專利名稱：直流無(wú)刷風(fēng)扇馬達(dá)的電源轉(zhuǎn)換電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種直流無(wú)刷風(fēng)扇馬達(dá)的電源轉(zhuǎn)換電路，其特別有關(guān)于電源轉(zhuǎn)換電路將交流電源轉(zhuǎn)換為直流電源供應(yīng)直流無(wú)刷風(fēng)扇馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)電路。
至于傳統(tǒng)直流無(wú)刷風(fēng)扇馬達(dá)則由于具有簡(jiǎn)單的定子架構(gòu)，適用于縮小體積的小型化風(fēng)扇，不但相對(duì)具有提高風(fēng)量的改良設(shè)計(jì)空間，且能降低制造成本。
參見(jiàn)
圖1，為習(xí)用雙相直流無(wú)刷風(fēng)扇馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)電路的電路圖。雙相直流無(wú)刷風(fēng)扇馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)電路包含第一線圈繞組L1、第二線圈繞組L2、第一晶體管Q1、第二晶體管Q2、五個(gè)電阻R1、R2、R3、R4、R5、一霍爾元件IC1、一驅(qū)動(dòng)元件IC2及一電容C1。由該霍爾元件IC1偵測(cè)轉(zhuǎn)子的永久磁鐵的磁極變化形成微弱的霍爾電壓，將該霍爾電壓經(jīng)驅(qū)動(dòng)元件放大，由輸出端01及02產(chǎn)生交替變化的方波信號(hào)，輸出至第一晶體管Q1及第二晶體管Q2，藉該第一晶體管Q1及第二晶體管Q2產(chǎn)生開(kāi)關(guān)作動(dòng)及交替改變電流方向，以便繞阻激磁驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。
參見(jiàn)圖2、為習(xí)用單相直流無(wú)刷風(fēng)扇馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)電路的電路圖。單相直流無(wú)刷風(fēng)扇馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路包含一線圈繞組L1、四個(gè)晶體管Q1、Q2、Q3、Q4、五個(gè)電阻R1、R2、R3、R4、R5、一霍爾元件IC1、一驅(qū)動(dòng)元件IC2及一電容C1。由該霍爾元件IC1偵測(cè)轉(zhuǎn)子的永久磁鐵的磁極變化形成微弱的霍爾電壓，將該霍爾電壓輸出至驅(qū)動(dòng)元件IC2并加以放大，由輸出端O1及O2產(chǎn)生交替變化的方波信號(hào)。該信號(hào)經(jīng)晶體管Q1、Q2、Q3、Q4所組成的橋式馬達(dá)繞阻驅(qū)動(dòng)電路，產(chǎn)生開(kāi)關(guān)作動(dòng)及交替改變電流方向，以便激磁驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。
上述雙相或單相直流無(wú)刷風(fēng)扇馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)電路雖然具有縮小體積、構(gòu)造簡(jiǎn)單、制造成本低等優(yōu)點(diǎn)，但是其僅適用在低直流電壓下操作，因此其應(yīng)用范圍受到電壓限制，換言之，傳統(tǒng)直流無(wú)刷風(fēng)扇馬達(dá)不適用于AC高電壓。若將直流無(wú)刷風(fēng)扇馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)電路適當(dāng)改良，使其能應(yīng)用于一般交流電源，如此風(fēng)扇不但具有縮小體積、構(gòu)造簡(jiǎn)單、制造成本低之外，且具有擴(kuò)大適用電壓范圍。
