專利名稱：變頻定速控制的風(fēng)扇電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型有關(guān)一種變頻定速控制的風(fēng)扇電機(jī)，特別是有關(guān)一種利用一脈沖輸入信號頻率與風(fēng)扇檢測輸出信號頻率作比較后，再經(jīng)由差動正負(fù)端積分線路及差動放大器而改變輸出的電壓Vf值，使該輸出電壓Vf呈平滑波形輸入風(fēng)扇，使風(fēng)扇達(dá)到節(jié)省電能和精確定速，并進(jìn)而延長風(fēng)扇的使用壽命。
傳統(tǒng)散熱風(fēng)扇，在1993年1月2日公告的臺灣地區(qū)專利公告第198511號《溫度速控式直流無刷散熱風(fēng)扇》新型專利案，如


圖1及圖2A至2C所示。
圖1揭示風(fēng)扇速控電路圖；圖2A至2C揭示風(fēng)扇速控電路的輸出波形圖。請參照
圖1所示，該第198511號揭示風(fēng)扇速控電路，當(dāng)電源導(dǎo)通后，經(jīng)由逆壓保護(hù)二極管D1而加至電路與風(fēng)扇無刷電機(jī)上，藉繞組線圈與環(huán)狀永久磁鐵相互感應(yīng)作用使風(fēng)扇葉片開始轉(zhuǎn)動；此時，由直流電機(jī)換向作用點的霍爾效應(yīng)感應(yīng)集成電路IC1，經(jīng)由電阻R3、R2所提供一定的電流和直流電位，可感應(yīng)到風(fēng)扇繞組線圈與環(huán)狀永久磁鐵之間的磁場變化電波。該霍爾效應(yīng)感應(yīng)集成電路IC1輸出正電壓V+及負(fù)電壓V-至驅(qū)動集成電路IC2，該驅(qū)動集成電路IC2將前述二個波形經(jīng)內(nèi)部電壓比較整形處理而得到相同于圖2A所示的F.G，波形，并以此同相電波控制半導(dǎo)體開關(guān)A1及A2所輸出的電波，如圖2B及圖2C所示。利用半導(dǎo)體開關(guān)A1及A2所輸出的電波控制風(fēng)扇電機(jī)繞組L1、L2、L3及L4(繞組線圈)隨磁偶(環(huán)狀永久磁鐵)而產(chǎn)生換向動作。定時電容C1則為驅(qū)動集成電路IC2本身提供扇葉在停止至完全不動后再重新起動的電能，其由霍爾效應(yīng)感應(yīng)集成電路1C1及驅(qū)動集成電路IC2所構(gòu)成的驅(qū)動系統(tǒng)即可使風(fēng)扇運轉(zhuǎn)，并發(fā)出反饋的周期時鐘脈沖信號。IC3(未標(biāo)示)內(nèi)部是由三個運算放大器IC31、IC32及IC33組成，其中該IC31與電阻R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10與溫控變速傳感器Rth組成風(fēng)扇溫控變速的轉(zhuǎn)速與溫度斜率控制電路，藉由該溫控變速傳感器Rth在不同溫度下其電阻值也改變的特性，使溫控變速傳感器Rth與電阻R4所形成的電壓Va也隨溫度變化而改變，其與電阻R9及R10所形成的參考電壓Vref經(jīng)運算放大器IC31運算后，使得Vb電壓變化，晶體管TR2導(dǎo)通電流也產(chǎn)生變化，則風(fēng)扇轉(zhuǎn)速改變而達(dá)到溫控風(fēng)扇變速的目的。然而，該第198511號經(jīng)由驅(qū)動集成電路IC2輸出至繞組L1、L2、L3及L4的波形為方形波，如圖2B及圖2C所示；另外經(jīng)由運算放大器IC31依環(huán)境溫度所輸出的Vb電壓變化，雖使晶體管TR2導(dǎo)通電流產(chǎn)生變化，但該晶體管TR2仍輸出方形波。由于輸入方形波至繞組L1、L2、L3及L4使得風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)隨著方形波發(fā)生急增速或急減速，且無法保持一定的轉(zhuǎn)速，此時風(fēng)扇轉(zhuǎn)速因發(fā)生急速變化而導(dǎo)致晃動，進(jìn)而使風(fēng)扇使用壽命減少。若欲使風(fēng)扇保持在一定轉(zhuǎn)速，僅以該公告第1 98 511號的晶體管TR2及運算放大器IC31組合技術(shù)內(nèi)容，則無法將風(fēng)扇保持在一預(yù)定轉(zhuǎn)速。
