驱动控制电路以及电动工具的制作方法
【专利摘要】提供一种驱动控制电路以及电动工具，该驱动控制电路(电动工具)能够降低用于生成控制电路的动作电压的调节器中的损耗。驱动控制电路(20)具备升降压电路(25)，该升降压电路(25)设置于生成控制电路(30)的动作电压(V3)的调节器(26)的前级，进行与从该电池组(12A；12B)提供的电压相应的升降压动作，来与电池组(12A；12B)的种类无关地生成适合调节器(26)的恒压的调整电压(V2)。
【专利说明】驱动控制电路以及电动工具【技术领域】
[0001]本发明涉及一种驱动控制电路以及具备该驱动控制电路的电动工具，该驱动控制电路设置在能够选择性地使用提供不同电压的多种电池组的电动工具等中。
【背景技术】
[0002]一般，在电动工具中，基于从能够装卸地安装于电动工具的电池组提供的驱动电力来驱动作为驱动源的电动机。电池组可以包括能够充电的电池。控制电动机的驱动的控制电路通过对与电动机串联连接的开关元件进行PWM控制等开关控制，来调整向电动机提供的驱动电力。
[0003]以往，存在如专利文献I所记载的电动工具那样能够选择性地使用提供不同电压(不同电压值)的多种电池组的电动工具。在这种结构中，控制电路(在专利文献I中为CPU)对电池组的种类、即从电池组提供的电压进行识别，进行与各电压相应的开关控制，由此控制电动机。
[0004]专利文献1:日本特开2011-201006号公报
【发明内容】
[0005]发明要解决的问题
[0006]虽在专利文献I中没有记载，但控制电路(CPU)的动作电压是基于从电池组提供的电力而生成的。在这种情况下，使用基于从电池组提供的电力来生成规定恒压的动作电压的开关调节器(switching regulator),由开关调节器生成的动作电压被提供给控制电路。
[0007]在如上述那样能够选择性地使用不同种类的电池组的结构中，以某个电池组的电压为基准来进行开关调节器的电路设定。但是，在这种情况下，对于不同的电压(电池组)，控制电路的动作电压的生成效率(调节器的开关效率)变差。也就是说，调节器中的损耗变大。
[0008]本发明是为了解决上述问题而完成的，其目的在于提供一种能够降低生成控制电路的动作电压的调节器中的损耗的驱动控制电路以及具备该电路的电动工具。
_9] 用于解决问题的方案
[0010]为了解决上述问题，本发明的驱动控制电路具备:具备:驱动电路，其对从电池组向负载提供的电力进行调整来驱动负载；控制电路，其控制该驱动电路的动作；以及调节器，其基于从上述电池组提供的电力来生成上述控制电路的动作电压，在该驱动控制电路中，上述电池组是提供不同电压的多种电池组中的一个电池组，上述驱动控制电路还具备升降压电路，该升降压电路设置于上述调节器的前级，进行与从上述电池组提供的电压相应的升降压动作，来与上述电池组的种类无关地对上述调节器提供恒压。
[0011]在上述结构中，优选的·是，上述升降压电路是单端初级电感转换器即SEPIC型的升降压电路。[0012]在上述结构中，优选的是，上述控制电路生成与从上述电池组提供的电压相应的控制电压，上述升降压电路通过响应于上述控制电压进行升降压动作，来生成上述恒压。
[0013]在上述结构中，优选的是，上述控制电路包括用于输入检测电压的检测输入端子，基于上述检测电压来生成上述控制电压，其中，该检测电压表示从上述电池组提供的电压。
[0014]在上述结构中，优选的是，上述驱动控制电路还具备信息端子，该信息端子用于接收与从上述电池组提供的电压相应的识别信息。
[0015]本发明的电动工具具备上述结构的驱动控制电路，该驱动控制电路构成为对作为驱动源的、且被设置为上述负载的电动机进行驱动控制。
[0016]发明的效果
[0017]根据本发明的驱动控制电路以及电动工具，能够降低生成控制电路的动作电压的调节器中的损耗。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1是一个实施方式中的电动工具的电气结构图。
[0019]图2是图1的升降压电路的电路图。
[0020]图3是另一例中的升降压电路的电路图。
[0021]附图标记说明
[0022]12A、12B:电池组；20:驱动控制电路；22:驱动电路；25:升降压电路；26:开关调节器(调节器)；30:控制电路;M:电动机(负载)；V2:调整电压(恒压)；V3:动作电压。
【具体实施方式】
[0023]下面，按照附图来说明本发明的一个实施方式。
[0024]如图1所示，电动工具10具备:电动工具主体11,其包括作为驱动源(负载)的电动机M ;以及电池组12，其能够装卸地安装于该电动工具主体11。在本实施方式中，电池组12是电池组12A或者12B。也就是说，电动工具主体11在结构上和电气上构成为能够选择性地安装用于提供不同电压的多种电池组12(电池组12A、12B)，基于从所安装的电池组12A或者12B提供的电力来进行动作。