本實(shí)用新型次要目的是提供一種直流無(wú)刷風(fēng)扇馬達(dá)的電源轉(zhuǎn)換電路，其利用電源轉(zhuǎn)換電路將交流電源轉(zhuǎn)換為直流電源，該電源轉(zhuǎn)換電路包含一整流電路、一電源平滑電路及一低壓電源穩(wěn)壓電路供應(yīng)直流電源至直流無(wú)刷風(fēng)扇馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)電路，使本實(shí)用新型具有穩(wěn)定作動(dòng)的功效。
本實(shí)用新型通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)一種直流無(wú)刷風(fēng)扇馬達(dá)的電源轉(zhuǎn)換電路，其特征是該電源轉(zhuǎn)換電路包括一整流電路、一電源平滑電路、一低壓電源穩(wěn)壓電路；該整流電路將外部輸入的交流電源電壓整流為脈動(dòng)的直流電壓至馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路，該電源平滑電路適當(dāng)減緩自該整流電路輸出脈動(dòng)直流電壓的電壓急據(jù)變化，并減少脈動(dòng)電壓準(zhǔn)位完全歸零的周期時(shí)間及將平滑脈動(dòng)直流電壓連接至馬達(dá)線圈繞組；該低壓電源穩(wěn)壓電路將該整流電路輸出的脈動(dòng)直流電壓適當(dāng)穩(wěn)定在一低電壓準(zhǔn)位后輸出至馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路。其中該整流電路包含一二極管。
該電源平滑電路是由一二極管及一電容組成。
該低壓電源穩(wěn)壓電路是由四個(gè)電阻、一電容、一齊納二極管組成。
該電源轉(zhuǎn)換電路與雙相直流無(wú)刷風(fēng)扇馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路相連。
該電源轉(zhuǎn)換電路與單相直流無(wú)刷風(fēng)扇馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路相連。
該驅(qū)動(dòng)電路包含二恒流電路及二開(kāi)關(guān)電路分別連接至單相線圈繞組的兩端。
該恒流電路是由一場(chǎng)效晶體管、一二極管、一電阻及一電容組成。
該開(kāi)關(guān)電路是由二電阻及一場(chǎng)效晶體管組成。
由于本實(shí)用新型利用電源轉(zhuǎn)換電路將高電壓交流電源轉(zhuǎn)換為直流電源供應(yīng)直流無(wú)刷風(fēng)扇馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)電路，則提升和擴(kuò)大適用電壓范圍的功效，又該電源轉(zhuǎn)換電路包含一整流電路、一電源平滑電路及一低壓電源穩(wěn)壓電路供應(yīng)直流電源至直流無(wú)刷風(fēng)扇馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)電路，而使本實(shí)用新型具有穩(wěn)定作動(dòng)的功效。
圖2、為習(xí)用單相直流無(wú)刷風(fēng)扇馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路的電路圖。
圖3、為本實(shí)用新型直流無(wú)刷風(fēng)扇馬達(dá)電源轉(zhuǎn)換電路的架構(gòu)方塊圖。
圖4、為本實(shí)用新型第一較佳實(shí)施例的直流無(wú)刷風(fēng)扇馬達(dá)的電源轉(zhuǎn)換電路應(yīng)用于雙相直流無(wú)刷風(fēng)扇馬達(dá)的電路圖。
圖5、為本實(shí)用新型較佳實(shí)施例的直流無(wú)刷風(fēng)扇馬達(dá)的電源轉(zhuǎn)換電路的各節(jié)點(diǎn)的準(zhǔn)位波形圖。其中A為本實(shí)用新型交流電源的準(zhǔn)位波形圖。
B為本實(shí)用新型經(jīng)整流的節(jié)點(diǎn)Vctlr的準(zhǔn)位波形圖。
C為本實(shí)用新型經(jīng)平滑處理的節(jié)點(diǎn)Vcoil的準(zhǔn)位波形圖。
