CN201191805Y - 电风扇多重保护电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型是一种电风扇多重保护电路，包含一中央控制单元、一整流单元、一包含有多交流可控硅晶闸管的速度控制单元以及一操作/指示单元，该中央控制单元可检知出一交流输入电压的准位变化，于零电压准位的时间点才允许该速度控制单元中的交流可控硅晶闸管进行切换作业，藉此降低交流可控硅晶闸管于切换的际产生高反电动势的机会，从而避免交流可控硅晶闸管受高压破坏而损毁，该速度控制单元中的第一交流可控硅晶闸管两端并联有一突波吸收器，藉此消除反电动势，作为各个交流可控硅晶闸管的第二重保护机制，从而避免交流可控硅晶闸管受高压破坏而损毁。
Description
技术领域
本实用新型是关于一种电风扇多重保护电路，尤指一种具有零电压准位切换(Zero-cross switching)功能以及在第一交流可控硅晶闸管两端并联一突波吸收器，藉此保护各交流可控硅晶闸管的电风扇多重保护电路。
背景技术
请参考图5所示，为一应用于电风扇的保护电路，主要包含有一中央控制单元(60)、一整流单元(61)、一包含有多交流可控硅晶闸管(TRIAC)(631)～(633)的速度控制单元(63)、一操作/指示单元(64)等。
该中央控制单元(60)是将设计好的程序烧录于一可编程集成电路而构成，可根据操作者所输入的控制指令而对应驱动速度控制单元(63)中的元件，使电风扇切换于基本的高/中/低/超低四段恒定转速模式以及一自然风模式。
整流单元(61)连接一交流输入电压，将该交流输入电压转换、整流为一稳定的直流电压(如5伏特)，以供给中央控制单元(60)使用。在整流单元(61)中包含有一高压电容、整流二极管、稳压二极管、滤波电容器等元件，以产生稳定直流电压供给各单使用，在整流单元(61)的输入端设置有一突波吸收器(62)。
速度控制单元(63)中主要包含有第一交流可控硅晶闸管(631)、第二交流可控硅晶闸管(632)及第三可控硅晶闸管(633)，各交流可控硅晶闸管(631)～(633)的控制极分别连接中央控制单元(60)的数支输出接脚，由中央控制单元(60)控制是否导通，各交流可控硅晶闸管(631)～(633)的其中一端子则是对应连接风扇马达的线圈，此三颗交流可控硅晶闸管分别控制高/中/低转速。
该操作/指示单元(64)是由多个操作按键及发光二极管(LED)指示灯所构成，各操作按键及LED指示灯连接中央控制单元(50)，操作按键可包含有电源开关、定时开关、模式切换开关、风力强弱开关等，而LED指示灯则可显示目前的操作状态。
前述的电路是用于电风扇的基本控制电路，虽具有基本的操作功能，但却具有下述几点问题：
1.为实现自然风模式，该中央控制单元(60)轮流驱动三颗交流可控硅晶闸管(631)～(633)导通，造成类似大自然风的效果，因为驱动三颗交流可控硅晶闸管(631)～(633)导通、关闭的时间点采取随意方式，因此导通、关闭的时间点可能是恰好落在交流输入电压的任何一点。由于交流可控硅晶闸管(631)～(633)一般的耐压值是在800伏特以下，若是切换时间点落在交流输入电压的最高点(峰值)附近时进行切换，则马达线圈所产生的反电动势往往高达数千伏特，很容易烧毁交流可控硅晶闸管(631)～(633)。
2.为实现超低转速模式(超微风)，该中央控制单元(60)利用分时(TimeSharing)切换方式，控制第三交流可控硅晶闸管(633)的导通时间，进而达到控制功率创造超微风效果，因为第三交流可控硅晶闸管(633)是采断断续续的导通/关闭，风扇马达是只工作于交流输入电压的部分周波数，故造成抖动现象。
3.因为突波吸收器(62)是设置在整流单元(61)的输入端，虽可有效避免电源线插拔时交流输入电压所产生的高电动势，但是就在电路位置上而言，该突波吸收器(62)是位在风扇马达的线圈之前，因此，若线圈有产生高电压的反电动势，该突波吸收器(62)并无法加以消除，因此经常导致交流可控硅晶闸管(631)～(633)损毁。
发明内容
本实用新型主要目的是提供一种电风扇多重保护电路，具有零电压准位切换功能，以确保控制电路中的交流可控硅晶闸管(TRIAC)能在交流工作电压的零准位点进行导通/关闭的切换作业，并将突波吸收器设置在第一交流可控硅晶闸管的两端以降低反电动势的产生。
