专利名称：用以产生各种类型脉冲的电源模块的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电学领域电力配电中供电或配电的电路装置中的电源模块，特别是涉及一种包括直流电压源及超级电容的电源模块，可以驱动各式各样的具有可更替配件的多功能工具的用以产生各种类型脉冲的电源模块(POWER MODULE FOR GENERATING IMPULSES OF VARIOUS LEVELS)。
背景技术：
在现今生活中，许多机件需要藉由过电力而短脉波的电源进行驱动。举例而言，在驱动钉子打到木头中时、在石造物体上进行钻孔时或是欲驱动除草机或车辆的引擎时，均需要高扭矩的操作，此时必须藉由峰值电源才能进行上述的动作。在美国专利公告第5,699,780号中，bissonnette揭露了藉由延长的弹性囊带及比如是海水的流体，可以快速地将位能转换成动能，藉以产生脉冲，而藉由所产生的脉冲可以弹射出鱼叉，用以刺向水中的鱼。另外，藉由直流电源或交流电源所产生的脉冲亦可以使钉子或钉书针等物体射出。举例而言，在美国专利公告第6,173,877号中揭露了一种利用电池驱动的电动打钉机；在美国专利公告第4,558,391号及第5,105,329号中揭露了一种利用电池驱动的电动钉书机；在美国专利公告第4,986,713号、第5,818,186号及第6,086,304号中揭露了一种装订装置。一般而言利用直流电源所驱动的工具，由于不需要电线，且不会受到空间的限制，亦即在远离插座的位置还可以使用，因此在操作上较为方便。并且，利用直流电源所驱动的工具并不需忍受电压的变动，而利用交流电源所驱动的工具却需要忍受电压的变动。再者，由于直流马达所提供的冲击是直接驱动而并非齿轮驱动，故直流马达所提供的冲击会大于由交流马达所提供的冲击，因此就利用直流电源所驱动的工具而言，马达施加于冲击活塞上的力矩会较为确实。
除了可以射出物体外，由直流电源所产生的脉冲能量还可以转换成冲击力，藉以执行雕刻、钻凿、劈砍、压弯、夹持、加压、卷曲、压碎、压印、穿孔、冲压、接合及冲击等的动作。许多专利及商业产品均可以达到前述的动作，比如美国专利公告第4,015,671号、第4,468,826号、第4,579,029号、第4,991,472号、第6,427,559号及第6,460,627号等均是与电池驱动的手持工具有关。在操作上，藉由活塞与弹性构件(比如是弹簧)之间的交互作用可以直接传送所需的施力。在另一种应用上，由直流电源所提供的脉冲可以直接传送大电流藉以进行焊接的动作，比如揭露出在美国专利公告第4,801,780号及第6,225,596号中。除了可以利用市内电力之外，还可以利用电池作为焊接器、灯源或紧急修复的电源。
在现有习知领域中，由脉冲所驱动的可携式电动工具是广泛地利用电池作为电源，其中电池比如是由铅-硫酸(Pb-H2SO4)构成的重电池(heavybattery)、对环境污染性高的镍-镉(Ni-Cd)电池、或是具有记忆效果的镍氢(Ni-MH)电池等。为了要提供足够的脉冲，必须要安装上大尺寸及数量多的电池，如此会使得工具变得笨重。此外，藉以产生所需脉冲的电路是很复杂的，导致工具的成本会提高。虽然前述的电池是为可充电式的电池，然而在使用一段时间之后，会使得电池的蓄电容量降低，而无法在危急时运作。这时，使用者便必须要等待数个小时进行充电电池的动作，然而可能仅是要完成数分钟的工作。
由此可见，上述现有的产生脉冲的电源模块仍存在有诸多的缺陷，而亟待加以进一步改进。
为了解决产生脉冲的电源模块存在的问题，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道，但是长久以来一直未见适用的设计被发展完成，而一般产品又没有适切的结构能够解决上述问题，此显然是相关业者急欲解决的问题。
有鉴于上述现有的产生脉冲的电源模块存在的缺陷，本发明人基于丰富的实务经验及专业知识，积极加以研究创新，经过不断的研究、设计，并经反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本发明。
发明内容
本发明的主要目的在于，克服现有的产生脉冲的电源模块所存在的缺陷，而提供一种用以产生各种类型脉冲的电源模块，所要解决的主要技术问题是使其包括直流电压源及超级电容，可以驱动各式各样的具有可更替配件的多功能工具，用以产生各种类型的脉冲，可利用容量较小的电池及超级电容，输出期望的脉冲值，从而利用本发明电池模块，并结合可更替配件的设计，可以研发出利用脉冲驱动的多功能可携式工具，而可执行各种不同的工作。
本发明的另一目的在于，提供一种用以产生各种类型脉冲的电源模块，所要解决的技术问题是本发明的电源模块安装在电动工具上时，使电动工具会具有轻、薄、短、小及易于携带等优点，从而更加适于实用。