D為本實(shí)用新型經(jīng)線圈繞組的節(jié)點(diǎn)Vout的準(zhǔn)位波形圖。
E為本實(shí)用新型驅(qū)動(dòng)元件輸出的節(jié)點(diǎn)Vo2的準(zhǔn)位波形圖。
F為本實(shí)用新型經(jīng)穩(wěn)壓處理的節(jié)點(diǎn)Vcc的準(zhǔn)位波形圖。
圖6、為本實(shí)用新型第二較佳實(shí)施例的直流無(wú)刷風(fēng)扇馬達(dá)的電源轉(zhuǎn)換電路應(yīng)用于單相直流無(wú)刷風(fēng)扇馬達(dá)的電路圖。
本實(shí)用新型的電源轉(zhuǎn)換電路應(yīng)用于雙相或單相直流無(wú)刷風(fēng)扇馬達(dá)，利用第一及第二較佳實(shí)施例予以適當(dāng)實(shí)施。
參見(jiàn)圖3、為本實(shí)用新型直流無(wú)刷風(fēng)扇馬達(dá)的電源轉(zhuǎn)換電路的架構(gòu)方塊圖。該電源轉(zhuǎn)換電路10連接于風(fēng)扇馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)電路1，該電源轉(zhuǎn)換電路10包含一整流電路11、一電源平滑電路12及一低壓電源穩(wěn)壓電路13，該電源轉(zhuǎn)換電路10將交流電源轉(zhuǎn)換為直流電源供應(yīng)至直流無(wú)刷風(fēng)扇馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路1，該整流電路11將外部輸入的交流電源電壓整流為脈動(dòng)的直流電壓，以提供馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路所需的直流電源。該整流電路11輸出脈動(dòng)直流電壓經(jīng)該電源平滑電路12適當(dāng)減緩電壓急據(jù)變化，并減少脈動(dòng)電壓準(zhǔn)位完全歸零的周期時(shí)間，電源平滑程度則依馬達(dá)特性微量調(diào)整。由驅(qū)動(dòng)IC所構(gòu)成的驅(qū)動(dòng)電路為復(fù)雜的積體電路，其需要更穩(wěn)定的工作電壓以確保驅(qū)動(dòng)IC穩(wěn)定作動(dòng)，因此該整流電路11輸出脈動(dòng)直流電壓須經(jīng)該低壓電源穩(wěn)壓電路13穩(wěn)壓后，再輸出至驅(qū)動(dòng)電路1。
參見(jiàn)圖4、為本實(shí)用新型第一較佳實(shí)施例的直流無(wú)刷風(fēng)扇馬達(dá)的電源轉(zhuǎn)換電路應(yīng)用于雙相直流無(wú)刷風(fēng)扇馬達(dá)的電路圖。
參見(jiàn)圖5、為本實(shí)用新型較佳實(shí)施例的直流無(wú)刷風(fēng)扇馬達(dá)的電源轉(zhuǎn)換電路的各節(jié)點(diǎn)的準(zhǔn)位波形圖。
參見(jiàn)圖4、為本實(shí)用新型第一較佳實(shí)施例，雙相直流無(wú)刷風(fēng)扇馬達(dá)的電源轉(zhuǎn)換電路一部分相對(duì)應(yīng)設(shè)置于習(xí)用雙相直流馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路1，因而在元件相同部分采用相同圖標(biāo)示，以易于了解本實(shí)用新型較佳實(shí)施例與習(xí)用之間差異，第一較佳實(shí)施例的部分技術(shù)內(nèi)容已揭示于圖1的習(xí)用說(shuō)明內(nèi)容，于此并入?yún)⒖?，不予詳?xì)贅述。
參見(jiàn)圖4所示，雙相直流無(wú)刷風(fēng)扇馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路1連接一電源轉(zhuǎn)換電路10，該電源轉(zhuǎn)換電路10包含一整流電路11、一電源平滑電路12及一低壓電源穩(wěn)壓電路13；該整流電路11包含一二極管D1由AC交流電源輸入端進(jìn)行半波整流成直流脈動(dòng)電壓Vctlr，以供應(yīng)霍爾元件IC1、驅(qū)動(dòng)元件IC2及馬達(dá)線圈繞組L1、L2激磁所需的直流電源電壓。圖5中的A揭示交流電源的準(zhǔn)位波形圖；圖5中的B揭示經(jīng)整流的節(jié)點(diǎn)Vctlr的準(zhǔn)位波形圖；圖5中的C揭示經(jīng)平滑處理的節(jié)點(diǎn)Vcoil的準(zhǔn)位波形圖。