为达成前述目的，该电风扇控制电路包含有：
一整流单元，是具有连接至一交流输入电压的两交流输入端，利用电容充放电以及半波整流电路、稳压二极管将交流电源转换为稳定直流电源；
一中央控制单元，具有多支输出控制接脚及多支信号输入接脚，该多支信号输入接脚中包含一可检知交流输入电压的电压侦测接脚，该电压侦测接脚串连RC元件接到电源线的其中一端；
一速度控制单元，包含多个交流可控硅晶闸管，各交流可控硅晶闸管具有第一端子、第二端子及控制极，该多控制极对应连接到中央控制单元的多支输出控制接脚，各交流可控硅晶闸管的第一端子连接至一交流电源线的共用线，第二端子是连接风扇马达的各对应线圈，在第一可控硅晶闸管的两端并联一突波吸收器，在其他可控硅晶闸管的两端则并联电容器以防止反电动势破坏交流硅控整流体；
一操作/指示单元，包含多个操作按键及多个指示灯所构成，各操作按键及指示灯是连接中央控制单元。
前述中央控制单元利用电压侦测接脚检知交流输入电压的波形变化，而可得知零电压准位的时间点，当改变电风扇的运作模式时，中央控制单元将对应控制交流可控硅晶闸管执行导通/关闭的切换作业，其中，切换作业会控制在零电压准位处才进行，以降低切换过程中所产生的反电动势，避免交流可控硅晶闸管烧毁。
综上所述，本实用新型利用零电压准位切换的技术，使风扇各段转速模式的切换以及自然风作业模式下，能令各交流可控硅晶闸管于较低的操作电压下进行切换动作，有效降低反电动势的高压；再者，于交流可控硅晶闸管上并联突波吸收器亦可减低风扇线圈所产生的反电动势，避免交流可控硅晶闸管烧毁，而利用电容降压达成超微风模式，是可获得稳定风速及降低马达发出的噪声。
附图说明
图1是本实用新型第一实施例的详细电路图；
图2是本实用新型第二实施例的详细电路图；
图3是本实用新型第三实施例的详细电路图；
图4是本实用新型第四实施例的详细电路图；
图5是现有技术电风扇控制电路方块图。
附图标记说明：
10-中央控制单元；20-整流单元；22-高压电容器；23-降压电容；30-速度控制单元；31a、31b、31c、31d-第一交流可控硅晶闸管；32a、32b、32c、32d-第二交流可控硅晶闸管；33a、33b、33c、33d-第三交流可控硅晶闸管；34c、34d-第四交流可控硅晶闸管；35c、35d-第五交流可控硅晶闸管；36b、36d-摆头控制交流可控硅晶闸管；40-操作/指示单元；51-突波吸收器；52、53、54-保护电容；60-中央控制单元；61-整流单元；62-突波吸收器；63-速度控制单元；631-第一交流可控硅晶闸管；632-第二交流可控硅晶闸管；633-第三交流可控硅晶闸管；64-操作/指示单元。
具体实施方式
请参阅图1所示，本实用新型的交流风扇控制电路主要包含有一中央控制单元(10)、一整流单元(20)、一速度控制单元(30)以及一操作/指示单元(40)。
该中央控制单元(10)是由一可编程集成电路组成，内部除了烧录有一般的电风扇控制程序之外，进一步具有一零相位触发程序。中央控制单元(10)具有多支输出控制接脚(H、M、LO、COM1、COM2、OSC)及信号输入接脚(SEG1～SEG5、SYN)，其中信号输入接脚中是包含一电压侦测接脚(SYN)，电压侦测接脚(SYN)经由一RC电路连接到该交流输入电压的共用线(N)。
该整流单元(20)连接交流电源(AC 220V)的输入端(L、N)，可提供一5伏特的直流电压给中央控制单元(10)使用，该整流单元(20)的两交流输入端是连接一交流输入电压，在两交流输入端之间则串接一高压电容器(22)以及半波整流电路和稽纳稳压二极管以产生一稳定的5伏特直流电压，该高压电容器(22)的其中一端是同时连接一降压电容(23)以及前述电压相位侦测接脚(SYN)，故中央控制单元(10)可随时检知该交流输入电压的即时相位变化。该降压电容(23)的另一端是连接由多个二极管(D1～D3)、电阻(R3、R4)与电容(C3、C6)等元件构成的降压、滤波、稳压电路，以产生5伏特的直流电压。
