專利名稱：電源電路、電機裝置及風扇的制作方法
技術領域：
本發明涉及電機技術，尤其涉及直流無刷電機的控制技術。
背景技術：
對于由直流無刷電機驅動的家用電器(如風扇等)，由于是采用市電交流電供電， 電機的控制裝置通常包括一降壓裝置對市電交流電降壓、一整流器將降壓后的交流電整流為直流電，以及由該直流電供電的電子換向電路用于進行電機的換向。在可調速的應用中， 控制裝置中通常還包括一調速電路以完成電機的調速。本發明旨在提供一種可降低成本的由交流電源供電的可調速直流無刷電機裝置。
發明內容
本發明實施例的一方面提供一種電源電路，包括火線輸入端用于接入交流電源的火線、零線輸入端用于接入交流電源的零線、降壓單元用于對自所述火線輸入端和零線輸入端輸入的交流電進行降壓；其中，所述降壓單元包括電容容量大小可調的調容裝置、及一輸出端用于輸出經降壓后的交流電。較佳的，所述調容裝置包括一可調電容單元連接于所述火線輸入端與所述輸出端之間。較佳的，所述降壓單元包括電阻或固定電容連接于所述火線輸入端與所述輸出端之間、及一可調電容單元連接于所述輸出端與所述零線輸入端之間。較佳的，所述調容裝置包括第一可調電容單元連接于所述火線輸入端與所述輸出端之間、及第二可調電容單元連接于所述輸出端和所述零線輸入端之間。較佳的，所述可調電容單元包括選擇單元及至少兩個電容，所述選擇單元用于選擇所述至少兩個電容中的部分或全部電容處于有效工作狀態。較佳的，所述可調電容單元包括至少兩個開關電容組，所述開關電容組包括一電容及一與該電容串聯的開關單元。較佳的，所述可調電容單元包括至少一個開關電容組，所述開關電容組包括一電容及一與該電容串聯的開關單元。較佳的，所述開關電容組還包括一電阻與所述電容串聯。較佳的，所述降壓單元還包括與所述可調電容單元并聯的電阻。較佳的，所述降壓單元還包括與所述可調電容單元串聯的電阻。較佳的，所述降壓單元還包括與所述可調電容單元串聯的電感。本發明實施例的另一方面提供具有上述任一電源電路的電機裝置。本發明實施例的再一方面提供一種風扇，所述風扇具有上述任一電機裝置。本發明所舉實施例具有以下有益效果本發明實施例的電機裝置以交流電源驅動直流無刷電機，電機轉速可調，由于采用電容容量大小可調的可調電容單元進行降壓并完成調速，因此具有電路簡單、成本較低的優點。進一步的，由于在電機裝置中設置有過壓保
4護單元，能夠提高電路的可靠性；此外，驅動單元的組成元件可以選用耐壓等級較低的元件，也能夠進一步降低成本。為了能更進一步了解本發明的特征以及技術內容，請參閱以下有關本發明的詳細說明與附圖，然而所附圖僅提供參考與說明用，并非用來對本發明加以限制。
圖1示出本發明一實施例的電機裝置的結構；圖2示出圖1的電機裝置中降壓單元的一種基本電路拓樸結構；圖3示出機械開關抖動產生的高頻脈沖信號；圖4A至圖4G、圖5及圖6示出圖2的降壓單元的多種替換結構；圖7示出圖1的電機裝置中降壓單元的另一種基本電路拓樸結構；圖8A至圖8G、及圖9示出圖7的降壓單元的多種替換結構；圖10示出圖1的電機裝置中降壓單元的再一種基本電路拓樸結構。
具體實施例方式下面結合附圖，通過對本發明的具體實施方式
詳細描述，將使本發明的技術方案及其他有益效果顯而易見。請參閱圖1和圖2，本發明一實施例的電機裝置200由交流電源206供電，包括火線輸入端201用于接入交流電源206的火線、零線輸入端202用于接入交流電源206的零線、降壓單元220用于對自火線輸入端201和零線輸入端202輸入的交流電進行降壓、交直轉換單元240及電機；本實施例中，電機為一單相直流無刷電機，包括定子和與定子呈磁耦合的轉子，定子上裝設有繞組208。降壓單元220包括電容容量大小可調的調容裝置、及一輸出端203用于輸出經降壓后的交流電。在本實施例中，調容裝置包括一個可調電容單元222。可調電容單元222接于火線輸入端201與輸出端203之間，包括選擇單元2 及η個電容228 (即Cl Cn)，η 為大于等于1的整數。選擇單元2 可以是能夠分別控制η個電容接通與否的開關裝置， 例如可以是分別與η個電容串聯的η個開關單元221，每個開關單元221與所串聯的電容形成一個開關電容組，η個開關電容組并聯。開關單元導通時，與之對應的電容在電路中被接通，即該電容處于有效工作狀態，開關單元斷開時，與之對應的電容在電路中被斷開，因此， 控制η個開關單元的導通或斷開，即可以分別控制η個電容各自是否在電路中被接通，從而控制可調電容單元222的電容值。