專利名稱：脈寬調(diào)變式功率調(diào)整模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種功率調(diào)整器，特別是涉及一種利用脈寬調(diào)變信號 調(diào)節(jié)負(fù)載功率值的功率調(diào)整模塊。
背景技術(shù)：
由于硅控整流器(thyristor)的問世，使得早期使用電阻來改變負(fù)載電 流所產(chǎn)生的大功耗缺點(diǎn)被大幅改善。硅控整流器可直接用于高功率電路 中，作為調(diào)節(jié)負(fù)載交流電源電流的關(guān)鍵元件。常見的應(yīng)用不外乎有風(fēng)扇、電
熱器、電梯、吊車等。
以電熱器30來說，如圖3所示，為使得其具有自動加熱或保持恒溫的 功能，目前均設(shè)置有數(shù)字溫控電路31調(diào)節(jié)加熱器的電流大小，由于加熱器 32是使用大功率的電源，而一般數(shù)字溫控電路31的電源屬于小功率，故該 數(shù)字溫控電路31必須通過含有硅控整流器的功率調(diào)整模塊40與加熱器32 的交流電源33回路串聯(lián)，如此只要適當(dāng)觸發(fā)功率調(diào)整模塊40的觸發(fā)端，即 能控制其導(dǎo)通角大小，進(jìn)而決定加熱器32電流大小及加熱溫度的高低。
然而常見功率調(diào)模塊40是包含有一模擬觸發(fā)電路，令該模擬觸發(fā)電路 觸發(fā)該硅控整流器，因此功率調(diào)模塊40必須由模擬觸發(fā)信號加以驅(qū)動而觸 發(fā)硅控整流器。然而數(shù)字溫控電路31無法直接驅(qū)動功率調(diào)整模塊40,而必 須加設(shè)一高成本的數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器50才能轉(zhuǎn)換為高精準(zhǔn)度的模擬觸發(fā)信 號，而有效地控制加熱器32的電流大小。
請?jiān)賲㈤唸D4所示，是為另一種電熱器30的電路方框圖，其與圖3大 致相同，惟其數(shù)字溫控電路31a內(nèi)建有數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器50,故可直接對功 率調(diào)整模塊40輸出模擬觸發(fā)信號。
由上述說明可知，對于以數(shù)字控制電路控制大功率負(fù)載電流大小的應(yīng) 用中，雖然可使用硅控整流器達(dá)到負(fù)載功率調(diào)整功能，但必須配合使用高 成本的數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器，因此不僅成本增高，且對于電路配置成本亦相對 增加，有必要謀求解決方案。
由此可見，上述現(xiàn)有的功率調(diào)整模塊在結(jié)構(gòu)與使用上，顯然仍存在有 不便與缺陷，而亟待加以進(jìn)一步改進(jìn)。為了解決上述存在的問題，相關(guān)廠 商莫不費(fèi)盡心思來謀求解決之道，但長久以來一直未見適用的設(shè)計(jì)被發(fā)展
完成，而一般產(chǎn)品又沒有適切結(jié)構(gòu)能夠解決上述問題，此顯然是相關(guān)業(yè)者 急欲解決的問題。因此如何能創(chuàng)設(shè)一種新型結(jié)構(gòu)的脈寬調(diào)變式功率調(diào)整模塊，實(shí)屬當(dāng)前重要研發(fā)課題之一，亦成為當(dāng)前業(yè)界極需改進(jìn)的目標(biāo)。
有鑒于上述現(xiàn)有的功率調(diào)整模塊存在的缺陷，本發(fā)明人基于從事此類 產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造多年豐富的實(shí)務(wù)經(jīng)驗(yàn)及專業(yè)知識，并配合學(xué)理的運(yùn)用，積極 加以研究創(chuàng)新，以期創(chuàng)設(shè)一種新型結(jié)構(gòu)的脈寬調(diào)變式功率調(diào)整模塊，能夠 改進(jìn)一般現(xiàn)有的功率調(diào)整模塊，使其更具有實(shí)用性。經(jīng)過不斷的研究、設(shè) 計(jì)，并經(jīng)過反復(fù)試作樣品及改進(jìn)后，終于創(chuàng)設(shè)出確具實(shí)用價值的本實(shí)用新 型。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的主要目的在于，克服現(xiàn)有的功率調(diào)整^t塊存在的缺陷，而 提供一種新型結(jié)構(gòu)的脈寬調(diào)變式功率調(diào)整模塊，所要解決的技術(shù)問題是使 其以脈寬調(diào)變信號調(diào)整輸出功率大小，能方便、容易地供數(shù)字控制電路調(diào) 整負(fù)載的功率大小，非常適于實(shí)用。