速度控制单元(30)主要包含第一交流可控硅晶闸管(31a)、第二交流可控硅晶闸管(32a)以及第三交流可控硅晶闸管(33a)，其中，各交流可控硅晶闸管(31a)～(33a)的控制极分别连接中央控制单元(10)的三个输出控制接脚(H、M、LO)，第一交流可控硅晶闸管(31a)的第一端子及第二端子是并联一突波吸收器(51)，而第二、第三交流可控硅晶闸管(32a)(33a)的两端子是并联一保护电容(52)(53)，又每一交流可控硅晶闸管(31a)～(33a)的第一端子是连接交流电源共用线(N)，第二端子是连接至各风扇马达的对应线圈。
操作/指示单元(40)由多个操作按键(SPEED、MODE、TIMER、POWER)及发光二极管(LED1～LED17)指示灯所构成，各操作按键(SPEED、MODE、TIMER、POWER)及LED指示灯是连接中央控制单元(10)，操作按键可包含有电源开关(POWER)、定时开关(TIMER)、模式切换开关(MODE)、风力强弱开关(SPEED)等，而LED指示灯则可显示目前的操作状态。
本实用新型具有基本的风扇控制功能，例如高/中/低/超低四段恒定转速模式以及一自然风模式，而由于中央控制单元(10)可经由该电压侦测接脚(SYN)得知交流输入电压的即时相位变化，因此，在切换不同转速模式时或是操作于自然风模式时，并不会直接立即驱动对应的交流可控硅晶闸管(31a)～(33a)，而是会判断交流输入电压在零电压准位时才进行切换，换句话说，当进行切换动作时，是交流输入电压非常接近零准位时，如此一来可将风扇马达线圈所产生的反电动势降至最低，避免交流可控硅晶闸管(31a)～(33a)受到高压烧毁。
此外，在交流可控硅晶闸管(31a)～(33a)的两端并联突波吸收器(51)或是保护电容(52)(53)之后，亦可吸引交流可控硅晶闸管(31a)～(33a)在切换过程中，线圈所产生的反电动势，由于大部分的高压已经被突波吸收器(51)所消除，故实际在其它交流可控硅晶闸管(32a)(33a)的反电动势已经大幅降低。由此可知，本实用新型可利用突波吸收器(51)对各交流可控硅晶闸管(31a)～(33a)提供吸引反电动势的保护作用。
请参考图2所示，为本实用新型的另一实施例，与前述实施例的差异在于该控制电路是可应用于具有左右摆头功能的电风扇，因此，在速度控制单元(30)中除了原本第一至第三交流可控硅晶闸管(31b)～(33b)以外，额外增加一摆头控制交流可控硅晶闸管(34b)，其控制极连接到中央控制单元(10)的一控制输出接脚(OSC)，并同样在其两端子之间连接一保护电容(54)。操作/指示单元(40)因此对应加入一摆头按键(OSC)。
请参考图3所示，为本实用新型第三实施例的详细电路图，此实施例可适用50Hz或60Hz频率的交流输入电压，使其实现在不同交流频率时，超微风转速约相等的功能，由于交流输入电压是正弦波波形，中央控制单元(10)可通过电压侦测接脚检知正弦波的上升缘到下降缘之间的时间为T，由于频率不同，时间T的长度也会不同，因此中央控制单元(10)可根据T值反算出目前所使用的交流输入电压是何种频率，电源为60Hz时，选择第四交流可控硅晶闸管(34C)动作，电源为50Hz时选择第四、第五交流可控硅晶闸管(34C)(35C)同时动作，达到电源频率变换，超微风档转速可保持一定的功能。
该速度控制单元(30)中针对超低转速模式(超微风)提供更佳的操作方式，故增加两交流可控硅晶闸管(34c)(35c)，两交流可控硅晶闸管(34c)(35c)的控制极分别连接到中央控制单元(10)的两输出控制端(OUT1)(OUT2)，其第一端子是分别连接电感(L2)、(L1)，且各个电感(L2)(L1)的另一端连接一RC并联电路(P1，R21)(P2，P*)，两RC并联电路(P1，R21)(P2，P*)当中的电容(P1)、(P2)是作为降压电容，其分别与交流可控硅晶闸管(35c)(34c)相连接，当交流频率为电源为60Hz时，选择第四交流可控硅晶闸管(34c)动作，电源为50Hz时选择第四、第五交流可控硅晶闸管(34c)(35c)同时动作，由于单独一个电容(P1)在60Hz时产生的容抗与在50Hz时两电容(P1)(P2)因并联所产生的容抗约略相等，所以当频率为50Hz时，让交流可控硅晶闸管(34c)(35c)同时工作，当频率为60Hz时让交流可控硅晶闸管(34c)动作，藉此达到调整转速的目的
