电动工具适配器及电动设备的制作方法

本实用新型涉及电动工具领域，特别是涉及一种电动工具适配器及电动设备。

背景技术：

在日常生活中，尤其是在电动工具领域，电动工具适配器随处可见并起到了越来越重要的作用。电动工具适配器直接将交流市电转换为适合于电动工具使用的直流电。解放了普通电动工具依靠专用的电池包来提供电能的限制，极大的加长了普通电动工具的续航时间，提高了普通电动工具的实用性。

然而普通的电动工具在启动时所需要的功率和正常运行时所需功率往往会差别很大，传统的电动工具适配器在满足电动工具两种状态下设计的功率余量很大，导致在电动工具正常运行时造成适配器功率的利用率降低，造成了能源的浪费。

技术实现要素：

基于此，有必要针对电动工具在启动时，传统电动工具适配器功率利用率低造成能源浪费的问题，提供一种功率利用率高的电动工具适配器。

一种电动工具适配器，其包括：电力变换单元、检测单元、输出电压调节单元和输出电流调节单元。

所述电力变换单元的输入端用于连接电源，所述电力变换单元的输出端用于连接电动工具，所述电力变换单元的输出端分别与所述检测单元的输入端及所述输出电流调节单元的第一输入端连接，所述检测单元的输出端与所述输出电流调节单元的第二输入端连接，所述输出电压调节单元的输出端以及所述输出电流调节单元的输出端分别与所述电力变换单元的输入端连接。

所述输出电流调节单元包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第一运算放大器和第一辅助电源，所述第一电阻的第一端与所述电力变换单元的输出端连接，所述第一电阻的第二端与所述第二电阻的第一端及所述第一运算放大器的同相输入端连接，所述第二电阻的第二端用于与输出地连接，所述第三电阻的第一端与所述第一辅助电源连接，所述第三电阻的第二端与所述第四电阻的第一端以及所述第一运算放大器的反相输入端连接，所述第四电阻的第二端用于接地，所述第一运算放大器的输出端与所述电力变换单元的输入端及所述第五电阻的第一端连接，所述第五电阻的第二端与所述第四电阻的第二端连接。

在其中一个实施例中，所述输出电流调节单元还包括第一电容，所述第一运算放大器的输出端与所述第一电容的第一端连接，所述第一电容的第二端与所述第五电阻的第一端连接。

在其中一个实施例中，所述检测单元包括第十电阻，所述第十电阻的第一端和所述第二电阻的第二端连接，所述第十电阻的第二端分别与所述第四电阻的第二端及所述电力变换单元的输出端负极连接。

在其中一个实施例中，所述输出电压调节单元包括第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第二运算放大器及第二辅助电源，所述第六电阻的第一端与所述电力变换单元的输出端连接，所述第六电阻的第二端及所述第七电阻的第一端与第八电阻的第一端连接，所述第八电阻的第二端用于接地，所述第七电阻的第二端与所述第二运算放大器的反相输入端连接，所述第二运算放大器的同相输入端与所述第二辅助电源的正极连接，所述第二辅助电源的负极用于接地，所述第二运算放大器的输出端与所述第九电阻的第一端连接，所述第九电阻的第二端与所述第二运算放大器的负相输入端连接，所述第二运算放大器的输出端与所述电力变换单元连接。

在其中一个实施例中，所述输出电压调节单元还包括第二电容，所述第二运算放大器的输出端与所述第二电容的第一端连接，所述第二电容的第二端与所述第九电阻的第一端连接，所述第九电阻的第二端与所述第二运算放大器的负相输入端连接。

在其中一个实施例中，所述电力变换单元包括控制单元和变压单元，所述输出电压调节单元的输出端和所述输出电流调节单元的输出端分别与所述控制单元连接，所述控制单元与所述变压单元连接，所述变压单元与所述检测单元连接。

在其中一个实施例中，所述变压单元包含初级绕组、次级绕组及主电路开关，所述主电路开关的第一端用于连接电源，所述主电路开关的第二端与初级绕组连接，所述主电路开关的控制端与所述控制单元连接，所述初级绕组与所述次级绕组耦合。

在其中一个实施例中，所述主电路开关包括场效应晶体管，所述控制单元与所述场效应晶体管的栅极连接，所述场效应晶体管的源极用于与所述电源连接，所述场效应晶体管的漏极与所述初级绕组的一端连接。

在其中一个实施例中，所述变压单元还包括二极管和电解电容，所述次级绕组的第一端与二极管的正极连接，所述二极管的负极与所述电解电容的正极连接，所述电解电容的负极与所述次级绕组的第二端连接。