本實(shí)用新型的目的及解決其技術(shù)問題是采用以下的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)
的。依據(jù)本實(shí)用新型提出的一種脈寬調(diào)變式功率調(diào)整模塊，其包含有 一處 理器，是具有運(yùn)算及儲存功能； 一數(shù)字輸入介面電路，是連接至該處理器 的一第一輸入端，供外部數(shù)字控制電路的脈寬調(diào)變信號輸出端連接，該數(shù)字 輸入介面電路是將該脈寬調(diào)變信號加以處理后輸出至該處理器； 一零相位 檢測電路，其連接至該處理器的一第二輸入端，供與負(fù)載交流電源連接，以 擷取并反應(yīng)負(fù)載交流電源電壓零相位至該處理器；以及一硅控整流器，其 觸發(fā)端是連接至該處理器的輸出端，該硅控整流器是供與該負(fù)載交流電源 回路串聯(lián)連接；上述處理器是依據(jù)該脈寬調(diào)變信號的周期時間及脈寬百分 比，配合該負(fù)載電流電壓零相位時，產(chǎn)生并輸出模擬觸發(fā)信號至該硅控整 流器的該觸發(fā)端，改變該硅控整流器的導(dǎo)通角大小。
本實(shí)用新型的目的以及解決其技術(shù)問題還可以采用以下的技術(shù)措施來 進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。
前述的脈寬調(diào)變式功率調(diào)整模塊，其中所述的零相位檢測電路是為一 比較器，該比較器的一輸入端是通過一全波整流器連接至該負(fù)載交流電 源，以取得整流后的電源信號，該比較器的另一輸入端連接一參考電壓，比 較器的輸出端是將目前該電源信號的電壓與該參考電壓的差值輸出至該處 理器。
前述的脈寬調(diào)變式功率調(diào)整模塊，其中所述的數(shù)字輸入介面是為一阻 抗匹配電路，其輸入端是供該外部數(shù)字控制電路連接，以取得該脈寬調(diào)變 信號，并令該外部數(shù)字控制電路與該處理器的阻抗匹配。
前述的脈寬調(diào)變式功率調(diào)整模塊，其中所述的阻抗匹配電路的輸入端 是進(jìn)一步連接有至少一電阻，以取得外部模擬信號。前述的脈寬調(diào)變式功率調(diào)整模塊，其中所述的硅控整流器通過一觸發(fā)
電路連接至該處理器的該輸出端，其中該觸控電路是包含有 一開關(guān)電 路，是連接至該處理器的該輸出端，由該處理器控制該開關(guān)電路的導(dǎo)通時 間；以及二組光耦合器，是相互串聯(lián)并連接后連拉至該開關(guān)電路與該硅控 整流器的該觸控端之間。
前述的脈寬調(diào)變式功率調(diào)整模塊，其中所述的硅控整流器是為二個反 向并聯(lián)的單向硅控整流器組成或一雙向硅控整流器。
借由上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型脈寬調(diào)變式功率調(diào)整模塊至少具有下 列優(yōu)點(diǎn)及有益效果
本實(shí)用新型可直接供數(shù)字控制電路使用，不必采用額外的數(shù)字模擬轉(zhuǎn) 換器來控制硅控整流器的導(dǎo)通角大小，能夠節(jié)省成本及配線時間，而同樣 達(dá)到節(jié)能效果；又，配合零相位檢測電路設(shè)計(jì)，更可避免硅控整流器在電 源高壓時間點(diǎn)導(dǎo)通，硅控整流器的使用壽命可以增長。
為使本實(shí)用新型可應(yīng)用于具有一數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器的數(shù)字控制電路，上 述該數(shù)字輸入介面電路的阻抗匹配電路的輸入端可進(jìn)一步連接有至少一組 電阻，供不同電阻輸出模擬信號的數(shù)字控制電路連接，與處理器阻抗匹 配，該阻抗匹配電路121的原輸入端通過一開關(guān)電路122與電阻123共同 連接端AX1，如此一來本實(shí)用新型亦可供具有數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器的數(shù)字控制電 路使用，以控制其負(fù)載的功率大小。