本发明的再一目的在于，提供一种用以产生各种类型脉冲的电源模块，所要解决的主要技术问题是使其提供一种产生所需脉冲的方法，可以有效率地进行上述的操作，能够满足上述工作需要较大能量的需求，藉由具有超级电容及电池通过控制电路并联的电源模块，而可以达到能够满足所需电源的需求。
本发明的目的及解决其主要技术问题是采用以下的技术方案来实现的。依据本发明提出的一种用以产生各种类型脉冲的电源模块，其包括一直流电压源；一开关组件，与该直流电压源电性连接；复数个电容，与该开关组件电性连接，该些电容是并联连接进行充电，而该些电容是通过该开关组件切换至串联连接进行放电；一开关，与该开关组件电性连接，用以切换该开关组件的状态；以及一升压电路，与该直流电压源电性连接，当该些电容通过该开关组件切换至串联连接进行放电时，该升压电路是并联连接于该些电容。
本发明的目的及解决其技术问题还可以采用以下的技术措施来进一步实现。
前述的电源模块，其还包括一功率调整器，是与该直流电压源电性连接，用以控制该电源模块的输出功率。
前述的电源模块，其中所述的功率调整器包括复数个电阻，该些电阻的其中之一是电性连接至该直流电压源；一脉波宽度调整器，与该些电阻电性连接，藉由选择该些电阻的其中之一与该直流电压源电性连接，而控制该脉波宽度调整器的输出；以及一晶体管，该晶体管的闸极是与该脉波宽度调整器电性连接，依照该脉波宽度调整器的输出是藉以决定该晶体管的开启时间及控制该电源模块的输出功率。
前述的电源模块，其中所述的直流电压源的结构型态是为一次电池、二次电池、燃料电池、金属空气电池、太阳电池、风能电池及整流后的交流电的其中一种。
前述的电源模块，其中所述的开关组件的结构型态是为电磁电驿、固态电驿及螺线管的其中一种。
前述的电源模块，其中所述的该些电容的结构型态是为超级电容、极端电容及电双层电容的其中一种。
本发明的目的及解决其主要技术问题还采用以下技术方案来实现。依据本发明提出的一种用以产生各种类型脉冲的电源模块，其包括一直流电压源；一开关组件，与该直流电压源电性连接；复数个电容，与该开关组件电性连接，该些电容是并联连接进行充电，而该些电容是通过该开关组件切换至串联连接进行放电；以及一开关，与该开关组件电性连接，用以切换该开关组件的状态。
本发明的目的及解决其技术问题还可以采用以下的技术措施来进一步实现。
前述的电源模块，其还包括一功率调整器，是与该直流电压源电性连接，用以控制该电源模块的输出功率。
前述的电源模块，其中所述的功率调整器包括复数个电阻，该些电阻的其中之一是电性连接至该直流电压源；一脉波宽度调整器，与该些电阻电性连接，藉由选择该些电阻的其中之一与该直流电压源电性连接，而控制该脉波宽度调整器的输出；以及一晶体管，该晶体管的闸极是与该脉波宽度调整器电性连接，依照该脉波宽度调整器的输出是藉以决定该晶体管的开启时间及控制该电源模块的输出功率。
前述的电源模块，其中所述的直流电压源的结构型态是为一次电池、二次电池、燃料电池、金属空气电池、太阳电池、风能电池及整流后的交流电的其中一种。
前述的电源模块，其中所述的开关组件的结构型态是为电磁电驿、固态电驿及螺线管的其中一种。
前述的电源模块，其中所述的该些电容的结构型态是为超级电容、极端电容及电双层电容的其中一种。
本发明的目的及解决其主要技术问题还采用以下技术方案来实现。依据本发明提出的一种用以产生各种类型脉冲的电源模块，其包括一直流电压源；一第一开关组件，与该直流电压源电性连接；一第二开关组件，与该直流电压源电性连接；复数个电容，与该第一开关组件电性连接，该些电容是并联连接进行充电，而该些电容是通过该第一开关组件切换至串联连接进行放电；一第一开关，电性连接于该第一开关组件与该第二开关组件之间；一第二开关，电性连接于该第一开关组件与该第二开关组件之间；以及一升压电路，与该第二开关组件电性连接；其中藉由切换该第二开关组件能够使该电源模块切换至一第一状态及一第二状态，二者择一，其中在切换至该第一状态下，该升压电路是与该直流电压源电性连接，当该些电容通过该第一开关组件切换至串联连接进行放电时，该升压电路是并联连接于该些电容，该第一开关是通过该第二开关组件与该直流电压源电性连接，用以切换该第一开关组件的状态，而该第二开关与该直流电压源之间是为电性断路；在切换至该第二状态下，该升压电路与该直流电压源之间是为电性断路，该第二开关是通过该第二开关组件与该直流电压源电性连接，用以切换该第一开关组件的状态，而该第一开关与该直流电压源之间是为电性断路。
本发明的目的及解决其技术问题还可以采用以下的技术措施来进一步实现。
前述的电源模块，其还包括一功率调整器，在切换至该第二状态下，该功率调整器是与该直流电压源电性连接，用以控制该电源模块的输出功率。
