本發(fā)明涉及一種離子產生裝置，特別是關于一種利用數位方式產生控制信號以驅動變壓器產生高周波的正離子或負離子的離子產生裝置。

背景技術：

目前，現有的離子產生裝置大略包含下列幾種架構，分別說明如下：

類比IC RC震蕩PWM產生器為主頻的類比電路，其為交流高頻升壓模式，如圖8所示。其中，此電路每個震蕩波的中產生的離子電性都是固定的無法改變，也無法在數個震蕩波之中選擇想要的離子電性。同時沒有短路保護電路設計，漏電時無法立刻中斷高壓放電，因此具有相當高的危險性。

MCU數位電路諧振為主，其為交流高頻升壓模式，如圖9所示。其中，此電路每個震蕩波之中產生的離子電性都是固定的無法改變，也無法在數個諧振波之中選擇想要的離子電性。有些MCU設計有短路保護電路設計，漏電時可立刻中斷高壓放電，但由于偵測回路采用類比方式，其反應速度慢且沒有除錯能力，容易誤判導致誤報異常。

低頻類比IC RC震蕩PWM產生器為主頻的類比電路，其為2HZ到20HZ的升壓模式，如圖10所示。其中，此電路每個震蕩波之中產生的離子電性都是固定的無法改變，也無法在數個震蕩波之中選擇想要的離子電性，并且功率損失較大，變壓器容易發(fā)熱毀壞。同時沒有短路保護電路設計，漏電時無法立刻中斷高壓放電，因此具有相當高的危險性。

MCU數位電路諧振為主，其為交流低頻(2HZ到20HZ)的升壓模式，如圖11所示。每個低頻(2HZ到20HZ)波之中產生的離子電性都是固定的無法改變，也無法在數個低頻(2HZ到20HZ)波之中選擇想要的離子電性。有些MCU設計有短路保護電路設計，漏電時可立刻中斷高壓放電，但由于偵測回路采用類比方式，其反應速度慢且沒有除錯能力，容易誤判導致誤報異常。

類比IC RC震蕩PWM產生器為主頻的類比電路，其藉由交流高頻升壓后再次倍壓變成直流模式，如圖12所示。其中，倍壓電路成本高需要多組高壓電容與高壓二極體，由數個諧振波之中利用倍壓電路產生的離子電性都是固定的無法改變，若同時使用2組時，雖然可以數個諧振波之中利用倍壓電路簡易的選擇想要的離子電性，使eV-eV+交互切換，但成本增加約3倍。同時，沒有短路保護電路設計，漏電時無法立刻中斷高壓放電，因此具有相當高的危險性。另外，由于多級倍壓之故，輸出效率大約 50％左右，效率極差，并且輸出功率無法很大，都被電容限流。

MCU數位電路諧振為主，其藉由交流高頻升壓后再次倍壓變成直流模式，如圖13所示。其中，倍壓電路成本高需要多組高壓電容與高壓二極體，由數個諧振波之中利用倍壓電路產生的離子電性都是固定的無法改變，若同時使用2組時，雖然可以數個諧振波之中利用倍壓電路簡易的選擇想要的離子電性，使eV-eV+交互切換，但成本增加約3倍。另外，由于多級倍壓之故，輸出效率大約50％左右，效率極差，并且輸出功率無法很大，都被電容限流。有些MCU設計有短路保護電路設計，漏電時可立刻中斷高壓放電，但由于偵測回路采用類比方式，其反應速度慢且沒有除錯能力，容易誤判導致誤報異常。

因此，為解決上述問題，對于原有離子產生裝置的設計加以改良，使得其操作當中能選擇想要產生的離子電性，并且有效解決現有裝置所會產生的缺陷，藉此提升整體操作的效率。

技術實現要素：

有鑒于上述現有技藝的問題，本發(fā)明的目的就是在提供一種數位高周波離子產生裝置，以解決一般離子產生裝置無法選擇產生離子電性的問題，并具有保護此離子產生裝置的設計。