綜上所述，本實(shí)用新型是有關(guān)于一種脈寬調(diào)變式功率調(diào)整模塊，是包 含有一處理器、 一數(shù)字輸入介面電路及一硅控整流器；其中該數(shù)字輸入介 面電路是供一外部數(shù)字控制電路連接，以將其脈寬調(diào)變信號處理后輸入至 處理器，再由處理器自動計(jì)算外部脈寬調(diào)變信號的周期時間及脈寬百分 比，直接對該硅控整流器的觸發(fā)端發(fā)出觸發(fā)信號，控制其導(dǎo)通角；是以，本 實(shí)用新型能直接接收外部數(shù)字控制電路輸出的脈寬調(diào)變信號，并依據(jù)脈寬 調(diào)變信號的改變，直接改變該硅控整流器的導(dǎo)通角大小，達(dá)到控制負(fù)載交 流電源回路的功率大小的目的，毋需另設(shè)高成本的數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器。本實(shí) 用新型具有上述諸多優(yōu)點(diǎn)及實(shí)用價值，其不論在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)或功能上皆有較 大改進(jìn)，在技術(shù)上有顯著的進(jìn)步，并產(chǎn)生了好用及實(shí)用的效果，且較現(xiàn)有 的功率調(diào)整模塊具有增進(jìn)的突出功效,從而更加適于實(shí)用，誠為一新穎、進(jìn) 步、實(shí)用的新設(shè)計(jì)。
上述說明僅是本實(shí)用新型技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本實(shí) 用新型的技術(shù)手段，而可依照說明書的內(nèi)容予以實(shí)施，并且為了讓本實(shí)用 新型的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實(shí)施 例，并配合附圖，詳細(xì)說明如下。

圖1A-圖1F是本實(shí)用新型一較佳實(shí)施例的電路圖。 圖2是本實(shí)用新型應(yīng)用于一電熱器的電路方框圖。 圖3是一種具有溫度調(diào)節(jié)功能電熱器的電路方框圖。 圖4是另一種具有溫度調(diào)節(jié)功能電熱器的電路方框圖。
10:功率調(diào)整模塊11:處理器
12:數(shù)字輸入介面電路121:阻^抗匹配電3各
122:開關(guān)電路123:電阻
13:零相位4企測電路131:比較器
132:全橋整流器20:硅控整流器
21:觸發(fā)電路22:開關(guān)電路
23:光耦合器30:電熱器
3131a:數(shù)字溫控電路32:加熱器
33:電源40:功率調(diào)整模塊
50:數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器
具體實(shí)施方式
為更進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型為達(dá)成預(yù)定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及 功效，
以下結(jié)合附圖及較佳實(shí)施例，對依據(jù)本實(shí)用新型提出的脈寬調(diào)變式功 率調(diào)整模塊其具體實(shí)施方式
、結(jié)構(gòu)、特征及其功效，詳細(xì)說明如后。
有關(guān)本實(shí)用新型的前述及其他技術(shù)內(nèi)容、特點(diǎn)及功效，在以下配合參 考圖式的較佳實(shí)施例的詳細(xì)說明中將可清楚的呈現(xiàn)。通過具體實(shí)施方式
的
加深入li體的^解'，然而所附圖式僅是提供參考與說明之用，并非用來 對本實(shí)用新型加以限制。
請配合參閱圖U至圖1F所示，是為本實(shí)用新型脈寬調(diào)變式功率調(diào)整 模塊IO—較佳實(shí)施例的電路圖，其包含有 一處理器ll,是具有運(yùn)算及儲存功能；
一數(shù)字輸入介面電路12,是連接至該處理器11的輸入端IA1，供外部 數(shù)字控制電路的脈寬調(diào)變信號輸出端連接，該數(shù)字輸入介面電路12是將外 部脈寬調(diào)變信號加以處理后輸出至該處理器11;在本實(shí)施例中，該數(shù)字輸 入介面12是為一阻抗匹配電路121,是與外部數(shù)字控制電路的脈寬調(diào)變輸 出端P麗l連接，令處理器11與數(shù)字控制電路的阻抗得以匹配；
一零相位檢測電路13,是連接至該處理器11的輸入端ZCRS,供與負(fù) 載交流電源AC-PWR連接，以擷取并反應(yīng)負(fù)載交流電源電壓零相位至該處理 器ll;在本實(shí)施例中，該零相位檢測電路13是為一比較器131，該比較器131的其中一輸入端是通過一全波整流器132連接至負(fù)載交流電源AC-PWR，以 取得整流后的電源信號，至于另一輸入端則連接一參考電壓，如此該比較 器131會輸出目前電源信號電壓與參考電壓的差值，而該處理器11即可依 差值判斷目前負(fù)載交流電源電壓相位是否為零；即，當(dāng)比較器131的差值 近零時，即為零相^f立；以及