前述的电源模块，其中所述的功率调整器包括复数个电阻，该些电阻的其中之一是电性连接至该直流电压源；一脉波宽度调整器，与该些电阻电性连接，藉由选择该些电阻的其中之一与该直流电压源电性连接，而控制该脉波宽度调整器的输出；以及一晶体管，该晶体管的闸极是与该脉波宽度调整器电性连接，依照该脉波宽度调整器的输出是藉以决定该晶体管的开启时间及控制该电源模块的输出功率。
前述的电源模块，其中所述的直流电压源的结构型态是为一次电池、二次电池、燃料电池、金属空气电池、太阳电池、风能电池及整流后的交流电的其中一种。
前述的电源模块，其中所述的第一开关组件结构型态是为电磁电驿、固态电驿及螺线管的其中一种。
前述的电源模块，其中所述的该些电容的结构型态是为超级电容、极端电容及电双层电容的其中一种。
本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。由以上技术方案可知，本发明内容本发明技术方案之一是提供一种电源模块，可以利用容量较小的电池及超级电容(supercapacitor)，输出期望的脉冲值，而本发明的电源模块亦可以安装一次电池(primary cell)，比如是碱性电池。另外，当本发明的电源模块安装在电动工具上，此时电动工具会具有轻、薄、短、小及易于携带等优点。因此利用本发明的电池模块，并结合可更替配件的设计，便可以研发出利用脉冲驱动的多功能可携式工具，藉以执行各种不同的工作。
依照能量转换的形式，藉由脉冲驱动的可携式工具大致上可以分成以下三类1、第一类工具是利用脉冲及机构组件，可以射出比如是钉子、钉书针或销栓等物体，藉以进行接合的动作。
2、第二类工具是利用脉冲及机构组件，可以提供冲击力，藉以进行刮去、敲击、冲压、压印、劈砍、钻凿、穿孔、接合或夹持等动作。
3、第三类工具是利用脉冲直接传送突波或峰值电流，藉以可激活如引擎、焊接金属或开动各种机器等。
本发明另一技术方案是提供一种电源模块，其可提供一种产生所需脉冲的方法，可以有效率地进行上述的操作，虽然上述的工作需要较大的能量，但是藉由具有超级电容及电池通过控制电路并联的电源模块，可以达到所需电源的需求。
该超级电容亦可以称作为极端电容(ultracapacitor)或电双层电容(electric double layer capacitor)，而藉由超级电容可以累积大量的静电荷，亦即在小体积的单一电容内可以累积高达数千个法拉。贮存在超级电容内的电荷可以瞬间释放，藉以提供巨大的电流驱动电动工具。由于超级电容是轻小密实的，因此藉由超级电容来驱动的工具会具有甚佳的携带性。再者，由于制作各种型态的超级电容的成本甚低，因此相较于现有习知藉由增压转换器、电感或飞轮来增加电池的输出电压，则采用超级电容来增加电池的输出电压会具有较佳的选择。由于超级电容具有特别高的电源密度，因此藉由超级电容可以增加直流电压源的输出电压，即使直流电压源是为低功率输出装置，比如是一次电池。在本发明的电源模块中，电池可以对超级电容充电，而藉由脉波宽度调整器(PWM)可以调整超级电容的电压输出型态。为了要增加电池的使用寿命，电池会在较低的功率下放电，因此藉由电池可以满足低功率的需求，而藉由超级电容可以满足电池所无法提供的高功率需求。如此可以避免电池进行高功率的输出，故而可以降低电池的压降及延长电池的使用时间。
理论上，在充分地将超级电容充电之后，超级电容所提供的电压值会等于电池所提供的电压值。因此，许多电池会串联配置，而达到所期望的充电电压。然而，在增加电池数目的同时，工具的电源模块亦会变得甚为笨重。因此，在本发明中，可以将多个个别的超级电容或超级电容模块并联，进行充电超级电容的步骤。当需要提供一脉冲时，所有的超级电容会暂时地切换成串联状态，并将超级电容放电。如上所述，藉由将超级电容并联充电，可以减少电池的尺寸及数目。当超级电容切换成串联状态进行放电时，可以提供两倍于在并联状态下超级电容所能够提供的电压到可携式工具上。只有当触发器及电磁电驿动作时，超级电容才会暂时地从并联状态切换成串联状态。如此，不但在电子控制的架构上甚为简易及具有经济性，而且不会有电池功率放大时的能量损失。
在本发明中应用电子脉冲的三个实施方式上，具有可更替配件的工具主体与电源模块可以是一体地配置，并且可更替配件可以方便地与工具主体接合。另外，可更替配件及工具主体亦可以置放在工具箱中，而工具主体亦可以与任一可更替配件相接合，进行不同的工作。
综上所述，本发明用以产生各种类型脉冲的电源模块，其主要是藉由电池及超级电容的组合可以提供脉冲，藉以驱动各种多功能工具，藉由脉冲的驱动可以有三种应用方式，比如为射出物体、提供冲击力或是提供大于100A的峰值电流。藉由超级电容可以增加电源模块的功率输出，当超级电容为并联连接时，直流电压源可以对超级电容充电，当按压下工具的触发器时，超级电容会切换至串联连接并进行放电。因此，藉以驱动可携式工具的电池数目可以减少，且控制并联及串联的开关设计甚为简易，可以降低成本。以一个工具主体加上可更替配件及本发明的电源模块后，可以进行在家或野外的工作与维修。