根據本發(fā)明的一目的，提出一種數位高周波離子產生裝置，其包含編譯器、驅動回路以及保護回路。其中，編譯器包含產生高周波的正離子脈沖信號及負離子脈沖信號的時脈產生器；以及進行操作指令的編程的微處理器，將欲產生的離子種類及離子濃度，藉由編程程式轉換為數位驅動信號，此數位驅動信號結合正離子脈沖信號及負離子脈沖信號。驅動回路包含連接于微處理器，接收數位驅動信號的驅動裝置；連接于驅動裝置的功率開關，由驅動裝置控制功率開關的導通與截止，藉此控制導通的電壓，依照正離子脈沖信號及負離子脈沖信號產生正極性電壓或負極性電壓；以及連接于驅動裝置及功率開關的高壓變壓器，藉由正極性電壓及負極性電壓施加于高壓放電針，由高壓放電針產生電暈放電，產生正離子或負離子。連接于微處理器并包含離子感應天線的保護回路，偵測產生的正離子或負離子的離子濃度，再利用類比至數位轉換器將離子種類及離子濃度轉換成數位偵測信號，在數位偵測信號超過或低于預設范圍時，產生斷電信號以中止繼續(xù)施加電壓進行放電。

較佳者，正離子脈沖信號及負離子脈沖信號的頻率可為20KHz至150KHz。

較佳者，數位驅動信號可為連續(xù)產生正離子的正離子脈沖信號或連續(xù)產生負離子的負離子脈沖信號。

較佳者，數位驅動信號可為交替產生正離子及負離子的正離子脈沖信號與負離子脈沖信號的組合。

較佳者，保護回路可包含回授電容及多個回授電阻，多個回授電阻串聯于感應天線，回授電容與多個回授電阻中的一并聯并連接于微處理器。

承上所述，依本發(fā)明的數位高周波離子產生裝置，其可具有一或多個下述優(yōu)點：

(1)此數位高周波離子產生裝置能隨著程式改變產生的離子電性，或者在多個震蕩波中選擇想要的離子電性，提高裝置的實用性，且提高裝置的轉換效率。

(2)此數位高周波離子產生裝置能減少材料的使用，避免設置額外的倍壓電路，因而產生較高的零件成本，同時也能減少整體裝置的體積。

(3)此數位高周波離子產生裝置能偵測離子濃度，轉換成數位偵測信號，并經由程式分析迅速的判斷數位高周波離子產生裝置是否發(fā)生異常，進而提升裝置的安全性及準確性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的數位高周波離子產生裝置的框圖。

圖2為本發(fā)明的編譯器的示意圖。

圖3為本發(fā)明的編譯器編程的實施例的示意圖。

圖4為本發(fā)明的編譯器編程的另一實施例的示意圖。

圖5為本發(fā)明的驅動回路的實施例的示意圖。

圖6為本發(fā)明的保護回路的實施例的示意圖。

圖7為本發(fā)明的操作界面的實施例的示意圖。

圖8至圖13為現有的離子產生裝置的示意圖。

符號說明：

10、11：編譯器

20、21：驅動回路

30、31：保護回路

40：電源供應器

41a：主電源電壓

41b：驅動晶片電源電壓

50：離子

60：操作界面

100、110：時脈產生器

101、111：微處理器

112：數位編程信號

113：正離子發(fā)射波型

114：負離子發(fā)射波型

115～124：波型

125、126：連續(xù)發(fā)射波型

200：驅動裝置

201：功率開關

202、218：高壓變壓器

211：第一驅動晶片

211a：第一驅動晶片電容

211b：第一驅動晶片整流器

211c：第一高端驅動電容

212：第二驅動晶片

212a：第二驅動晶片電容

212b：第二驅動晶片整流器

212c：第二高端驅動電容

213：第一功率開關

214：第二功率開關

215：第三功率開關

216：第四功率開關

217：共振電容

219：高壓放電針

220：對地環(huán)