一硅控整流器20,其觸發(fā)端G是連接至該處理器11的輸出端TRC1,該 硅控整流器20是供與負(fù)載交流電源回路串聯(lián)連接；又，該硅控整流器20 是可為二個反向并聯(lián)的單向硅控整流器SCR組成、 一雙向硅控整流器TRIAC 或單顆硅控整流器SCR。在本實(shí)施例中，該硅控整流器20通過一觸發(fā)電路 21連接至處理器的輸出端，且該硅控整流器20為一雙向硅控整流器；由于 該硅控整流器20是與負(fù)載交流電源回路串聯(lián)，故該觸發(fā)電路21是包含有 一開關(guān)電路22及二組與開關(guān)電路連接的光耦合器23,又該處理器11通過 控制開關(guān)電路22的導(dǎo)通時間，決定二組串聯(lián)光耦合器23的導(dǎo)通時間，進(jìn) 而觸發(fā)雙向硅控整流器20的導(dǎo)通時間，是以，該處理器11通過該觸發(fā)電 路21與硅控整流器20可不共地而相互隔離。
又，為使本實(shí)用新型可應(yīng)用于具有一數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器的數(shù)字控制電 路，上述該數(shù)字輸入介面電路的阻抗匹配電路122的輸入端可進(jìn)一步連接 有至少一組電阻123,供不同電阻輸出模擬信號的數(shù)字控制電路連接，匹配 與處理器11的阻抗匹配；而該阻抗匹配電路121的原輸入端則通過一開關(guān) 電路122與電阻123共同連接端AX1,當(dāng)使用者欲連接至脈寬調(diào)變信號輸出 端，則將開關(guān)電路122與該阻抗匹配電路121的原輸入端連接，同時令多 個電阻123與阻抗匹配電路121的輸入端斷路；反之，若欲連接至模擬號 信號輸出端，則將開關(guān)電路122與該阻抗匹配電路121的原輸入端斷路，而 同時令多個電阻123與阻抗匹配電路121的輸入端短路連接，令模擬信號 輸入至該處理器11，由該處理器11依據(jù)該模擬信號來調(diào)整硅控整流器20 的導(dǎo)通時間，如此一來本實(shí)用新型亦可供具有數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器的數(shù)字控制 電路使用，以控制其負(fù)載的功率大小。
又，本實(shí)施例的處理器具有兩組以上的輸入端IA1、 IA2及兩組以上的 輸出端TRC1、 TRC2,故本實(shí)施例是包含有二數(shù)字輸入介面電路12，以接收 兩組以上的外部脈寬調(diào)變信號及控制二組以上的負(fù)載功率大小。由于各數(shù) 字輸入介面電路12的阻抗匹配電路121的運(yùn)算放大器U1A、 U1B是為同一 集成電路，如圖1B所示，故僅其中運(yùn)算放大器U1B連接有接地電容C2。
以下謹(jǐn)進(jìn)一步說明該本實(shí)用新型控制負(fù)載功率的電路動作，請配合參 閱圖2所示，是以一電熱器30作為本實(shí)用新型應(yīng)用的例子加以說明，該電 熱器30是包含有一數(shù)字溫控電路31及一加熱器32，而本實(shí)用新型是連接 于數(shù)字控制電路31及加熱器32之間。由于該處理器11會自動計(jì)算該脈寬調(diào)變信號的周期時間及判斷脈寬調(diào)
變信號的的脈寬百分比，故當(dāng)該處理器11通過數(shù)字輸入介面電路12判 斷，該數(shù)字溫控電路31輸出的脈寬調(diào)變信號為高脈寬百分比即數(shù)字控制電 路欲調(diào)高其負(fù)載交流電源功率時，該處理器11會等待該零相位檢測電路13 檢測目前加熱器電源33電壓在零相位時，再通過該觸發(fā)電路21對該硅控 整流器20輸出模擬觸發(fā)信號，讓硅控整流器20的導(dǎo)電角變大，以加大該 加熱器32電源電壓，而提高其加熱溫度。
反之，若該數(shù)字溫控電路31輸出的脈寬調(diào)變信號為低脈寬百分比即數(shù) 字控制電路欲調(diào)降其負(fù)載交流電源功率時，該處理器11同樣會在電源33 電壓在零相位時，再控制觸發(fā)電路21輸出觸發(fā)信號至硅控整流器20，使其 導(dǎo)通角變小，而降低加熱器的電源功率，使其溫度下降；由于觸發(fā)信號是 在電源電壓在零相位時才輸出至硅控整流器20，因此硅控整流器20被觸發(fā) 導(dǎo)通時，加熱器電源兩端電壓壓差正處于電源電壓最小狀態(tài)，不僅可延長 硅控整流器的使用壽命，亦避免高電壓突然灌入加熱器而損及加熱器。