本发明具有上述诸多的优点及实用价值，且在同类产品中均未见有类似的结构设计公开发表或使用，其不论在结构上或功能上皆有较大改进，且在技术上有较大的进步，并产生了好用及实用的效果，而确实具有增进的功效，从而更加适于实用，诚为一新颖、进步、实用的新设计。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
图1A是本发明用以产生各种类型脉冲的电源模块第一较佳实施例的电动打钉器的侧视图。
图1B是本发明用以产生各种类型脉冲的电源模块第一较佳实施例的电动订书机的侧视图。
图2是本发明一较佳实施例的电源模块的示意图，是脉冲产生模块及包含直流电压源、超级电容、电子控制器的电路的示意图。
图3是本发明用以产生各种类型脉冲的电源模块第二较佳实施例的脉冲驱动工具及其配件的示意图。
图3A、图3B、图3C、图3D是具有可更替配件的手持工具的结构示意图，分别可以进行清除、敲打、压印及钻孔的工作。
图4是本发明第三较佳实施例的可携式电源供应器及其配件的示意图。
图4A是可携式电源供应器的立体示意图。
图4B是用以起动引擎的可更替配件的结构示意图。
图4C是用以点焊的可更替配件的结构示意图。
图4D是用以焊接的可更替配件的结构示意图。
100电动打钉器 102电动订书机110射出口 111可拆卸容置器112握柄113触发器114工具主体115调整螺丝116配件122压弯砧124槽口200电源模块201直流电压源202开关204开关205触发器 207超级电容208超级电容209马达210功率选择器 211电阻212电阻213电阻214非反向输入差动放大器215脉波宽度调整器
217场效应晶体管 219升压电路221连接器 222电阻223电阻 224电阻230功率调整器 240方块260方块304铲型配件 305握柄306工具主体 307触发器308可拆卸容置器401开关 402开关403开关 404插口405插口 406闪光灯泡407紧急灯泡 408壳体409握柄 411汽车电池跨接线412跨接线 413跨接线414鳄鱼夹 415鳄鱼夹416突出连接头 420电极421壳体 422触发器423握柄 424插头430焊枪 432电线434插头具体实施方式
以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的用以产生各种类型脉冲的电源模块其具体实施方式
、结构、特征及其功效，详细说明如后。
在现今日常生活中，电子及非电子的手持装置愈来愈普遍及重要，这些手持装置不但要达到轻、薄、短、小的要求，还要提供多功能的应用。举例而言，现今的移动电话的重量已少于100公克，然而在功能上除了可以通过网络进行声音传输，还可具有数字照相机(digital still camera，DSC)的功能，而能够将相片通过网络进行实时传输。如上所述，可携式装置的尺寸愈来愈小，然而却增加了愈来愈多的功能，使得用以提供可携式装置电源的电池的重量甚至大于可携式装置其它组件所加总的重量。为了要符合手提装置的当今潮流，必须要不断地改善电池的功率密度及发电能量。然而，在电池的研发上总是不能满足现况，因此则开发出许多节省能源的技术藉以补偿电池的缺陷，比如是低功率处理器、自动传感器及待机模式系统等。从制造及装配的观点，超级电容是绝佳的用以控制电池能量运作的电子组件，当超级电容处在充电状态时，可以作为能量缓存器或能量均衡器；当超级电容处在放电状态时，可以作为功率放大器。因此，本发明不需利用转换器、变换器、功能产生器或震荡RCL电路，而利用超级电容便可以放大电池的功率输出，藉以驱动各种工具。
请参阅图1A所示，是依照本发明用以产生各种类型脉冲的电源模块第一较佳实施例的电动打钉器100的结构示意图。该电动打钉器100，是藉由电源模块所提供的脉冲驱动，藉以射出各种形式的钉子或销栓进行固定的工作，其中，该电源模块包括电池及超级电容。藉由按下触发器113，比如是钉子或销栓的物体可以从打钉器100的射出口110射出，此时置放在可拆卸容置器111内的电源模块会进行放电的动作。使用者可以藉由握柄112轻易地握持工具100及移动电动打钉器100，而工具主体114还包括有多个机械装置，比如是马达、齿轮组及弹簧(未绘示于图1A)。利用电源模块所提供的脉冲，可以驱动或压缩弹簧到达极大位置，当弹簧弹回到原始长度时，电动打钉器100可以瞬间地对钉子或销栓提供一冲击力，藉以将钉子或销栓从贮藏匣移出，接着钉子或销栓便能够从电动打钉器100的射出口110射出，进行固定的动作。