300、310：感應天線

311～315：回授電阻

316：回授電容

317、318：類比信號波型

319、320：數位偵測信號

600～602：設定選鈕

603：顯示燈號

604：顯示屏幕

n1～n7：節(jié)點

具體實施方式

為利貴審查委員了解本發(fā)明的技術特征、內容與優(yōu)點及其所能達成的功效，現將本發(fā)明配合附圖，并以實施例的表達形式詳細說明如下，而其中所使用的圖式，其主旨僅為示意及輔助說明書之用，未必為本發(fā)明實施后的真實比例與精準配置，故不應就所附的圖式的比例與配置關系解讀、局限本發(fā)明于實際實施上的權利范圍，合先敘明。

請參閱圖1，其為本發(fā)明的數位高周波離子產生裝置的框圖。如圖所示，數位高周波離子產生裝置包含編譯器10、驅動回路20、保護回路30以及電源供應器40。其中，電源供應器40可提供編譯器10及驅動回路20的電力，并且提供施加至變壓器的電壓。編譯器10包含時脈產生器100及微處理器101，時脈產生器100可以產生高周波(20KHz～150KHz)的震蕩波型。且產生正離子及產生負離子的控制信號，分別為正離子脈沖信號及負離子脈沖信號。微處理器101接受使用者的操作指令，將想要產生的離子種類及離子濃度，藉由微處理器101當中的編程程式，將正離子脈沖信號及負離子脈沖信號編程結合成為一個數位驅動信號。此數位驅動信號包含了產生正離子及負離子的震蕩波型，驅動回路20依照此數位驅動信號來產生對應的正離子或負離子。此數位驅動信號可全部為正離子脈沖信號或者全部是負離子脈沖信號，亦可為正離子與負離子交替產生的脈沖信號。

驅動回路20包含了驅動裝置200、功率開關201以及高壓變壓器202。其中，驅動裝置200可包含驅動晶片、驅動晶片整流器及驅動晶片電容等。驅動裝置的驅動端可連接功率開關201，功率開關201則連接至高壓變壓器202的感應線圈。驅動裝置200接收了編譯器10的微處理器101傳送的數位驅動信號后，依照信號控制功率開關201的導通或截止。功率開關201的導通與否則決定施加至高壓變壓器202的導通電壓。在此，由于數位驅動信號包含正離子脈沖信號及負離子脈沖信號，因此施加至高壓變壓器202的電壓也會有正極性電壓及負極性電壓。高壓變壓器202在施加正極性電壓時產生正離子，在施加負極性電壓時產生負離子，依照數位驅動信號即可選擇產生所需極性的離子50。

產生的離子50可能為正離子或負離子，產生的離子濃度也依照編寫的信號內容有所不同。在高壓放電針產生離子50后，保護回路30的感應天線300可以偵測離子種類及離子濃度，再依據類比轉數位的轉換器將偵測的類比信號轉換成數位偵測信號，并且將其回傳至微處理器101。由于微處理器101中有原操作指令所欲達到的離子種類及離子濃度，在回傳的數位偵測信號超出或低于預設范圍時，可由程式直接判定異常，進而進行異常處理。異常處理最常見即為斷電，微處理器101在數位偵測信號所代表的離子濃度大幅超過所需濃度時，可傳送斷電信號至驅動裝置200，由驅動裝置200控制功率開關201關閉，截斷高壓變壓器202的供電而避免持續(xù)放電造成整個數位高周波離子產生裝置損毀。另外，保護回路30也可以在固定時段內沒有達到預定濃度的情況下，經由程式再次傳送所需離子的驅動信號，以補足所需的離子濃度。