以上所述，僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并非對本實(shí)用新型作 任何形式上的限制，雖然本實(shí)用新型已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非 用以限定本實(shí)用新型，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員在不脫離本實(shí)用新型技 術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容作出些許更動或修飾為等同 變化的等效實(shí)施例，但凡是未脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本實(shí) 用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均 仍屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
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權(quán)利要求1、一種脈寬調(diào)變式功率調(diào)整模塊，其特征在于其包含有一處理器，是具有運(yùn)算及儲存功能；一數(shù)字輸入介面電路，是連接至該處理器的一第一輸入端，供外部數(shù)字控制電路的脈寬調(diào)變信號輸出端連接，該數(shù)字輸入介面電路是將該脈寬調(diào)變信號加以處理后輸出至該處理器；一零相位檢測電路，其連接至該處理器的一第二輸入端，供與負(fù)載交流電源連接，以擷取并反應(yīng)負(fù)載交流電源電壓零相位至該處理器；以及一硅控整流器，其觸發(fā)端是連接至該處理器的輸出端，該硅控整流器是供與該負(fù)載交流電源回路串聯(lián)連接；上述處理器是依據(jù)該脈寬調(diào)變信號的周期時間及脈寬百分比，配合該負(fù)載電流電壓零相位時，產(chǎn)生并輸出模擬觸發(fā)信號至該硅控整流器的該觸發(fā)端，改變該硅控整流器的導(dǎo)通角大小。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的脈寬調(diào)變式功率調(diào)整模塊,其特征在于其中 所述的零相位檢測電路是為一比較器，該比較器的一輸入端是通過一全波 整流器連接至該負(fù)載交流電源，以取得整流后的電源信號，該比較器的另 一輸入端連接一參考電壓，比較器的輸出端是將該電源信號的當(dāng)前電壓與 該參考電壓的差值輸出至該處理器。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l或2所述的脈寬調(diào)變式功率調(diào)整模塊，其特征在 于其中所述的數(shù)字輸入介面是為一阻抗匹配電路，其輸入端是供該外部數(shù) 字控制電路連接，以取得該脈寬調(diào)變信號，并令該外部數(shù)字控制電路與該 處理器的阻抗匹配。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的脈寬調(diào)變式功率調(diào)整模塊，其特征在于其中 所述的阻抗匹配電路的輸入端是進(jìn)一步連接有至少一電阻，以取得外部模 擬信號。
5 、根據(jù)權(quán)利要求4所述的脈寬調(diào)變式功率調(diào)整模塊，其特征在于其中 所述的硅控整流器通過一觸發(fā)電路連接至該處理器的該輸出端，其中該觸 控電路是包含有一開關(guān)電路，是連接至該處理器的該輸出端，由該處理器控制該開關(guān) 電路的導(dǎo)通時間；以及二組光耦合器，是相互串聯(lián)并連接后連拉至該開關(guān)電路與該硅控整流 器的該觸控端之間。
6、根據(jù)權(quán)利要求5所述的脈寬調(diào)變式功率調(diào)整模塊,其特征在于其中 所述的硅控整流器是為二個反向并聯(lián)的單向硅控整流器組成或一雙向硅控 整流器。
專利摘要本實(shí)用新型是有關(guān)于一種脈寬調(diào)變式功率調(diào)整模塊，是包含有一處理器、一數(shù)字輸入介面電路及一硅控整流器；其中該數(shù)字輸入介面電路是供一外部數(shù)字控制電路連接，以將其脈寬調(diào)變信號處理后輸入至處理器，再由處理器自動計(jì)算外部脈寬調(diào)變信號的周期時間及脈寬百分比，直接對該硅控整流器的觸發(fā)端發(fā)出觸發(fā)信號，控制其導(dǎo)通角；是以，本實(shí)用新型能直接接收外部數(shù)字控制電路輸出的脈寬調(diào)變信號，并依據(jù)脈寬調(diào)變信號的改變，直接改變該硅控整流器的導(dǎo)通角大小，達(dá)到控制負(fù)載交流電源回路的功率大小的目的，毋需另設(shè)高成本的數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器。
文檔編號H02M5/02GK201278492SQ200820136139
公開日2009年7月22日 申請日期2008年9月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月23日
發(fā)明者江南政 申請人:長新科技股份有限公司