另外，利用配件116及装配在工具主体114顶端的调整螺丝115，还具有除了固定以外的其它功能。请结合参阅图1B所示，藉由松开螺丝115并再重新装上螺丝115，可以使得配件116在锁固时，令压弯砧122对准射出口110，如此即可变成电动订书机102。藉由按下触发器113，U型的订书针便可以从电动订书机102射出，并穿过位于射出口110与压弯砧122之间所堆栈的纸张，藉以进行装订的工作(未绘示于图1B)。在订书针穿过所堆栈的纸张之后，订书针便会折弯于压弯砧122的凹槽中，且该订书针的两端会折弯到所堆栈的纸张的最后一页上，如此便完成装订的工作。
在图1B中，还绘示出许多槽口124，设置位于配件116上，如此便可以依照纸张所堆栈的厚度调整射出口110与压弯砧122之间的间距。
如上所述，电动打钉器100及电动订书机102，不但可以共同使用相同的工具主体114及装配在可拆卸容置器111内的电源模块，而且钉子、销栓及订书针还可通过共同的路径。如上所述，藉由配件116可以切换电动打钉器100及电动订书机102的使用模式，故本发明可以达到一个工具可以具有两个功能的设计目的。
请参阅图2所示，是本发明一较佳实施例的电源模块200的示意图。利用该电源模块200可以提供脉冲藉以驱动电动工具，进行射出物体、提供冲击力及传送峰值电流等动作。藉由方块240内的电路可以瞬间地驱动前述的电动打钉器100或电动钉书机102，而藉由方块260内的电路可以提供较大的电流藉以驱动较大的负载，其中，方块240及方块260可以共同使用超级电容207、208及电驿S1-S4。超级电容207、208亦可以称作极端电容或电双层电容，而藉由超级电容可以累积大量的静电荷，亦即在小体积的单一电容内可以累积高达数千个法拉。在该方块240及方块260中的电路还包括一功率调整器230，可以控制电源的功率输出以符合工作负载。当开关202切换到a1、a1’的状态时，会驱动方块240内的电路，并且直流电压源201可以通过接点S1a、S1的电性连接对超级电容207充电，而通过接点S3a、S3的电性连接对超级电容208充电。藉由二极管203可以防止超级电容207、208所输出的电流回流至直流电压源201。接点S1、S1a、S3、S3a是为具有四个连接埠的电磁电驿的12个接点中的其中四个，其中接点S1-S4是为公用接点，而每一连接埠是为单刀双掷开关(SPDT)，12个接点中的其中四组(S1-S1a，S2-S2a，S3-S3a，S4-S4a)是为常闭状态(normally closed)，而其它四组(S1-S1b，S2-S2b，S3-S3b，S4-S4b)是为常开状态(normally open)。在将超级电容207、208充电时，可以将超级电容207、208并联，直流电压源201所提供的工作电压会稍微大于超级电容207、208所能够提供的工作电压，而远小于脉冲驱动工具的马达209所需的驱动电压，因此直流电压源201的尺寸或数量可以减少。当工具的触发器205压下时，电驿会从常闭状态切换到常开状态，因此超级电容207、208会串连连接放电给马达，而马达所收到的脉冲会两倍于任一超级电容207、208的放电电压。在放电之后，该超级电容207、208又会回到并联的状态，进行充电超级电容207、208的工作。
如果工具要符合不同功率的需求时，则藉由功率选择器210即可以满足这个需求。该功率选择器210，比如具有三个功率层次A、B、C，可以分别选择低、中、高的功率输出，而该功率选择器210的功率层次是由电阻222、223、224的电阻值所决定，其中当电阻的电阻值愈低时，所输出的功率层次会愈高。当开关202切换至a1及a1’时，直流电压源会通过接点a1提供给选择器210电压。当直流电压源所提供的电压经过电阻222、223、224的其中之一及电阻211分压之后，会提供给非反向输入差动放大器214。藉由将所输入的分压及放大器214内的内部参考电压比较之后，会产生差动电压作为差动放大器214的输出端，其中差动电压会依照电阻213及212的电阻值比率进行放大。差动放大器214的输出端电压会等于脉波宽度调整器215(PWM)的输入端电压，依照所选择的功率层级A、B、C，脉波宽度调整器215的输入端电压会跳至低、中、高三种层次，使得脉波宽度调整器215所产生的脉波宽度会分别形成窄、中、宽的形式。N型信道场效应晶体管217(N-channel FET)会依照从脉波宽度调整器215传来的触发脉波宽度，来决定开启时间，其中场效应晶体管217的闸极是与脉波宽度调整器215电性连接。换句话说，依照脉波宽度调整器215所输出的窄、中、宽的脉波宽度，会分别控制场效应晶体管217的短、中、长的开启时间。藉由控制场效应晶体管217的开启时间可以决定马达209所接收到的短、中、高层次的脉波。藉由上述的功率调整器230可以保护比如是纸张的材质被过量施力给损毁。