在一个实施例中，一种电动设备，包括上述任一实施例中的电动工具适配器。

上述电动工具适配器及电动设备中，当电动工具启动时，电力变换单元将输入电源转换为电动工具需要的电压，但由于电动工具启动阶段吸收大电流，将输出电压输出电压和电流被拉低，检测单元检测电动工具适配器的输出电流大小，将检测信号传递到输出电流调节单元，检测信号经过第二电阻输入到运算放大器的同相输入端；电力变换单元的输出电压通过第一电阻与第二电阻分压作为输出电流检测信号的补偿信号，通过运算放大器将参考电压与检测信号及补偿信号做比较，输出对应的电流反馈调节信号，对输出电流进行调节。同时，电力变换单元的输出电压传递到输出电压调节单元，电压调节单元将输出电压与参考电压进行比较运算，发出对应的电压反馈调节信号，电力变换单元根据输出电压调节单元发出的电压反馈调节信号，对输出电压进行调节。这样，电动工具适配器能自适应地根据电动工具启动和正常工作不同状态下的电压电流变化趋势，来调节所需的输出电压和电流，从而提高了电动工具适配器的功率利用率，降低了能源的浪费，且在不增加多余功率容量和软启动器的情况下满足电动工具的使用。

附图说明

图1为一个实施例中电动工具适配器的结构示意图；

图2为一个实施例中输出电流调节单元的电路原理图；

图3为一个实施例中输出电压调节单元的电路原理图；

图4为一个实施例中电力变换单元的电路原理图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳实施方式。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本实用新型的公开内容理解的更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本实用新型。

请参阅图1和图2，一种电动工具适配,10，其包括电力变换单元100、输出电压调节单元200、输出电流调节单元300和检测单元400。

所述电力变换单元100的输入端用于连接电源，所述电力变换单元100的输出端用于连接电动工具，所述电力变换单元100的输出端分别与所述检测单元400的输入端及所述输出电流调节单元300的第一输入端连接，所述检测单元400的输出端与所述输出电流调节单元300的第二输入端连接，所述输出电压调节单元200的输出端及所述输出电流调节单元300的输出端分别与所述电力变换单元100的输入端连接。

所述输出电流调节单元300包括第一电阻301、第二电阻302、第三电阻303、第四电阻304、第五电阻305、第一运算放大器307和第一辅助电源308，所述第一电阻301的第一端与所述电力变换单元100的输出端连接，所述电力变换单元100的输出端即为图中Vout，所述第一电阻301的第二端与所述第二电阻 302的第一端以及所述第一运算放大器307的同相输入端连接，所述第二电阻302的第二端用于与输出地连接(输出地，电动工具适配器输出端的负极)，所述第三电阻303的第一端与所述第一辅助电源308连接，其中，第一辅助电源 308的电压为2.5V，所述第三电阻303的第二端与所述第四电阻304的第一端以及所述第一运算放大器307的反相输入端连接，所述第四电阻304的第二端用于接地，所述第一运算放大器307的输出端与所述电力变换单元100的输入端及所述第五电阻305的第一端连接，所述第五电阻305的第二端与所述第四电阻304的第二端连接。通过设置这样的电动工具适配器，当电动工具启动时，电力变换单元将输入电源转换为电动工具需要的电压，检测单元检测电动工具适配器的输出电流大小，将检测信号传递到输出电流调节单元，检测信号经过第二电阻输入到运算放大器的同相输入端；电力变换单元的输出电压通过第一电阻接到与第二电阻分压作为输出电流检测信号的补偿信号，通过运算放大器将参考电压与检测信号及补偿信号做比较，输出对应的电流反馈调节信号，对输出电流进行调节。同时，电力变换单元的输出电压传递到输出电压调节单元，电压调节单元将输出电压与参考电压进行比较运算，发出对应的电压反馈调节信号，电力变换单元根据输出电压调节单元发出的电压反馈调节信号，对输出电压进行调节。这样，电动工具适配器能自适应地根据电动工具启动和正常工作不同状态下的电压电流变化趋势，来调节所需的输出电压和电流，从而提高了电动工具适配器的功率利用率，降低了能源的浪费，且在不增加多余功率容量和软启动器的情况下满足电动工具的使用。

为了减少调节信号受干扰，提升输出电流调节单元的稳定性，在其中一个实施例中，所述输出电流调节单元300还包括第一电容306，所述第一运算放大器307的输出端与所述第一电容306的第一端连接，所述第一电容306的第二端与所述第五电阻305的第一端连接。由于电容有通高频阻低频的作用，输出的调节信号，经过第一电容和第五电阻的平衡作用下，能减少对调节信号的干扰，提升输出电流调节单元的稳定性。

请参阅图2，在其中一个实施例中，所述检测单元包括第十电阻401，所述第十电阻401的第一端和所述第二电阻302的第二端连接，所述第十电阻的第二端分别与所述第四电阻的第二端及所述电力变换单元的输出端负极连接。通过第十电阻401来检测电动工具适配器的输出电流大小，将检测信号传递到输出电流检测单元300。

