一种低电压切换装置的制作方法

一种低电压切换装置
1.技术领域
2.本技术涉及电池技术领域，特别是涉及低电压切换装置。
3.

背景技术：

4.随着电动工具行业的发展，直流工具由于其便捷性逐渐取代了一部分交流工具成为行业内主流的工具。在直流工具使用的过程中，往往采用电池包对直流工具进行供电以保证直流工具的便携性。而在直流工具的工作过程中，需要通过控制芯片来对直流工具的输出设备进行控制。
5.相关技术中，在整个直流工具工作的过程中，需要对多种控制芯片进行供电。然而由于电池包的电压相较于控制芯片的供电电压往往较高，因此需要通过ldo线性稳压电路来进行降压以维持控制芯片的控制状态。例如，在20v的电动工具中，需要采用一级稳压芯片进行一次调压，调压之后的电压给mos管驱动芯片进行供电。经过一次稳压后的电压再经过二次调压，二次调压后的电压给控制芯片供电，从而保持控制芯片对直流工具控制逻辑的控制。
6.电池包在给直流工具的过程中，若遇到负载过大时，电池包的电流会激增，此时电池包的电压会被拉低。然而，采用目前的控制芯片供电方式给控制芯片供电时，由于电压被拉低，因此经过ldo线性稳压电路调节之后的电压会导致给控制芯片供电的电压降低至控制芯片的复位电压，从而导致控制芯片跑飞，可能会导致程序出错甚至元器件损坏。
7.