当开关202切换至a2及a2’时，电源模块会切换成使用方块260内的电路。当切换至方块260内的电路运作时，超级电容207、208的充电及放电流程是相同于切换至方块240内的电路运作，如前所述。然而在切换至方块260内的电路运作时，是藉由开关204来驱动电驿S1-S4，并非藉由触发器205。另外，升压电路219亦会与直流电压源201电性连接，当通过电驿S1-S3将超级电容207、208切换成串联连接时，升压电路219会与互相串联的超级电容207、208作并联的电性连接。升压电路219可以增加由直流电压源201所提供的电压，并且升压后的电压是可以驱动与连接器221电性连接的负载。藉由升压电路219将直流电压源201的功率放大可以作为超级电容207、208的备用电源，藉以补偿当超级电容207、208在放电时的快速压降。虽然相较于超级电容207、208的功率输出，该备用电源的功率输出是微不足道的，但是尤其是要驱动大负载时，比如是要激活电瓶没电的汽车时，由备用电源所提供的电力便会派上用场。其中，该直流电压源201，比如是一次电池、二次电池、燃料电池、金属空气电池(metal-aircell)、太阳电池、风能电池或整流后的交流电等，均可适于对超级电容207、208充电。另外，电驿S1-S4的种类除了是电磁电驿之外，还可以是固态电驿(SSR)或是螺线管(solenoid)等，均可以切换超级电容207、208的状态。
藉由本发明的电源模块200可以满足前述的应用需求。由于在电源模块200内，直流电压源201与超级电容207、208在放电时可以达到平衡的状态，因此电源模块200在密实的尺寸内能够提供特定的功率密度，比如是超过1KW/Kg。
本发明另一优点是直流电压源201可以保持在低电压的情况下放电，如此可以减少直流电压源201的压降，且能够延长直流电压源201的使用时间，而通过超级电容207、208可以提供直流电压源201所无法达到的大功率输出。
请参阅图3所示，是依照本发明第二较佳实施例的脉冲驱动工具及其配件的结构示意图。该脉冲驱动工具可以使用如图2所示的电源模块200所提供的脉冲，藉以提供冲击力进行各种动作。工具主体306，包括握柄305、触发器307及可以容纳电源模块200的可拆卸容置器308，利用可更替配件接合于工具主体306上即可以进行各种工作。铲型配件304，可以藉由一组螺钉或其它机械零件装配到工具主体306的驱动模块上，如此就变成电动铲子，如图3A所示，而可以进行移除表面残留物的工作。
若是利用如图3B所示的锤头配件替代铲型配件304，如此就变成电动锤头，可以进行敲碎石头或水泥等的工作。
若是将如图3C所示的具有LED刻痕的压印配件装配到工具主体306上时，就会变成电动压印器，可以进行字体到木头、塑料或金属的表面上。
若是将如图3D所示的穿刺配件装配到工具主体306上时，就会变成电动打孔器，藉由如图2所示的电源模块200可以提供穿刺的动力。
如上所述，只要能够提供可更替配件冲力，并将可更替配件锁固到工具主体306上，藉由位于可拆卸容置器308内的电源模块就可以驱动可更替配件，进行想要做的工作。
请参阅图4所示，是依照本发明第三较佳实施例的可携式电源供应器及其配件的示意图。其中，如图4A所示的可携式电源供应器可以藉由如图2所示的电源模块200来提供峰值电流。该可携式电源供应器具有一壳体408，而壳体408内除了容纳设有电源模块200，还在壳体408内的一端容纳设有闪光灯泡406作为警示之用，而另一端则容纳设有紧急灯泡407作为照明之用。除了具有照明及警示的功能之外，该可携式电源供应器还可以具有其它功能。一握柄409是设置位于壳体408的表面上，使得该可携式电源供应器可以易于携带。另外，该壳体408的表面上还设有三个开关401、402、403，其中，开关401是可以作为电源模块200的开或关之用，开关403可以是作为警示或照明的切换之用，开关402可以是作为激活或关闭图2中方块260内电路的运作之用，当激活图2中方块260内电路的运作时，该可携式电源供应器会提供峰值电流，即可以进行需要大负载的工作。在壳体408的表面上设有二插口404、405，其中，该插口404是作为由电源模块200所提供的峰值电流的电源插座，而通过插口405可以与外界电源电性连接，进行充电电源模块200的直流电压源201的工作。