请参阅图1和图3，在其中一个实施例中，所述输出电压调节单200包括第六电阻201、第七电阻202、第八电阻203、第九电阻205、第二运算放大器204及第二辅助电源207，所述第六电阻201的第一端与所述电力变换单元100的输出端连接，所述第六电阻201的第二端及所述第七电阻202的第一端与第八电阻203的第一端连接，所述第八电阻203的第二端用于接地，所述第七电阻202的第二端与所述第二运算放大器204的反向输入端连接，所述第二运算放大器204的同相输入端与所述第二辅助电源207的正极连接，所述第二辅助电源207的负极用于接地，所述第二运算放大器204的输出端与所述第九电阻205的第一端连接，所述第九电阻205的第二端与所述第二运算放大器204的负相输入端连接，所述第二运算放大器204的输出端与所述电力变换单元100的输入端连接。通过设置这样的电压反馈调节单元电路，将电力变换单元的输出电压，通过运算放大器进行比较运算，提供对应的反馈调节信号，使电力变换单元根据调节信号，得到电力变换单元需要的输出电压。

为了减少调节信号受干扰，提升输出电压调节单元的稳定性，在其中一个实施例中，所述输出电压调节单元还包括第二电容，所述第二运算放大器的输出端与所述第二电容的第一端连接，所述第二电容的第二端与所述第九电阻的第一端连接，所述第九电阻的第二端与所述第二运算放大器的负相输入端连接。由于电容有通高频阻低频的作用，输出的电压调节信号，经过第二电容和第九电阻的平衡作用下，能减少对调节信号的干扰，提升输出电压调节单元的稳定性。

请参阅图4，在其中一个实施例中，所述电力变换单元100包括控制单元 120和变压单元110，所述电压调节单元200的输出端和所述电流调节单元300 的输出端分别与所述控制单元120连接，所述控制单元110与所述变压单元110 连接，所述变压单元110与所述检测单元400连接。控制单元接受输出电压调节单元的输出电流调节单元的发出的调节信号，从而控制变压单元输出需要的电压和电流。

在其中一个实施例中，请再次参阅图4，所述变压单元110包含初级绕组 111、次级绕组112及主电路开关115，所述主电路开关115的第一端用于连接电源，所述主电路开关115的第二端与初级绕组111的一端连接，所述主电路开关115的控制端与所述控制单120连接，所述初级绕组111与所述次级绕组 112耦合。

在其中一个实施例中，所述主电路开关包括场效应晶体管，所述控制单元与所述场效应晶体管的栅极连接，所述场效应晶体管的源极用于与所述电源连接，所述场效应晶体管的漏极与所述初级绕组的一端连接。这样，主电路开关在控制单元控制下产生PWM(Pulse Width Modulation脉冲宽度调制) 斩波，初级绕组在PWM斩波作用下产生高频交变电压，从而反复激励变压器产生交变磁场，使次级绕组两端的电压等于输入电压、PWM占空比以及初级绕组和次级绕组匝比的乘积，从而实现对输出电压和输出电流的调控。

在其中一个实施例中，所述变压单元110还包括二极管113和电解电容114，所述次级绕组112的第一端与二极管113的正极连接，所述二极管113的负极与所述电解电容114的正极连接，所述电解电容114的负极与所述次级绕组112的第二端连接。由于二极管具有单向导电性，可以将交流电转化为直流电，电解电容具有充放电的功能，从而可以提供稳定电压，通过二极管113 及电解电容114，将次级绕组112两端的交变电压整流滤波出稳定的直流电压，为电动工具提供稳定的直流电。

在一个实施例中，所述控制单元300使用的是常见控制IC(integrated circuit，集成电路)，例如，UC3842，此为现有技术，还可以采用其他IC 实现，在本实施例中，不做赘述。

在一个实施例中，控制单元采用UC3842，具体地，UC3842具有VDD(器件内部的工作电压)管脚、GATE(gate，门)管脚、GND(Ground，地)管脚和 FB(Feedback，反馈)管脚，其中GATE管脚用于与直流电源连接，VDD管脚与变压单元的输入端连接，FB管脚与输出电压调节单元及输出电流调节单元连接，GND管脚用于接地。

在一个实施例中，一种电动设备，包括上述任一实施例中的电动工具适配器。电动工具适配器的电力变换单元将输入电源转换为电动工具需要的电压，输出电压调节单元和输出电流调节单元将输出电压和电流与参考电压和电流进行比较，发出对应反馈调节信号，电力变换单元根据调节信号对输出电压和电流进行调节，使电动工具适配器能自适应地根据电动工具启动和正常工作不同状态下的电压电流变化趋势来调节所需的输出电压和电流，从而提高了电动工具适配器的功率利用率，降低了能源的浪费。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。