請參閱圖2，其為本發(fā)明的編譯器的示意圖。如圖所示，數位高周波離子產生裝置的編譯器11可包含時脈產生器110及微處理器111。其中，時脈產生器可以產生0與1的脈沖信號，而微處理器111則藉由編程程式對脈沖信號進行編程，產生數位編程信號112。在本發(fā)明中，可以分別設定正離子發(fā)射碼及負離子發(fā)射碼的參數，例如設定解析度為8位元，則數位的波寬排列組合則為255階，若為16位元則為65535階。依照設定的參數編寫正離子脈沖信號及負離子脈沖信號，如圖中所示的正離子發(fā)射碼及負離子發(fā)射碼，此正離子發(fā)射碼及負離子發(fā)射碼可傳送至驅動回路當中，依照0與1的信號執(zhí)行導通及關閉，使電壓能在導通時間內施加于高壓變壓器而分別產生正離子及負離子，如圖中的正離子發(fā)射波型113及負離子發(fā)射波型114。

請參閱圖3，其為本發(fā)明的編譯器編程的實施例的示意圖。如圖所示，正離子發(fā)射碼與負離子發(fā)射碼可以經由微處理器的編程程式進行編程，將原來正離子發(fā)射波型113及負離子發(fā)射波型114組合成為圖中的各種波型115～124，例如波型115當中，送至驅動回路的數位驅動信號為依序產生三個正離子波型及三個負離子波型。亦即，高壓變壓器依此驅動信號接收導通電壓，讓放電針依序放出三個波型的正極性離子及 三個波型的負極性離子。在正離子波型與負離子波型的結合方式上，沒有特定的限制，例如波型116當中，可以在產生1個正離子波型后，連續(xù)產生5個負離子波型；也可如波型118，在產生5個正離子波型后，穿插1個負離子波型?；蛘呷绮ㄐ?19中則在2個正離子波型當中插入正負離子平衡的波型；又或者如波型122、123當中形成僅有正離子或僅有負離子的波型。結合的方式依照產生離子的需求來編程，操作者可輕易得到想要的離子極性，例如在需要較多負離子的情況下，可設定如波型117產生較高濃度的負離子，而產生較少的正離子。

上述微處理器中的編程程式，可針對所要產生的離子種類及數量，組合正離子發(fā)射碼與負離子發(fā)射碼，成為所需的發(fā)射碼，例如將操作指令中離子所需數量轉換成多個0與1的導通信號，并且選擇正負離子的種類，分別形成正離子發(fā)射碼及負離子發(fā)射碼，再進一步結合兩個發(fā)射碼所對應的發(fā)射波形，產生所欲產生的離子發(fā)射波形。

請參閱圖4，其為本發(fā)明的編譯器編程的另一實施例的示意圖。如圖所示，如同前述實施例所示，正離子發(fā)射碼與負離子發(fā)射碼可以經由微處理器編程，將原來正離子發(fā)射波型113及負離子發(fā)射波型114組合成為圖中的連續(xù)發(fā)射波型125、126。在連續(xù)發(fā)射波型126當中，數位驅動信號驅動高壓變壓器連續(xù)發(fā)射正離子，在連續(xù)7個正離子波型后才產生1個負離子波型，使得正離子的濃度迅速提高。相對地，在連續(xù)發(fā)射波型125當中，數位驅動信號驅動高壓變壓器連續(xù)發(fā)射負離子，在連續(xù)7個負離子波型后才產生1個正離子波型，使得負離子的濃度迅速提高。此驅動方式可連續(xù)產生同一極性的離子，迅速提高離子濃度。