該電源平滑電路12是由一二極管D2及一電容C2組成，該整流電路11輸出直流電源的脈動(dòng)直流電壓，經(jīng)該電容C2濾波該脈動(dòng)直流電壓，使該脈動(dòng)直流電壓的半波周期的零準(zhǔn)位經(jīng)電容C2放電獲得提升，形成平滑的脈動(dòng)直流電壓Vcoil(如圖5中的C所示)。
該平滑的脈動(dòng)直流電壓Vcoil減少半波周期歸零準(zhǔn)位，如此在負(fù)半波周期不會(huì)完全泄放，以緩和繞阻的脈動(dòng)激磁電流的劇烈變化，以避免發(fā)生激磁電流劇烈變化所引起的電氣抖動(dòng)噪音。此外，該二極管D2具有逆向高阻抗特性，以阻止平滑后的較高脈動(dòng)直流電壓Vcoil逆向流入節(jié)點(diǎn)Vctlr，該二極管D2用以隔離兩個(gè)節(jié)點(diǎn)Vcoil與Vctlr之間，以維持節(jié)點(diǎn)Vctlr較低直流準(zhǔn)位。以便于提供較低直流準(zhǔn)位電壓供霍爾元件IC1及馬達(dá)驅(qū)動(dòng)元件IC2使用。
參見(jiàn)圖4、該低壓電源穩(wěn)壓電路13是由四個(gè)電阻R5、R6、R7、R8、一電容C1、一齊納二極管ZD1組成。該四個(gè)電阻R5、R6、R7、R8組成壓降電路，對(duì)由該整流電路11輸出的脈動(dòng)直流高電壓進(jìn)行壓降，同時(shí)該四個(gè)電阻R5、R6、R7、R8與電容C1組成濾波電路，以平滑電壓形成節(jié)點(diǎn)Vcc的準(zhǔn)位波形(如圖5中F所示)。該齊納二極管ZD1則具有穩(wěn)壓作用，將節(jié)點(diǎn)Vcc的準(zhǔn)位穩(wěn)定在一預(yù)定的直流準(zhǔn)位，用以供應(yīng)霍爾元件IC1及馬達(dá)驅(qū)動(dòng)元件IC2使用。
圖5中D、為經(jīng)繞阻的節(jié)點(diǎn)Vout的準(zhǔn)位波形圖；圖5中E、為驅(qū)動(dòng)元件輸出的節(jié)點(diǎn)Vo2的準(zhǔn)位波形圖。
該低壓電源穩(wěn)壓電路13供應(yīng)穩(wěn)定的直流電壓準(zhǔn)位至霍爾元件IC1及驅(qū)動(dòng)元件IC2；該驅(qū)動(dòng)元件IC2輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)至晶體管Q1及Q2，例如節(jié)點(diǎn)Vo2輸出電壓準(zhǔn)位波形(如圖5中E所示)，其周以驅(qū)動(dòng)馬達(dá)線圈繞組L1及L2。例如由該驅(qū)動(dòng)元件IC2輸出方波信號(hào)至晶體管Q1，藉由該晶體管Q1的穩(wěn)定開(kāi)關(guān)作用驅(qū)動(dòng)馬達(dá)線圈繞組L1，此時(shí)該繞阻線圈L1輸出方波如節(jié)點(diǎn)Vout準(zhǔn)位(如圖5中D所示)。
參見(jiàn)圖5中D所示，節(jié)點(diǎn)Vout準(zhǔn)位顯示馬達(dá)線圈繞組受到脈動(dòng)電源準(zhǔn)位的影響呈現(xiàn)斷續(xù)截波現(xiàn)象，但此現(xiàn)象不影響馬達(dá)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，該斷續(xù)截波現(xiàn)象即降低馬達(dá)的輸入電功率的平均功率。因此，馬達(dá)僅需要低繞組或低匝數(shù)的線圈繞組，隨線圈繞組的匝數(shù)降低，馬達(dá)定子的厚度亦降低，如此馬達(dá)不但適用于交流電，同時(shí)也減少馬達(dá)厚度而適用于小型馬達(dá)。