另一傳統(tǒng)散熱風(fēng)扇，在1998年2月21日公告的臺灣地區(qū)專利公告第327486號《直流無刷風(fēng)扇波寬調(diào)制控制電路》新型專利案，如圖3及圖4所示，圖3揭示控制電路方塊圖；圖4揭示控制開關(guān)的輸出波形圖。請參照圖3所示，該第327486號揭示該風(fēng)扇控制電路是由一整流電路10、一電壓比較器20及一控制開關(guān)30組成，其中該整流電路10是取得風(fēng)扇40的信號檢測輸出端T所送出的連續(xù)方形波信號，而經(jīng)該整流電路10進(jìn)行方形波信號濾波及整流為一直流電壓后，送入至電壓比較器20的負(fù)相輸入端，該電壓比較器20的正相輸入端與一預(yù)設(shè)的參考電壓連接，以供設(shè)定風(fēng)扇轉(zhuǎn)速的設(shè)定值，該電壓比較器20的輸出端做為控制開關(guān)30的控制信號，而該控制開關(guān)30可為一晶體管或等效的電子開關(guān)，其串接于電源供應(yīng)端Vcc與風(fēng)扇40的電壓輸入端之間，該控制開關(guān)30可使由整流電路10送入的直流電壓與參考電壓Vref比較，若該整流電路10輸出至電壓比較器20的電壓低于參考電壓Vref(風(fēng)扇40的轉(zhuǎn)速較低〕時，該電壓比較器20輸出高電壓，以使控制開關(guān)30開啟接通，而使風(fēng)扇40的轉(zhuǎn)速提高；當(dāng)該風(fēng)扇40的轉(zhuǎn)速超過預(yù)定轉(zhuǎn)速時，該整流電路10輸出電壓超過參考電壓Vref，此時，使得電壓比較器20輸出轉(zhuǎn)變?yōu)榈碗妷海允箍刂崎_關(guān)30關(guān)閉斷路，使該風(fēng)扇40斷電，重復(fù)前述該控制開關(guān)30間歇性啟閉使風(fēng)扇40維持于一固定轉(zhuǎn)速狀態(tài)，而該控制開關(guān)30輸出波形為間歇性啟閉且開啟與關(guān)閉寬度也隨轉(zhuǎn)速高低變化而形成調(diào)制型式，如圖4所示，即為形成一種波寬調(diào)制的轉(zhuǎn)速控制電路。然而，該第327486號輸出波形為間歇性啟閉的方形波，而風(fēng)扇40旋轉(zhuǎn)隨著方形波控制開關(guān)30的啟閉發(fā)生急增速或急減速，且無法保持一定轉(zhuǎn)速，此時風(fēng)扇轉(zhuǎn)速因發(fā)生急速變化而導(dǎo)致晃動，進(jìn)而使風(fēng)扇使用壽命減少。若欲使風(fēng)扇保持在一定轉(zhuǎn)速，僅以該公告第327486號的電壓比較器20及控制開關(guān)30組合技術(shù)內(nèi)容控制電源Vcc，則無法將風(fēng)扇保持在一預(yù)定轉(zhuǎn)速。因此，風(fēng)扇轉(zhuǎn)速增速或減速的過程需要改善，使風(fēng)扇轉(zhuǎn)速平緩地增速或減速，以避免風(fēng)扇發(fā)生急增速或急減速，進(jìn)而能延長風(fēng)扇使用壽命。
本實用新型主要目的是提供一種變頻定速控制的風(fēng)扇電機(jī)，其利用一脈沖輸入信號與風(fēng)扇檢測輸出信號比較后，經(jīng)差動積分電路及差動放大器定速控制風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，使本實用新型具有節(jié)省電能及精確定速的功效，并進(jìn)而增長風(fēng)扇使用壽命。