本实用新型是利用电容(P1)(P2)在交流情况下具有容抗的效应来达到降压、降转速的目的，因此是属于全频率工作，而现有技术风扇是使用分时(time sharing)工作原理，风扇只有工作在一部分频率，故现有技术风扇手感会有抖动的现象，使用本实用新型的马达与现有技术风扇相比，风速会更为稳定且噪声也会变得非常小。换句话说，本实用新型由于超微风模式是通过电容(P1)、(P2)将交流电源降压，使得马达线圈在比较低的工作电压下工作，因此得到较低的转速，现有技术风扇则因为是分时工作，在全部交流频率中，有一部分频率不工作，因此马达工作状态呈现间断现象，故有抖动及杂音的问题。
请参考图4所示，本实用新型的第四实施例与前述第三实施例的差异在于该速度控制单元(30)是具有控制风扇摆头的功能，因此加入有一摆头控制交流可控硅晶闸管(36d)，该摆头控制交流可控硅晶闸管(36d)的控制极是连接中央控制单元(10)的一控制输出接脚(OSC)。
综上所述，本实用新型利用零电压准位切换的技术，使风扇各段转速模式的切换以及自然风作业模式下，能令各交流可控硅晶闸管于较低的操作电压下进行切换动作，有效降低反电动势的高压；再者，于交流可控硅晶闸管上并联突波吸收器亦可减低风扇线圈所产生的反电动势，避免交流可控硅晶闸管烧毁，而利用电容降压达成超微风模式，是可获得稳定风速及降低马达发出的噪声。
Claims (7)
1.一种电风扇多重保护电路，其特征在于，包含有：
一整流单元，其具有连接至一交流输入电压的两交流输入端，以产生稳定直流电压供给各单元使用；
一中央控制单元，具有多支输出控制接脚及多支信号输入接脚，该多支信号输入接脚中包含一用于检知交流输入电压的电压侦测接脚，该电压侦测接脚连接到该交流输入电压；
一速度控制单元，包含多个交流可控硅晶闸管，各交流可控硅晶闸管具有第一端子、第二端子及控制极，该多个控制极对应连接到中央控制单元的多支输出控制接脚，各交流可控硅晶闸管的第一端子连接到该交流输入电压的共用线上，第二端子是连接风扇马达的各对应线圈；
一操作/指示单元，包含多个操作按键及多个指示灯所构成，各操作按键及指示灯是连接中央控制单元。
2.根据权利要求1所述的电风扇多重保护电路，其特征在于，该速度控制单元中的其中一交流可控硅晶闸管的第一端子及第二端子之间连接一突波吸收器，其它各交流可控硅晶闸管的第一端子及第二端子之间连接有一保护电容。
3.根据权利要求2所述的电风扇多重保护电路，其特征在于，速度控制单元中包含第一交流可控硅晶闸管、第二交流可控硅晶闸管及第三交流可控硅晶闸管，其中第一交流可控硅晶闸管的第一端子及第二端子之间连接该突波吸收器，第二交流可控硅晶闸管及第三交流可控硅晶闸管的第一端子及第二端子之间各连接有该保护电容。
4.根据权利要求3所述的电风扇多重保护电路，其特征在于，该速度控制单元更包含有一可控制电风扇摆头动作的摆头控制交流可控硅晶闸管，其第一端子及第二端子之间连接有一保护电容。
5.根据权利要求3所述的电风扇多重保护电路，其特征在于，该速度控制单元更包含有可控制电风操作于一超低转速模式第四交流可控硅晶闸管与第五交流可控硅晶闸管，其中第四交流可控硅晶闸管与第五交流可控硅晶闸管的第一端子及第二端子之间连接有一保护电容，且第四交流可控硅晶闸管与第五交流可控硅晶闸管的第一端子各连接有一电感，该电感再连接有一RC并联电路。
6.根据权利要求4所述的电风扇多重保护电路，其特征在于，该速度控制单元更包含有可控制电风操作于一超低转速模式第四交流可控硅晶闸管与第五交流可控硅晶闸管，其中第四交流可控硅晶闸管与第五交流可控硅晶闸管的第一端子及第二端子之间连接有一保护电容，且第四交流可控硅晶闸管与第五交流可控硅晶闸管的第一端子各连接有一电感，该电感再连接有一RC并联电路。
7.根据权利要求5或6所述的电风扇多重保护电路，其特征在于，该整流单元包含有高压电容、整流二极管、稳压二极管及滤波电容器。
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20090204 Termination date: 20110415 |