[发明专利]旁路开关负荷减小的控制电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于控制由电源提供给电动机的功率的控制电路，其中该控制电路包括：与电动机和电源串联连接的半导体开关元件，用于控制提供给电动机的功率；以及与半导体开关元件连接的操作装置，用于控制该半导体开关元件。

背景技术

这种控制电路的公知形式通常为用于电动手用工具的控制电路。利用这种电路，半导体开关元件在最小值和最大值之间切换电动机的电流。最小值和最大值之间的范围称作控制范围。最小值通常大于零，以便为电动机提供足够的功率，使电动机能够在接通时启动，这样可以防止电流在任何持续时间内流过处于静止状态的电动机。最大值通常小于100％，以防止大电流流过半导体开关元件。这些大电流实际上会使半导体开关元件由于发热而损坏。

应该注意到的是，这些由DC源以及AC源供电的电路是公知的。对于诸如蓄电池之类的DC源，MOSFET通常充当半导体开关元件。在由AC源供电时，所使用的是晶闸管或三端双向可控硅开关(triac)。应该注意到的是，晶闸管的控制范围有限，这是因为晶闸管只能调节全部相位中的正的部分。因此控制范围的最大值决不会超过50％。

根据现有技术，当增大提供给电动机的功率时，一旦达到了半导体开关元件的范围的最大值，与半导体开关元件并联设置的旁路开关将短路。结果，将没有另外的电流流经半导体开关元件，而电动机电流将从其范围的最大值增加到全值。这实际上防止了半导体开关元件经受过多的负荷。

在实践中，这样不会产生任何问题；对被驱动工具的功率控制选项主要在其范围的较低部分使用。如果需要更高的功率，则闭合旁路开关，而不必进行精确的控制。

但是，当将电动机电流从旁路开关闭合时的最大值回调到流经半导体开关元件的电流的最大值时，这会产生问题。当旁路开关断开时，会中断具有较大值的电流，这进而会严重缩短接触部的寿命。电动手用工具的制造商越来越多地提出了对这些开关，具体来说对这些开关的接触部的严格检验要求，这也增加了这种开关的成本价格。

本发明的目的是提供一种控制电路，其中对这种旁路开关的要求不太严格，以便达到更长的寿命。

该目的是这样实现的：操作装置被设置成当超过半导体开关元件的控制范围时，至少短暂地控制该半导体开关元件处于完全传导状态。由于电流至少短暂地达到了该值，因此开关不必再中断较大的电流。

根据第一实施例，操作装置被设置成当超过半导体开关元件的控制范围时，控制半导体开关元件处于完全传导状态。实际上将不再需要旁路开关，这防止了相关问题的产生。但是，该实施例需要半导体开关元件具有能够传导全电动机电流的特性。半导体开关元件开发的进步使得这种元件变得越来越容易获得。应该注意到的是，半导体开关元件的完全传导使得对于该元件所形成的负荷比应该承受的负荷小，实际上消除了开关损耗。

根据一个可替选的实施例，控制电路包括用于对半导体开关元件进行旁路的旁路开关，其中操作装置被设置成当超过半导体开关元件的控制范围时闭合旁路开关，以及当减小提供到电动机上的电动机电流时，紧接着在旁路开关断开后流动的电动机电流至少大约对应于旁路开关闭合时流动的电动机电流。

具体来说，这相当于将控制电路设置成在旁路开关断开前控制半导体开关元件处于完全传导状态的措施。

该措施的结果是，电动机电流由半导体开关元件来传送，使得旁路开关不必中断任何大电流，且不会经受如此大的负荷。

尽管如此，吸引人的是这样来设置控制电路，使得除了当增大提供给电动机的功率时，当达到半导体开关元件控制范围的最大值时流动的电动机电流也至少大约对应于旁路开关闭合时流动的电动机电流。

这种措施能够大大简化控制电路，这是因为在增大或减小提供给电动机的功率之间不必有任何差别。

具体来说，这相当于将控制电路设置成在旁路开关闭合前，当增大电动机电流时控制半导体开关元件处于完全传导状态的措施。

根据再一个实施例，将半导体元件的控制范围扩展到完全传导。该实施例在控制技术方面特别简单，尽管它需要可以在部分传导状态，即开关状态处理大电流负荷的半导体。这种半导体将有望变得越来越容易获得。另外，其中设置有上述电路的电器的类型起到一定作用，该电器的使用方式也起到一定作用。