请参阅图4B所示，是汽车电池跨接线的示意图，其中，该汽车电池跨接线411包括二跨接线412、413，跨接线412、413的一端具有突出连接头416，可以插入到插口404中，藉以接收峰值电流，而二鳄鱼夹414、415则是分别设置位于跨接线412、413的另一端，可以分别连接到汽车电池的正极端及负极端。当激活汽车的钥匙在旋转时，会激活引擎的起动器，此时图2中的开关204则会压下，使得电源模块200可以提供足够的电压及电流，能够持续产生火花点火。
请参阅图4C所示，是焊接器配件的示意图，当手在握持握柄423时，会激活触发器422，此时焊接器可以通过插头424接收由图4A中可携式电源供应器所输出的峰值电流，而提供给设置位于壳体421内的时间电流控制电路。当触发器422被间歇性地激活时，峰值电流脉波会输出至电极的尖端，在进行点焊时，会使得电极420的尖端造成局部熔化。
请参阅图4D所示，是焊枪配件的示意图，焊枪430可以通过电线432及插头434接收由图4A中可携式电源供应器所输出的峰值电流，藉以熔化焊料，使得电子组件可以互相接合。
藉由装配上如图4B、图4C及图4D所示的可更替配件，如图4A中的可携式电源供应器会分别变成可携式电池充电器、可携式点焊器或可携式烙铁。然而，可携式电源供应器并不限于上述的用途，只要适当的配件装配到可携式电源供应器的电源插座上之后，该可携式电源供应器又可以用作其它的用途。并且，藉由控制直流电压源及超级电容的能量贮存值，可以调整可携式电源供应器的输出功率及使用时间。
接下来，说明本发明电源模块的一实施例，在图2中的电源模块200可以是由锂电池及超级电容所构成，其中比如是具有八个型号18650的锂电池(半径为18mm，而长度为65mm)，是为2S4P的结构，亦即先将每两个电池为一组进行串联，然后再将此四组电池组进行并联，而每一锂电池比如可以提供3.7伏特的电压，且具有2000mAh的容量及可比较的内电阻，因此直流电压源201可以提供7.4伏特的电压，且具有8000mAh的容量。
另外，电源模块200可以具有六个超级电容，并将此六个超级电容分成两组，每一组包括三个串联的超级电容，其中每一超级电容具有2.5V×200F的容量，而其直径是为50mm，长度是为75mm。在充电时，这两组超级电容组会以并联的方式连接，而在放电时，这些超级电容会短暂地切换至串联连接。利用这个电池模块及如图4B所示的可更替配件，可以提供180A或240A的峰值电流，分别激活2000c.c.及3000c.c.的引擎排气量的汽车，而峰值电流的维持期间可以是介于100ms与500ms之间。在传统汽车电池的电压是为12V的情况下，本实施例的电源模块至少要提供2.16KW到2.88KW的功率，然而如此大的功率是无法单独藉由8000mAh的锂电池组所达成。由于240A的电流输出会相等于8000mAh的电池组的30C的放电率，如此若是单独利用锂电池来充电的话，将会有惨烈的结果。另外，如前所述的电源模块及其壳体总重为1.5Kg，而壳体具有5280ml的体积(150mm×160mm×220mm)。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以至少一较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉此技艺者，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
权利要求
1.一种用以产生各种类型脉冲的电源模块，其特征在于其包括一直流电压源；一开关组件，与该直流电压源电性连接；复数个电容，与该开关组件电性连接，该些电容是并联连接进行充电，而该些电容是通过该开关组件切换至串联连接进行放电；一开关，与该开关组件电性连接，用以切换该开关组件的状态；以及一升压电路，与该直流电压源电性连接，当该些电容通过该开关组件切换至串联连接进行放电时，该升压电路是并联连接于该些电容。
2.根据权利要求1所述的电源模块，其特征在于其还包括一功率调整器，是与该直流电压源电性连接，用以控制该电源模块的输出功率。
3.根据权利要求2所述的电源模块，其特征在于其中所述的功率调整器包括复数个电阻，该些电阻的其中之一是电性连接至该直流电压源；一脉波宽度调整器，与该些电阻电性连接，藉由选择该些电阻的其中之一与该直流电压源电性连接，而控制该脉波宽度调整器的输出；以及一晶体管，该晶体管的闸极是与该脉波宽度调整器电性连接，依照该脉波宽度调整器的输出是藉以决定该晶体管的开启时间及控制该电源模块的输出功率。
4.根据权利要求1所述的电源模块，其特征在于其中所述的直流电压源的结构型态是为一次电池、二次电池、燃料电池、金属空气电池、太阳电池、风能电池及整流后的交流电的其中一种。
5.根据权利要求1所述的电源模块，其特征在于其中所述的开关组件的结构型态是为电磁电驿、固态电驿及螺线管的其中一种。
6.根据权利要求1所述的电源模块，其特征在于其中所述的该些电容的结构型态是为超级电容、极端电容及电双层电容的其中一种。
