻值可以使本电源得到不同的输出电压，故R24使用可变电阻 器，调节可变电阻器R24的阻值可使电源得到连续可调的输出。此取样电路得 到的取样信号经三端稳压芯片U3放大再经光偶偶和到芯片Ul的1脚，Ul再 根据1脚的信号输出不同占空比的PWM信号控制开关管C工作，从而使本电 源得到不同电压不同功率的电力输出。本电动螺丝刀电源的工作过程接通市电，交流市电经交流市电整流电路 A整流为直流电后再经R2、 R3、 R4给C3充电，当C3充电到一定值时C3向 芯片Ul放电，芯片Ul启动并输出PWM信号控制开关管作高频开关动作， 高频变压器初级线圈两端电压就随开关管动作而高低变换，高频变压器内产生 交替变换的磁场，偶合到供电绕组和次级绕组，供电绕组输出电流经整流稳压 后为芯片U1供电维持芯片继续工作。次级绕组输出电流经次级整流滤波电路 G得到所需的直流输出。通过对输出电压进行取样并反馈到芯片U1，芯片U1 再调节PWM信号的占空比来使输出电压稳定在所设定的值。输出电压取样电 路中加入可变电阻器就能设定不同的输出电压。本设计方案也可应用于其它类 似电动工具上。以上所述的实施例，只是本实用新型较优选的具体实施方式
的一种，本领 域的技术人员在本实用新型技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含 在本实用新型的保护范围内。
权利要求1、一种开关电源式的电动螺丝刀电源，包括交流市电整流滤波电路A、高频变压器B、开关管C、控制电路D、芯片供电电路E、浪涌电压吸收电路F、次级整流滤波电路G、输出取样反馈电路H，其特征在于，所述控制电路D分别连接交流市电整流滤波电路A、芯片供电电路E、浪涌电压吸收电路F、开关管C、高频变压器B和输出取样反馈电路H，所述的高频变压器B还连接次级整流滤波电路G。
2、 根据权利要求1所述的一种开关电源式的电动螺丝刀电源，其特征在 于，所述芯片供电电路E中包括由三极管Q1、电阻R7和二极管D7组成的稳 压电路，所述电阻R7和二极管D7并接在三极管Q1的基极上。
3、 根据权利要求1所述的一种开关电源式的电动螺丝刀电源，其特征在 于，所述控制电路D包括过载检测电路以及具有延时的过载、短路保护电路， 其中过载检测电路由电阻R13、 R14、电容C8、电阻R1组成，电阻R1、 R13 和R14串接，所述电容C8并接在电阻R1和R13之间；所述具有延时的过载、 短路保护电路由二极管D9、电阻RIO、 R12、电容C5、三极管Q3、电阻R15、 R16组成，电阻R16接光偶U2的3脚与地之间，电阻R15接光偶U2的3脚 与三极管Q3的基极之间，三极管Q3集电极接芯片Ul的2脚，三极管Q3发 射极接地，电容C5、电阻R12都并接于三极管Q3的集电极与发射极之间， 二极管D9、电阻R10串联再接于芯片Ul的8脚与2脚之间。
4、 根据权利要求1所述的一种开关电源式的电动螺丝刀电源，其特征在 于，所述输出取样反馈电路H包括可变电阻器R24，所述电阻器R24串接在 电阻R23和电阻R25之间。
专利摘要本实用新型涉及一种电源电路，具体提供一种开关电源式的电动螺丝刀电源。其结构包括交流市电整流滤波电路A、高频变压器B、开关管C、控制电路D、芯片供电电路E、浪涌电压吸收电路F、次级整流滤波电路G、输出取样反馈电路H，所述控制电路D分别连接交流市电整流滤波电路A、芯片供电电路E、浪涌电压吸收电路F、开关管C、高频变压器B和输出取样反馈电路H，所述的高频变压器B还连接次级整流滤波电路G。与现有技术相比，本实用新型的一种开关电源式的电动螺丝刀电源，具有设计合理、结构简单、制作成本低、输出电压稳定等特点。
文档编号H02M3/335GK201171186SQ20082007934
公开日2008年12月24日 申请日期2008年3月12日 优先权日2008年3月12日
发明者陈恩临 申请人:陈恩临