請參閱圖5，其為本發(fā)明的驅動回路的實施例的示意圖。如圖所示，數位高周波離子產生裝置的驅動回路21包含第一驅動晶片211及第二驅動晶片212。第一驅動晶片211及第二驅動晶片212分別藉由第一節(jié)點n1及第二節(jié)點n2連接于編譯器，接收來自編譯器的數位驅動信號。第一驅動晶片211包含第一功率開關213及第二功率開關214。第一功率開關213與第二功率開關214的控制端連接于第一驅動晶片211，由第一驅動晶片211控制導通與截止；第二控制晶片212包含第三功率開關215及第四功率開關216。第三功率開關215及第四功率開關216的控制端連接于第二驅動晶片212，由第二驅動晶片212控制導通與截止。第一功率開關213及第三功率開關215的輸入端由第三節(jié)點n3連接至電源供應器的主電源電壓41a，第二功率開關214的輸入端由第四節(jié)點n4連接至電源供應器的驅動晶片電源電壓41b以及第一驅動晶片211，第四功率開關216的輸入端由第五節(jié)點n5連接至電源供應器的驅動晶片電源電壓41b以及第二驅動晶片212。第一功率開關213及第二功率開關214的輸出端連接于第六節(jié)點n6，第三功率開關214及第四功率開關215的輸出端連接于第七節(jié)點n7，第六節(jié)點n6與共振電容217及第七節(jié)點n7分別連至高壓變壓器218 的一次側感應線圈兩端，而高壓變壓器218的二次側則包含高壓放電針219及對地環(huán)220。

除了上述電路連接結構外，第一驅動晶片211還包含了第一驅動晶片電容211a、第一驅動晶片整流器211b以及第一高端驅動電容211c。同樣地，第二驅動晶片212還包含了第二驅動晶片電容212a、第二驅動晶片整流器212b以及第二高端驅動電容212c。第一驅動晶片電容211a、第一驅動晶片整流器211b以及第一高端驅動電容211c連接于驅動晶片電源電壓41b與第一驅動晶片211，第二驅動晶片電容212a、第二驅動晶片整流器212b以及第二高端驅動電容212c連接于驅動晶片電源電壓41b與第二驅動晶片212，其連接方式如圖5所示。上述驅動回路的電路結構，旨在說明數位高周波離子產生裝置的驅動回路的實施方式，但本發(fā)明不以此為限，其他類似或等效的驅動回路設計均應包含于本發(fā)明的申請專利范圍當中。

請參閱圖6，其為本發(fā)明的保護回路的實施例的示意圖。如圖所示，數位高周波離子產生裝置的保護回路31包含感應天線310、第一至第五回授電阻311～315以及回授電容316，感應天線310與第一至第五回授電阻311～315串聯，并連接至編譯器11的微處理器111，而回授電容316與第五回授電阻315并聯。此電路結構旨在說明偵測離子濃度并回授至微處理器的實施方式，但本發(fā)明不以此為限，其他可偵測離子濃度的感應電路均包含于本發(fā)明的申請專利范圍當中。在本實施例中，感應天線310可以感應高壓變壓器進行高壓放電產生離子的濃度，亦即感應離子的電場電壓值來作為偵測產生離子濃度的類比信號。此類比信號形成為如圖所示的正離子類比信號波型317或負離子類比信號波型318，經由類比轉數位的轉換器將此類比信號轉換成正離子數位偵測信號319或負離子數位偵測信號320，并將其傳至微處理器111。微處理器111當中具有原先欲達到的離子種類及離子濃度，因此在收到正離子數位偵測信號319或負離子數位偵測信號320后，可以比對是否達到需求的濃度。若是差異超過預定范圍，則判定產生離子裝置發(fā)生異常。這里的比對可藉由程式進行，一有異常馬上送出斷電信號以停止繼續(xù)施加電壓，迅速中止裝置的操作以避免對裝置進一步的損壞。

請參閱圖7，其為本發(fā)明的操作界面的實施例的示意圖。如圖所示，數位高周波離子產生裝置的操作界面60可包含正離子設定選鈕600、負離子設定選鈕601以及進行離子中和的設定選鈕603，此選鈕可為機械式的轉盤或按鍵，也可為觸控屏幕的圖式，藉由選鈕的操作可以控制數位高周波離子產生裝置產生對應極性的離子。另外在操作界面60上也可包含各種顯示界面，例如各種離子的顯示燈號603或是顯示屏幕604，藉由顯示界面呈現產生離子的狀態(tài)，進而掌控裝置的操作狀況。

以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發(fā)明的精神與范疇，而對 其進行的等效修改或變更，均應包含于后附的權利要求書中。