7.一种用以产生各种类型脉冲的电源模块，其特征在于其包括一直流电压源；一开关组件，与该直流电压源电性连接；复数个电容，与该开关组件电性连接，该些电容是并联连接进行充电，而该些电容是通过该开关组件切换至串联连接进行放电；以及一开关，与该开关组件电性连接，用以切换该开关组件的状态。
8.根据权利要求7所述的电源模块，其特征在于其还包括一功率调整器，是与该直流电压源电性连接，用以控制该电源模块的输出功率。
9.根据权利要求8所述的电源模块，其特征在于其中所述的功率调整器包括复数个电阻，该些电阻的其中之一是电性连接至该直流电压源；一脉波宽度调整器，与该些电阻电性连接，藉由选择该些电阻的其中之一与该直流电压源电性连接，而控制该脉波宽度调整器的输出；以及一晶体管，该晶体管的闸极是与该脉波宽度调整器电性连接，依照该脉波宽度调整器的输出是藉以决定该晶体管的开启时间及控制该电源模块的输出功率。
10.根据权利要求7所述的电源模块，其特征在于其中所述的直流电压源的结构型态是为一次电池、二次电池、燃料电池、金属空气电池、太阳电池、风能电池及整流后的交流电的其中一种。
11.根据权利要求7所述的电源模块，其特征在于其中所述的开关组件的结构型态是为电磁电驿、固态电驿及螺线管的其中一种。
12.根据权利要求7所述的电源模块，其特征在于其中所述的该些电容的结构型态是为超级电容、极端电容及电双层电容的其中一种。
13.一种用以产生各种类型脉冲的电源模块，其特征在于其包括一直流电压源；一第一开关组件，与该直流电压源电性连接；一第二开关组件，与该直流电压源电性连接；复数个电容，与该第一开关组件电性连接，该些电容是并联连接进行充电，而该些电容是通过该第一开关组件切换至串联连接进行放电；一第一开关，电性连接于该第一开关组件与该第二开关组件之间；一第二开关，电性连接于该第一开关组件与该第二开关组件之间；以及一升压电路，与该第二开关组件电性连接；其中藉由切换该第二开关组件能够使该电源模块切换至一第一状态及一第二状态，二者择一，其中在切换至该第一状态下，该升压电路是与该直流电压源电性连接，当该些电容通过该第一开关组件切换至串联连接进行放电时，该升压电路是并联连接于该些电容，该第一开关是通过该第二开关组件与该直流电压源电性连接，用以切换该第一开关组件的状态，而该第二开关与该直流电压源之间是为电性断路；在切换至该第二状态下，该升压电路与该直流电压源之间是为电性断路，该第二开关是通过该第二开关组件与该直流电压源电性连接，用以切换该第一开关组件的状态，而该第一开关与该直流电压源之间是为电性断路。
14.根据权利要求13所述的电源模块，其特征在于其还包括一功率调整器，在切换至该第二状态下，该功率调整器是与该直流电压源电性连接，用以控制该电源模块的输出功率。
15.根据权利要求14所述的电源模块，其特征在于其中所述的功率调整器包括复数个电阻，该些电阻的其中之一是电性连接至该直流电压源；一脉波宽度调整器，与该些电阻电性连接，藉由选择该些电阻的其中之一与该直流电压源电性连接，而控制该脉波宽度调整器的输出；以及一晶体管，该晶体管的闸极是与该脉波宽度调整器电性连接，依照该脉波宽度调整器的输出是藉以决定该晶体管的开启时间及控制该电源模块的输出功率。
16.根据权利要求13所述的电源模块，其特征在于其中所述的直流电压源的结构型态是为一次电池、二次电池、燃料电池、金属空气电池、太阳电池、风能电池及整流后的交流电的其中一种。
17.根据权利要求13所述的电源模块，其特征在于其中所述的第一开关组件的结构型态是为电磁电驿、固态电驿及螺线管的其中一种。
18.根据权利要求13所述的电源模块，其特征在于其中所述的该些电容的结构型态是为超级电容、极端电容及电双层电容的其中一种。
全文摘要
一种用以产生各种类型脉冲的电源模块，包括一直流电压源；一开关组件，与直流电压源电性连接；复数电容，与开关组件电性连接，该些电容并联进行充电，通过开关组件切换至串联进行放电；一开关，与开关组件电性连接，以切换开关组件状态；及一升压电路，与直流电压源电性连接，当该些电容通过开关组件切换至串联进行放电时，升压电路是并联于该些电容。藉电池及超级电容组合可提供脉冲驱动各种多功能工具，藉超级电容可增加电源模块功率输出，当其并联时直流电压源可对超级电容充电，按压下工具触发器时超级电容会切换至串联进行放电。其可使电池数目减少，且控制并联及串联的开关设计简易，可降低成本，以工具主体加上可更替配件及电源模块后，可进行在家或野外的工作与维修。
文档编号H02J7/00GK1549419SQ03130918
公开日2004年11月24日 申请日期2003年5月8日 优先权日2003年5月8日
发明者薛立人, 孙实庆, 钟兴振, 郑仁杰 申请人:友昕科技股份有限公司