參見(jiàn)圖6、為本實(shí)用新型第二較佳實(shí)施例單相直流無(wú)刷風(fēng)扇馬達(dá)的電源轉(zhuǎn)換電路相對(duì)應(yīng)設(shè)置在習(xí)用單相直流馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路及第一較佳實(shí)施例交流電源轉(zhuǎn)換電路元件，因而在元件相同部分采用相同圖號(hào)標(biāo)示，以便了解本實(shí)用新型較佳實(shí)施例與習(xí)用之間差異。第二較佳實(shí)施例的部分技術(shù)內(nèi)容已揭示于圖2的習(xí)用單相直流無(wú)刷馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)電路及圖4的交流電源轉(zhuǎn)換電路說(shuō)明內(nèi)容，于此并入?yún)⒖?，不予詳?xì)贅述。
參見(jiàn)圖6、第二較佳實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)電路1’包含二恒流電路及二開(kāi)關(guān)電路分別供應(yīng)線圈繞組L1的兩端a及b。其中場(chǎng)效晶體管Q1、二極管D3、電阻R9、電容C3組成第一恒流電路；場(chǎng)效晶體管Q2、二極管D4、電阻R10、電容C4組成第二恒流電路；電阻R1、R3、場(chǎng)效晶體管Q3組成第一開(kāi)關(guān)電路，電阻R2、R4、場(chǎng)效晶體管Q4組成第二開(kāi)關(guān)電路；驅(qū)動(dòng)元件IC2輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)至場(chǎng)效晶體管Q3及Q4，以控制該場(chǎng)效晶體管Q3及Q4交替開(kāi)關(guān)作用，在馬達(dá)線圈繞組L1兩端a及b形成電壓準(zhǔn)位變化。
該驅(qū)動(dòng)元件IC2控制該場(chǎng)效晶體管Q3及Q4交替開(kāi)關(guān)作用的作動(dòng)舉例說(shuō)明如下。晶體管Q3在開(kāi)啟狀態(tài)下，在該晶體管Q3的吸極(Drain)及源極(Source)呈導(dǎo)通狀態(tài)，使線圈繞組L1的一端a呈低準(zhǔn)位，此時(shí)通過(guò)一二極管D5的電流導(dǎo)致晶體管Q1的閘極的準(zhǔn)位低于源極約0.7V，在晶體管Q1的閘極因反向偏壓轉(zhuǎn)態(tài)形成關(guān)閉狀態(tài)；同時(shí)晶體管Q4在關(guān)閉狀態(tài)下，在該晶體管Q4的吸極(Drain)及源極(Source)呈導(dǎo)通狀態(tài)，使線圈繞組L1的一端b呈高準(zhǔn)位，此時(shí)晶體管Q4截止而沒(méi)有電流通過(guò)二極管D6，通過(guò)二極管D4及電阻R10的順向電流促使該晶體管Q4的閘極導(dǎo)通。
簡(jiǎn)而言之，此時(shí)晶體管Q1及Q4形成關(guān)閉狀態(tài)，晶體管Q2及Q4則形成開(kāi)啟狀態(tài)。自該電源平滑電路12的平滑脈動(dòng)直流電壓Vcoil先通過(guò)晶體管Q2的吸極及源極，自線圈繞組L1的b端流入，再由a端流出，最后通過(guò)晶體管Q3的吸極及源極回到接地，完成馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)的一個(gè)工作周期。相對(duì)的，馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)的另一個(gè)工作周期則晶體管Q1、Q2、Q3、Q4呈與前述動(dòng)作相反的開(kāi)啟及關(guān)閉狀態(tài)。