本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的一種變頻定速控制的風(fēng)扇電機(jī)，其特征在于該風(fēng)扇電機(jī)包含一風(fēng)扇、一脈沖信號輸入、一頻率比較器、一差動積分電路及一差動放大器，其中頻率比較器是由兩個觸發(fā)器及一反相器所組成，由外部提供一脈沖信號(Pulse)接至該頻率比較器的一個觸發(fā)器，及由風(fēng)扇的驅(qū)動回路檢測輸出的轉(zhuǎn)速信號被引拉至該頻率比較器的另一個觸發(fā)器，該頻率比較器在接收該兩個信號頻率之后再分別由該兩個觸發(fā)器各輸出一頻率信號至差動積分電路的兩個輸入端；該差動積分電路包含兩個電阻、一電容器及一電壓比較器，其將檢測出上述輸入頻率的大小，再轉(zhuǎn)換成電壓信號，然后輸入至差動放大器的負(fù)端，并以Vcc分壓在該差動放大器的正端，該差動放大器將正、負(fù)兩端的輸入電壓相加、減而得到風(fēng)扇的輸入端電壓Vf值，也即該輸入風(fēng)扇端的電壓Vf值會隨風(fēng)扇檢測輸出的運轉(zhuǎn)信號而改變，使風(fēng)扇控制在一預(yù)定轉(zhuǎn)速。
其中頻率比較器包含有兩個D觸發(fā)器及一個反相器，該兩個觸發(fā)器的D輸入端都與+5V相接，其兩個Q輸出端則分別接至該反相器的兩個輸入端，該反相器的輸出端直接分別連接至該兩個D觸發(fā)器的兩個清零端。
其中差動積分電路包含有兩個電阻、一個電容器及一個比較器，該兩個電阻分別接至該比較器的兩個正負(fù)輸入端，該電容器則跨接在該比較器的兩個輸入端之間。
其中經(jīng)由差動放大器輸出的電壓波形是呈平滑線性的波形。
本實用新型主要利用一脈沖輸入信號頻率與由風(fēng)扇檢測輸出的轉(zhuǎn)速信號頻率作比較，再經(jīng)由差動積分電路及差動放大器檢測輸出二者頻率差異大小，并轉(zhuǎn)換成電壓信號，再以一預(yù)定電壓Vcc相加或相減，再接至風(fēng)扇的電壓輸入端改變風(fēng)扇的輸入電壓Vf值，且使該風(fēng)扇輸入電壓Vf的電壓波形呈平滑波形，使風(fēng)扇轉(zhuǎn)速平緩地增速或減速，可避免發(fā)生風(fēng)扇轉(zhuǎn)速急增速或急減速，以延長風(fēng)扇使用壽命，并使風(fēng)扇保持在一預(yù)定轉(zhuǎn)速下面結(jié)合較佳實施例和附圖詳細(xì)說明本實用新型的結(jié)構(gòu)特征和優(yōu)點
圖1是臺灣地區(qū)專利公告第198511號的風(fēng)扇速控電路圖。
圖2是臺灣地區(qū)專利公告第198511號的風(fēng)扇速控電路的輸出波形圖。
圖3是臺灣地區(qū)專利公告第327486號的控制電路方塊圖。
圖4是臺灣地區(qū)專利公告第327486號的控制開關(guān)的輸出波形圖。
圖5是本實用新型較佳實施例變頻定速控制電路圖。
圖6是本實用新型較佳實施例方波控制信號、風(fēng)扇檢測輸出信號及輸出至風(fēng)扇的電壓Vf的波形圖。
請參照圖5所示，本實用新型較佳實施例變頻定速控制的風(fēng)扇電機(jī)主要是包含一頻率比較器50、一差動積分電路60及一差動放大器(0P2)70。該頻率比較器50是由觸發(fā)器51、觸發(fā)器52及一反相器53所組成，由外部提供一脈沖信號(Pulse)接至頻率比較器50的觸發(fā)器51，及由風(fēng)扇的驅(qū)動回路檢測輸出的轉(zhuǎn)速信號FG引拉至頻率比較器50的觸發(fā)器52，該頻率比較器50在接收該兩個信號頻率之后再分別由觸發(fā)器51及觸發(fā)器52各輸出一頻率信號至差動積分電路60，該差動積分電路60包含一電阻R1、一電阻R2、一電容器C1及一電壓比較器0P1，其將檢測輸出頻率大小再轉(zhuǎn)換成電壓信號，然后輸入至差動放大器70的負(fù)端，并以Vcc分壓在差動放大器70的正端，該差動放大器70將正、負(fù)兩端的輸入電壓相加、減而得到風(fēng)扇的輸入端電壓Vf值，也即該輸入風(fēng)扇端的電壓Vf值會隨風(fēng)扇檢測輸出的運轉(zhuǎn)信號而改變，使風(fēng)扇80控制在一預(yù)定轉(zhuǎn)速。本實用新型利用輸入一脈沖信號及風(fēng)扇檢測輸出的信號做頻率比較以控制風(fēng)扇80的轉(zhuǎn)速，且同時可使轉(zhuǎn)速形成平緩地增速或減速，因而使風(fēng)扇80在增轉(zhuǎn)速或減轉(zhuǎn)透過程中旋轉(zhuǎn)順暢，以延長風(fēng)扇使用壽命。