[0025]电池组12A内置有串联连接的能够充电的多个电池单元13。串联连接的电池单元13的正端子和负端子分别与电源端子14a、14b相连接。另外，电池组12A包括识别用电阻R2a，该识别用电阻R2a具有与从电池组12A提供的电压对应的电阻值。识别用电阻R2a具有与电池单元13的负端子即电源端子14b连接的第一端子以及与信息端子14c连接的第二端子。电池组12B是内置有个数少于电池组12A的电池单元13的低电压规格，与电池组12A同样地，串联连接的电池单元13与电源端子14a、14b相连接。另外，电池组12B包括识别用电阻R2b，该识别用电阻R2b具有与从电池组12B提供的电压对应的电阻值，与电源端子14b和信息端子14c相连接。这样，在本实施方式的电动工具10中，能够选择性地使用提供不同电压的电池组12A、12B。在以下说明中，有时将电池组12A或者12B称为电池组12，将识别用电阻R2a或者R2b称为识别用电阻R2。
[0026]电动工具主体11包括驱动控制电路20。驱动控制电路20包括电源端子20a、20b以及信息端子20c，该电源端子20a、20b以及信息端子20c分别与安装于电动工具11的电池组12的电源端子14a、14b以及信息端子14c相连接。作为正侧端子的电源端子20a经由电动工具主体11的触发开关(trigger switch) 21而与电动机M的第一端子相连接。电动机M是有刷电动机(brush motor)。电动机M的第二端子经由作为驱动电路22的半导体开关元件Qm而与作为负侧端子的电源端子20b相连接，该驱动电路22提供用于驱动电动机M的电力。触发开关21能够用使用者的手来进行操作，生成表示电动工具10(电动机M)的启动或者停止等指令的操作信号。通过触发开关21生成的操作信号经由电源开关电路23被提供给控制电路30。控制电路30包括CPU，基于来自触发开关21的操作信号，经由开关驱动电路24进行开关元件Qm的开关控制(PWM控制)。也就是说，控制电路30控制向电动机M提供的电力，从而控制该电动机M的驱动。
[0027]电源开关电路23不经由触发开关21而直接接收从电池组12提供的电力。通过控制电路30来控制电源开关电路23的动作。电源开关电路23与触发开关21的接通和断开连动地进行动作，基于触发开关21的接通而向升降压电路25提供电池组12的电力，基于触发开关21的断开而停止向升降压电路25提供电力。
[0028]升降压电路25接收从电池组12提供的电力来作为输入电压VI，使该输入电压Vl升压或者降压来生成适合开关调节器(三端子调节器)26的调整电压V2。调整电压V2被提供给调节器26。通过控制电路30来控制升降压电路25的动作。
[0029]电动工具主体11包括与信息端子20c相连接的内部电阻R1。在电池组12安装于电动工具主体11的状态下，由设置在电池组12 (12A或者12B)内的识别用电阻R2 (R2a或者R2b)和内部电阻Rl形成分压电路。两个电阻R1、R2之间的分压电压被提供给控制电路30。针对电池组12的每个种类(每个电压)将识别用电阻R2的电阻值设定为不同的值。也就是说，在本例中，电池组12A的识别用电阻R2a和电池组12B的识别用电阻R2b被设定为互不相同的电阻值。识别用电阻R2a或者R2b的电阻值是识别信息的一例。控制电路30包括输入上述分压电压来作为表示从电池组12提供的电压的检测电压Va的检测输入端子30a，基于检测电压Va来判断安装于电动工具主体11的电池组12的种类(即，电池组12的提供电压)。而且，控制电路30控制升降压电路25的动作，使得与电池组12(12A或者12B)的种类无关地对开关调节器26提供规定恒压的调整电压V2。
[0030]图2表示升降压电路25的结构例。本实施方式的升降压电路25是SEPIC (SingleEnded Primary Inductance Converter:单端初级电感转换器)型的升降压电路,在输入侧包括连接于电源线La、Lb之间的电容器Cl。另外，升降压电路25还包括:线圈LI，其在电容器Cl的后级连接在电源线La上；半导体开关元件Q1，其在线圈LI的后级连接于电源线La、Lb之间；以及电容器C2，其在开关元件Ql的后级连接在电源线La上。另外，升降压电路25还包括:线圈L2，其在电容器C2的后级连接于电源线La、Lb之间；二极管D1，其在线圈L2的后级以正向连接在电源线La上；以及电容器C3，其在二极管Dl的后级连接于电源线La、Lb之间。电容器C3的两端之间的电压作为调整电压V2而被输出。
[0031]通过控制电路30对升降压电路25的开关元件Ql进行开关控制(PWM控制)。换句话说，控制电路30基于上述检测电压Va生成用于控制开关元件Ql的控制电压Vc。在本实施方式中，当安装高电压型的电池组12A时，开关元件Ql的占空比减少，升降压电路25进行降压动作，当安装低电压型的电池组12B时，开关元件Ql的占空比增加，升降压电路25进行升压动作。由此，升降压电路25进行动作使得基于不同电压值的输入电压Vl输出恒压的调整电压V2。