權(quán)利要求1.一種直流無(wú)刷風(fēng)扇馬達(dá)的電源轉(zhuǎn)換電路，其特征是該電源轉(zhuǎn)換電路包括一整流電路、一電源平滑電路、一低壓電源穩(wěn)壓電路；該整流電路將外部輸入的交流電源電壓整流為脈動(dòng)的直流電壓至馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路，該電源平滑電路適當(dāng)減緩自該整流電路輸出脈動(dòng)直流電壓的電壓急據(jù)變化，并減少脈動(dòng)電壓準(zhǔn)位完全歸零的周期時(shí)間及將平滑脈動(dòng)直流電壓連接至馬達(dá)線圈繞組；該低壓電源穩(wěn)壓電路將該整流電路輸出的脈動(dòng)直流電壓適當(dāng)穩(wěn)定在一低電壓準(zhǔn)位后輸出至馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流無(wú)刷風(fēng)扇馬達(dá)的電源轉(zhuǎn)換電路，其特征是該整流電路包含一二極管。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流無(wú)刷風(fēng)扇馬達(dá)的電源轉(zhuǎn)換電路，其特征是該電源平滑電路是由一二極管及一電容組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流無(wú)刷風(fēng)扇馬達(dá)的電源轉(zhuǎn)換電路，其特征是該低壓電源穩(wěn)壓電路是由四個(gè)電阻、一電容、一齊納二極管組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流無(wú)刷風(fēng)扇馬達(dá)的電源轉(zhuǎn)換電路，其特征是該電源轉(zhuǎn)換電路與雙相直流無(wú)刷風(fēng)扇馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流無(wú)刷風(fēng)扇馬達(dá)的電源轉(zhuǎn)換電路，其特征是該電源轉(zhuǎn)換電路與單相直流無(wú)刷風(fēng)扇馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路相連。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的直流無(wú)刷風(fēng)扇馬達(dá)的電源轉(zhuǎn)換電路，其特征是該驅(qū)動(dòng)電路包含二恒流電路及二開(kāi)關(guān)電路分別連接至單相線圈繞組的兩端。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的直流無(wú)刷風(fēng)扇馬達(dá)的電源轉(zhuǎn)換電路，其特征是該恒流電路是由一場(chǎng)效晶體管、一二極管、一電阻及一電容組成。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的直流無(wú)刷風(fēng)扇馬達(dá)的電源轉(zhuǎn)換電路，其特征是該開(kāi)關(guān)電路是由二電阻及一場(chǎng)效晶體管組成。
專利摘要一種直流無(wú)刷風(fēng)扇馬達(dá)的電源轉(zhuǎn)換電路，其特征是該電源轉(zhuǎn)換電路包括一整流電路、一電源平滑電路、一低壓電源穩(wěn)壓電路；該整流電路將外部輸入的交流電源電壓整流為脈動(dòng)的直流電壓至馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路，該電源平滑電路適當(dāng)減緩自該整流電路輸出脈動(dòng)直流電壓的電壓急據(jù)變化，并減少脈動(dòng)電壓準(zhǔn)位完全歸零的周期時(shí)間及將平滑脈動(dòng)直流電壓連接至馬達(dá)線圈繞組；該低壓電源穩(wěn)壓電路將該整流電路輸出的脈動(dòng)直流電壓適當(dāng)穩(wěn)定在一低電壓準(zhǔn)位后輸出至馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路。
文檔編號(hào)H02P6/08GK2535973SQ02230309
公開(kāi)日2003年2月12日 申請(qǐng)日期2002年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月29日
發(fā)明者洪銀樹(shù), 呂英雅 申請(qǐng)人:建準(zhǔn)電機(jī)工業(yè)股份有限公司