技术实现要素：

8.基于此，有必要针对使用过程中电压拉低导致控制芯片程序跑飞的问题，提供一种低电压切换装置。
9.为了解决上述技术问题，本技术是这样实现的：在一个实施例中，提供了一种低电压切换装置，包括：电池组件；第一调压模块，电压输入端连接于所述电池组件的电压输出端；第二调压模块，电压输入端连接于所述第一调压模块的电压输出端，电压输出端连接于主控模块的电源端；控制模块，电源端连接于所述第二调压模块的电压输出端；mos驱动模块，电源端连接于所述第一调压模块的电压输出端，信号输入端连接于控制模块的信号控制端以接收来自控制模块的控制信号；以及，负载模块，控制端连接于mos驱动模块的信号输出端以响应于控制信号启停；其特征在于，所述电池组件的电压输出端连接有电压检测模块，所述电压检测模
块连接有调整模块以向调整模块输出检测信号，所述调整模块的一端连接于电池组件，所述调整模块响应于检测信号调节所述第一调压模块的电压输出端的输出电压。
10.可选地，所述电压检测模块包括比较单元以及控制单元，所述比较单元用于将电池组件的输出电压与预定阈值进行比较以输出比较结果，所述控制单元连接于比较单元以响应于比较结果输出检测信号。
11.可选地，所述比较单元包括基准值电路以及比较器，所述比较器的反相输入端连接于电池组件的电压输出端，所述比较器的同相输入端连接于所述基准值电路的电压输出端，所述比较器的输出端作为所述比较单元的输出端以输出比较结果。
12.可选地，所述基准值电路为电压基准ic，所述电压基准ic的正极输出端连接于所述比较器的反相输入端。
13.可选地，所述比较单元为电压检测器，所述电压检测器的输入端连接于电池组件，所述电压检测器的输出端连接于控制单元以将电池组件的电压值与预设的阈值进行比较并将比较结果输出给控制单元。
14.可选地，所述控制单元包括第一三极管，第一三极管的控制端连接于比较单元以接收比较结果，所述第一三极管的输出端用于输出检测信号。
15.可选地，所述调整模块为旁路开关，所述旁路开关一端连接于电池组件的电压输出端，另一端连接于所述第一调压模块的电压输出端，所述旁路开关的控制端连接于控制单元以响应于检测信号并控制电池组件的电压输出端是否与第一调压模块的电压输出端直接导通。
16.可选地，所述旁路开关为开关三极管，所述开关三极管的一端连接于电池组件，另一端连接于所述第一调压模块的电压输出端；所述开关三极管的控制端连接于控制单元以响应于检测信号将控制电池组件的电压输出端与第一调压模块的电压输出端直接导通。
17.可选地，所述调整模块为升压模块，所述升压模块的控制端连接于控制单元以接收控制信号，所述升压模块的电压输入端连接于电源组件，所述升压模块的电压输出端连接于第一调压模块的电压输出端，所述升压模块响应于控制信号以将电池组件的电压升高后输入至第一调压模块的电压输出端。
18.可选地，所述升压模块为升压ic。
19.在本技术实施例中，电池组件的输出电压经过第一调压模块调整电压后给mos驱动模块供电，而第一调压模块的输出电压经过第二调压模块调整电压后给控制模块进行供电，而控制模块控制mos驱动模块控制负载模块的启停；在整个控制的过程中，电压检测模块对电池组件的输出电压进行持续检测，当电池组件的电压低于预设值时通过调整模块对第一调压模块的输出电压进行调整，从而维持负载模块的正常工作。
20.附图说明
21.图1为本技术一实施例中的低电压切换装置的逻辑框图；图2为本技术一实施例中的控制模块供电电路图；图3为本技术一实施例中的电压检测模块的电路图；图4为本技术另一实施例中的控制模块的电路图；
图5为本技术另一实施例中的调整模块的电路图。
22.附图说明：1、电池组件；2、第一调压模块；3、第二调压模块；4、控制模块；5、mos驱动模块；6、负载模块；7、电压检测模块；71、比较单元；72、控制单元；8、调整模块；81、旁路开关；82、升压模块；
具体实施方式
23.为使本技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本技术的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本技术。但是本技术能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本技术内涵的情况下做类似改进，因此本技术不受下面公开的具体实施例的限制。
24.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
25.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
26.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
27.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
28.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
29.参阅图1，图 1 示出了本技术一实施例中的低电压切换装置的逻辑框图，本技术一实施例提供了的低电压切换装置，包括电池组件1、第一调压模块2、第二调压模块3、控制模块4、mos驱动模块5以及负载模块6。电池组件1可以是电池包，也可以是其他电芯组成的电池单元，电池组件1的输出电压可根据需要确定，例如20v。第一调压模块2和第二调压模块3可以是ldo线性稳压ic，控制模块4可以是单片机，mos驱动模块5可以是mos驱动ic，负载
模块6可以是电机。
30.参阅图1和图2，图 2 示出了本技术一实施例中的控制模块4供电电路图，电池组件1的正极连接于第一调压模块2的电压输入端，第一调压模块2的电压输出端连接于mos驱动模块5的电源端，可以根据电池组件1的输出电压以及mos驱动模块5的输入电压确定第一调压模块2的型号，例如20v转12v；电池包的电压经过第一调压模块2的线性稳压后给mos驱动模块5进行供电。第一调压模块2的电压输出端还连接于第二调压模块3的电压输入端；第二调压模块3的电压输出端连接于控制单元72的电源端，第二调压模块3的型号可以根据第一调压模块2的型号以及控制模块4的型号确定，例如12v转5v。控制模块4的信号控制端连接于mos驱动模块5的信号输入端以向mos驱动模块5输入控制信号，mos驱动模块5的信号输出端连接于负载模块6的控制端，mos驱动模块5响应于控制信号控制负载模块6启停，负载模块6通过电池组件1直接或间接供电。
31.上述低电压切换装置还可以包括电压检测模块7和调整模块8，其中，电压检测模块7的信号输入端连接于电池组件1以检测电池组件1的输出电压，并将输出电压作为检测信号。调整模块8一端连接于电池组件1，一端还连接于电压检测模块7以接收检测信号，调整模块8能够响应于检测信号以直接或间接地调节第一调压模块2电压输出端的输出电压。