請參見圖5及圖6所示，當(dāng)由外部輸入一脈沖控制信號頻率大于由風(fēng)扇檢測輸出信號的頻率，也就是風(fēng)扇轉(zhuǎn)速較慢時，經(jīng)由頻率比較器50比較兩信號頻率之后，會使輸入至差動積分電路60負(fù)端的頻率大于正端，因此差動積分電路60會輸出低電壓至差動放大器70的負(fù)端，并與Vcc分壓在正端的電壓相減，使輸出的電壓Vf呈平滑線性地上升，如圖6的左半部所示。當(dāng)外部輸入一脈沖控制信號頻率小于由風(fēng)扇檢測輸出信號的頻率，也就是風(fēng)扇轉(zhuǎn)速較快時，經(jīng)由頻率比較器50比較兩個信號頻率之后，會使輸入至差動積分電路60正端的頻率大于負(fù)端，因此差動積分電路60會輸出高壓至差動放大器70的負(fù)端，并與Vcc分壓在正端的電壓相減，使風(fēng)扇的輸入電壓Vf呈平滑線性地下降，如圖6的右半部所示。因此無論在風(fēng)扇轉(zhuǎn)速較慢或較快時，供風(fēng)扇輸入的電壓Vf會呈線性平緩地上升或下降，因而使風(fēng)扇80平緩地增速或減速，并使風(fēng)扇80保持在一預(yù)定轉(zhuǎn)速。
根據(jù)本實用新型的變頻定速控制的風(fēng)扇電機(jī)，其主要包含有一頻率比較器、差動積分電路及差動放大器。該變頻定速控制是藉由輸入的脈沖信號和風(fēng)扇檢測輸出的轉(zhuǎn)速信號經(jīng)頻率比較器檢測輸出兩者頻率的差異，再經(jīng)一差動積分電路將頻率差異轉(zhuǎn)換成電壓信號，然后輸入差動放大器的負(fù)端，再和正端的電壓值作電壓差的比較而改變輸出電壓Vf值，且使該供風(fēng)扇使用的電壓Vf的電壓呈平滑線性波形輸入，供風(fēng)扇使用以達(dá)到節(jié)省電能和精確定速，并延長風(fēng)扇使用壽命的目的。
權(quán)利要求1.一種變頻定速控制的風(fēng)扇電機(jī)，其特征在于該風(fēng)扇電機(jī)包含一風(fēng)扇、一脈沖信號輸入、一頻率比較器、一差動積分電路及一差動放大器，其中頻率比較器是由兩個觸發(fā)器及一反相器所組成，由外部提供一脈沖信號(Pulse)接至該頻率比較器的一個觸發(fā)器，及由風(fēng)扇的驅(qū)動回路檢測輸出的轉(zhuǎn)速信號被引拉至該頻率比較器的另一個觸發(fā)器，該頻率比較器在接收該兩個信號頻率之后再分別由該兩個觸發(fā)器各輸出一頻率信號至差動積分電路的兩個輸入端；該差動積分電路包含兩個電阻、一電容器及一電壓比較器，其將檢測出上述輸入頻率的大小，再轉(zhuǎn)換成電壓信號，然后輸入至差動放大器的負(fù)端，并以Vcc分壓在該差動放大器的正端，該差動放大器將正、負(fù)兩端的輸入電壓相加、減而輸出得到風(fēng)扇的輸入端電壓Vf值。
2.如權(quán)利要求1所述的變頻定速控制的風(fēng)扇電機(jī)，其特征在于其中頻率比較器包含有兩個D觸發(fā)器及一個反相器，該兩個觸發(fā)器的D輸入端都與+5V相接，其兩個輸出端則分別接至該反相器的兩個輸入端，該反相器的輸出端直接分別連接至該兩個D觸發(fā)器的兩個清零端。
3.如權(quán)利要求1所述的變頻定連控制的風(fēng)扇電機(jī)，其特征在于其中差動積分電路包含有兩個電阻、一個電容器及一個比較器，該兩個電阻分別接至該比較器的兩個正負(fù)輸入端，該電容器則跨接在該比較器的兩個輸入端之間。
4.如權(quán)利要求1所述的變頻定速控制的風(fēng)扇電機(jī)，其特征在于其中經(jīng)由差動放大器輸出的電壓波形是呈平滑線性的波形。
專利摘要一種變頻定速控制的風(fēng)扇電機(jī),其主要包含一頻率比較器、差動積分電路及差動放大器,該變頻定速控制的風(fēng)扇電機(jī)是將一由外部輸入的脈沖信號頻率及風(fēng)扇檢測輸出的轉(zhuǎn)速信號頻率藉由頻率比較器檢測輸出兩者頻率的差異,再經(jīng)一差動積分電路將頻率差異轉(zhuǎn)換成電壓信號,然后輸入差動放大器的負(fù)端,并與正端的一預(yù)定電壓值作電壓差的比較,以改變輸入到風(fēng)扇輸入端的電壓。
文檔編號F04D27/00GK2471984SQ00257479
公開日2002年1月16日 申請日期2000年11月6日 優(yōu)先權(quán)日2000年11月6日
發(fā)明者蔡南隆, 洪銀樹 申請人:建準(zhǔn)電機(jī)工業(yè)股份有限公司