[0032]如图1所示，开关调节器26接收通过升降压电路25进行电压调整而得到的调整电压V2，为了生成控制电路30的动作电压V3而基于控制电路30的控制进行动作。在本实施方式的情况下，与电池组12(12A或者12B)的种类无关地从升降压电路25获得适合调节器26的恒压的调整电压V2，因此始终能够良好地维持开关调节器26的开关效率。在本实施方式中，为了在升降压电路25和调节器26中进行最佳的电压生成动作，进行阶段性的电压调整。
[0033]控制电路30基于来自开关调节器26的动作电压V3进行动作。而且，控制电路30基于触发开关21的操作来经由开关驱动电路24控制开关元件Qm，从而进行电动机M的驱动控制。另外，控制电路30对所安装的电池组12(12A或者12B)的种类、即从电池组12提供的电压进行判断，并且还进行电源开关电路23、升降压电路25以及开关调节器26的动作控制。
[0034]本实施方式具有以下优点。
[0035](I)在开关调节器26的前级设置有升降压电路25。升降压电路25进行与从该电池组12提供的电压相应的升降压动作，来与电池组12(12A或者12B)的种类无关地生成适合调节器26的恒压的调整电压V2。由此，始终能够良好地维持调节器26的开关效率。因此，能够实现调节器26中的损耗的降低、即驱动控制电路20的发热降低、低功耗，有助于提高电动工具10的使用时的持续性。
[0036](2)对于升降压电路25，使用SEPIC型的升降压电路。在该结构中，输入电压Vl与输出电压(调整电压V2)的极性相同，因此不需要极性反转的电路。其结果，能够实现驱动控制电路20的简化 、小型化。
[0037]上述实施方式也可以进行如下变更。
[0038].升降压电路25并不限定于图2所示的SEPIC型的结构，例如也可以使用图3所示的反转型转换器。该反转型转换器包括:在输入侧连接于电源线La、Lb之间的电容器Cl、在电容器Cl的后级连接在电源线La上的半导体开关元件Ql以及在开关元件Ql的后级连接于电源线La、Lb之间的线圈LI。并且，反转型转换器还包括:在线圈LI的后级以反向连接在电源线La上的二极管Dl以及在二极管Dl的后级连接于电源线La、Lb之间的电容器C2。电容器C2的两端之间的电压作为调整电压V2而被输出。能够利用比图2的SEPIC型少的元件数来构成该反转型转换器。
[0039].上述实施方式应用于选择性地使用两种电池组12A、12B的电动工具10，但也可以应用于选择性地使用三种以上的电池组的电动工具。
[0040]?在上述实施方式中，使用了表示用于识别电池组12(12A或者12B)的种类的识别信息的识别用电阻R2，但也可以使用存储该识别信息的非易失性的存储器等。
[0041].电动机M也可以是除有刷电动机以外的电动机、例如无刷电动机(brushlessmotor)。
[0042].也可以将驱动控制电路20用于除电动工具以外的装置，而且也可以将除电动机以外的负载设为控制对象。
【权利要求】
1.一种驱动控制电路，具备:驱动电路，其对从电池组向负载提供的电力进行调整来驱动上述负载；控制电路，其控制该驱动电路的动作；以及调节器，其基于从上述电池组提供的电力来生成上述控制电路的动作电压，该驱动控制电路的特征在于， 上述电池组是提供不同电压的多种电池组中的一个电池组， 上述驱动控制电路还具备升降压电路，该升降压电路设置于上述调节器的前级，进行与从上述电池组提供的电压相应的升降压动作，来与上述电池组的种类无关地对上述调节器提供恒压。
2.根据权利要求1所述的驱动控制电路，其特征在于， 上述升降压电路是单端初级电感转换器即SEPIC型的升降压电路。
3.根据权利要求1所述的驱动控制电路，其特征在于， 上述控制电路生成与从上述电池组提供的电压相应的控制电压， 上述升降压电路通过响应于上述控制电压进行升降压动作，来生成上述恒压。
4.根据权利要求3所述的驱动控制电路，其特征在于， 上述控制电路包括用于输入检测电压的检测输入端子，基于上述检测电压来生成上述控制电压，其中，该检测电压表示从上述电池组提供的电压。
5.根据权利要求1所述的驱动控制电路，其特征在于， 还具备信息端子，该信息端子用于接收与从上述电池组提供的电压相应的识别信息。
6.一种电动工具，其具备根据权利要求1至5中的任一项所述的驱动控制电路，该驱动控制电路构成为对作为驱动源的、且设置为上述负载的电动机进行驱动控制。
【文档编号】H02P7/28GK103684149SQ201310438883
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年9月24日 优先权日:2012年9月26日
【发明者】宫崎博, 武藤元治, 池田昌树 申请人:松下电器产业株式会社