32.参阅图1和图3，图 3 示出了本技术一实施例中的电压检测模块7的电路图，具体的，电压检测模块7可以包括比较单元71和控制单元72，比较单元71能够将电池组件1的输出电压与预定阈值进行比较，然后输出比较结果。控制单元72连接于比较单元71以响应于比较结果输出检测信号，从而根据控制信号控制调整模块8进行调节。
33.可选的，比较单元71可以包括基准值电路uj1以及比较器ua，比较器ua的反相输入端连接于电池组件1的电压输出端，基准值电路uj1的输出端连接于比较器ua的同相输入端。当电池组件1的输出电压低于基准值电路uj1提供的基准电压时，比较器ua输出高电平；当电池组件1的输出电压高于基准值电路uj1提供的基准电压时，比较器ua输出低电平。
34.其中，基准值电路uj1可以为电压基准ic，通过选型确定基准值电路uj1的输出标准电压。电池组件1的正极输出端连接于第一电阻器r1后连接于电压基准ic的正极端，电压基准ic的负极端与正极端之间串联连接有第一电容器c1，第一电容器c1的正极作为基准值电路uj1的输出端连接于第四电阻器r4后连接于比较器ua的反相输入端。第二电阻器r2和第三电阻器r3串联连接在电池组件1的供电回路中，第二电阻器r2和第三电阻器r3的连接点作为电池组件1的采样点连接于比较器ua的同相输入端。比较器ua的输出端作为比较单元71的输出端输出比较结果。电压基准ic相较于一般的分压电路输出更加稳定，不易受到供电电压的影响。
35.参阅图1和图4，图 4 示出了本技术另一实施例中的电压检测模块7的电路图，此外，比较单元71还可以为电压检测器uj2，其内部预设有预定的电压值作为基准。电压检测器uj2的vdd引脚连接于电池组件1的电压输出端，vss引脚接地，nc引脚空置，cp引脚连接于第一电容后接地，cn引脚连接于第二电容后接地，out引脚作为比较单元71的输出端。电压检测器uj2内置有预设的电压基准，当vdd低于预设的电压基准时，out端口输出高电平，否则，out端输出低电平。
36.控制单元72包括第一三极管q1，第一三极管q1可以是n沟道fet，也可以是bjt，只要能够实现开关控制即可，本技术实施例选用n沟道fet。第一三极管q1的栅极连接于比较
器ua的输出端以接收比较结果，第一三极管q1的源极接地，漏极作为控制单元72的输出端连接于第六电阻器r6后输出控制信号。第一三极管q1的源极与栅极之间串联有第七电阻器r7，当比较单元71输出高电平即电池组件1的输出电压小于预设值时，第一三极管q1导通，此时控制单元72输出低电平的控制信号；当比较单元71输出低电平即电池组件1的输出电压大于等于预设值时，第一三极管q1关断，此时控制单元72输出高电平的控制信号。
37.调整模块8可以为旁路开关81，旁路开关81的一端连接于电池组件1的电压输出端，另一端连接于第一调压模块2的电压输出端。此外，旁路开关81的控制端还连接于控制单元72以接收来自控制单元72的控制信号，旁路开关81响应于控制信号能够将电池组件1的电压输出端直接输出到第一调压模块2的电压输出端，即将第一调压模块2短路，从而在电池组件1的电压被拉低时提高第一调压模块2的输出电压。
38.具体的，旁路开关81可以为开关三极管qs，开关三极管qs的栅极连接于控制单元72的输出端以接收控制信号，开关三极管qs的源极连接于电池组件1的电压输出端，开关三极管qs的栅极与源极之间串联有第五电阻器r5，漏极作为输出端连接于第一调压模块2的电压输出端。当控制单元72输出高电平的控制信号到开关三极管qs的栅极时，开关三极管qs处于关断状态；当控制单元72输出低电平的控制信号到开关三极管qs的栅极时，开关三极管qs处于导通状态，此时，电池组件1的电压输出端直接输出到第一调压模块2的电压输出端，即将第一调压模块2短路，此时电池组件1的电压输出端直接连接于第二调压模块3的电压输入端，此时，即便是电池组件1在电流激增的情况下电压被拉低，也能够给第二调压模块3以及mos驱动模块5进行供电，从而维持负载模块6的工资状态。例如，在电动工具的控制过程中，负载模块6为电机，当电机的转动受阻时，电机的电流激增，电池包的电压被拉低，此时通过上述方式给mos驱动ic以及单片机进行供电时，能够维持电动工具中的电机在大负载下的工作状态，同时相较于没有引用上述装置来进行电压切换还拓宽电动工具的负载能力。
39.参阅图1和图5，图 5 示出了本技术另一实施例中的调整模块8的电路图，可选的，调整模块8可以为升压模块82，升压模块82的控制端连接于控制单元72以接收控制信号，升压模块82的电压输入端连接于电源组件，升压模块82的电压输出端连接于第一调压模块2的电压输出端，升压模块82响应于控制信号以将电池组件1的电压升高后输入至第一调压模块2的电压输出端。
40.具体的，升压模块82为升压ic及外设电路，外设电路包括第一电感器、二极管d1、第一电阻器r1、第二电阻器r2、第一电容器c1、第二电容器c2、第三电容器c3、第四电容器c4和第五电容器c5，第一电感器的一端和二极管d1的阳极连接，另一端与电池组件1的电压输出端连接。电池组件1的电压输出端连接第一电容器c1后接地。升压ic的vdd引脚连接于电池组件1的电池输出端，升压ic的vdd引脚连接于第二电容器c2后接地，on/off引脚连接于电压检测模块7以接收检测信号，csp引脚连接于第三电容器c3后接地，ext引脚连接于第一三极管q1的栅极，第一三极管q1的源极接地，漏极连接于第一电感器与二极管d1阳极的连接点，vss引脚接地，第一电阻器r1一端连接于二极管d1阴极，另一端连接于第二电阻器r2后接地，fb引脚连接于第一电阻器r1和第二电阻器r2的连接点，第一电阻器r1的两端并联连接有第四电容器c4，第五电容器c5的一端连接于二极管d1的阴极，另一端接地。二极管d1的阴极作为升压模块82的输出端连接于第一调压模块2的输入端。电压检测模块7输出高电
平给升压ic，此时升压ic工作，通过ext引脚周期性地输出高电平给第一三极管q1的栅极输出高电平，第一三极管q1周期性得导通，从而使得第一电感器与二极管d1阳极连接的一端的输出电压周期性增加，并且通过fb端输出额定电压，可以通过第一电阻器r1和第二电阻器r2的阻值来调节升压模块82的输出电压，从而将输入第一调压模块2的电压上升至预定值，例如第一调压模块2的额定电压输入值，亦或是第二调压模块3的额定电压输入值均可，满足了负载模块6的控制和工作要求。
41.当然，可以理解的是，升压模块82可以直接连接于第一调压模块3的电压输出端，即当电池组件1的输出电压降低至低于mos驱动模块5的正常输出电压时，通过升压模块82进行升压再输出至第一调压模块3的电压输出端，从而维持mos驱动模块5的正常工作，因此，也在本实施例的保护范围之中。
42.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。
43.以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。