可以理解的，除了上述實例外，可調電容單元222也可以采用其他方式實現，例如可以是能夠控制η個電容具有不同接通方式的獨立元件等。交直轉換單元240包括整流器242和濾波器Μ4，整流器242用于將交流電源整流為直流電源，濾波器244用于對整流器242輸出的直流電源進行平滑濾波。優選的，整流器為橋式整流電路，濾波器為并接于橋式整流電路的正輸出端和地電平的電容。可以理解的， 除了上述實例外，交直轉換單元240也可采用其他可以將交流電源轉換為直流電源的方式實現，例如，整流器也可采用全波整流電路實現等。電機裝置200可進一步包括由交直轉換單元240輸出的直流電供電的直流-直流轉換單元，如圖中的低壓電源產生單元280。低壓電源產生單元280用于從濾波器244輸出的高壓直流電源產生一穩定的低壓直流電源，例如可以由電阻和齊納二極管組成，該電阻的一端與橋式整流電路的正輸出端連接，另一端與齊納二極管的陰極連接，齊納二極管的陽極與地連接；進一步的，低壓電源產生單元280可以還包括與齊納二極管并聯的濾波電容，從而在齊納二極管的陰極輸出經濾波的穩定低壓直流電源。電機裝置200還可包括驅動單元沈0，用于進行所述直流無刷電機的換向，包括位置檢測單元沈2、控制單元264和換向單元沈6。位置檢測單元262例如可以是霍爾傳感器，可由上述的低壓直流電源供電，用于感知所述直流無刷電機的轉子的位置，輸出相應的位置信號。控制單元264用于響應霍爾傳感器262輸出的位置信號，輸出相應的換向控制信號，控制單元264可以由電阻、開關元件等組成的開關電路實現，也可由微控制器等其他方式實現。換向單元266為一個直流-交流轉換單元，由交直轉換單元240輸出的直流電供電，用于響應控制單元264輸出的換向控制信號，控制流過定子線圈208的電流方向，以進行直流無刷電機的換向；換向單元266可以由可使直流無刷電機換向的任何電路實現， 例如可以是橋式換向電路等。進一步的，電機裝置200還可以包括用于對交直轉換單元240輸出的直流電進行調整的電壓調整單元，如圖中的過壓保護單元四0。過壓保護單元290用于對交直轉換單元240輸出的直流電源進行過壓保護，以避免損壞由該直流電源供電的電子器件。過壓保護單元290包括檢測單元292和保護單元四4，檢測單元292用于檢測交直轉換單元240輸出的直流電源的電壓值，輸出表示直流電源是否過壓的檢測信號；保護單元294用于響應該檢測信號，對所述直流電源相應進行過壓保護或關閉過壓保護。本領域技術人員可以明了，上述檢測單元和保護單元可以常規技術手段設計實現，此處不再贅述。本發明實施例中，通過控制可調電容單元222具有不同的電容值，可以使交直轉換單元240輸出的直流電源具有不同的電壓，進而使電機轉子具有不同的轉速。具體地，當可調電容單元中的η個電容的電容值互不相同時，通過電容的不同組合，最多可提供2"-1種電機轉速。在實際應用中，通常設有一個機械開關與交流電源串聯以控制是否使交流電源供電。機械開關在切換過程中易發生抖動而輸出如圖3所示的高頻脈沖信號，這時可調電容單元中的電容相當于短路路徑，使得浪涌電流流過電容及后續電路。為解決這一問題，作為圖2所示降壓單元的可選擇的替換方式，降壓單元220還可以包括與可調電容單元222串聯的電阻R2和電感L用于限制可能產生的浪涌電流，保護電子器件。進一步的，降壓單元 220還可包括與可調電容單元222并聯的電阻Rl用于在關斷交流電源206后泄放可調電容單元222中的電荷。可以理解的，如圖4A至圖4G所示，降壓單元220可包括電阻Rl、電阻 R2和電感L其中任意一個、任意兩個或全部，視實際需要而定。作為圖2所示降壓單元的可選擇的替換方式，如圖5所示，降壓單元220還可以包括連接于輸出端203和零線輸入端202之間的電容。作為圖2所示降壓單元的可選擇的替換方式，如圖6所示，可在降壓單元220的開關電容組中進一步配置與電容串聯的電阻R3，該電阻R3—方面可限制可能產生的浪涌電流，另一方面可使降壓單元220輸出更精確的電壓。可以理解的，視實際需要，還可配置與可調電容單元222并聯的泄放電阻R1，和/或與可調電容單元222串聯的電感L。參考圖7，本發明另一實施例中，調容裝置包括第一可調電容單元3M連接于火線輸入端201與輸出端203之間、以及第二可調電容單元322連接于輸出端203和零線輸入端202之間，其中，n，k均為大于等于1的任意整數。本實施例可以通過控制第一可調電容單元3M和第二可調電容單元322使調容單元具有不同的電容值，使電機輸出不同的轉速。作為圖7中降壓單元的可選擇替換方式，降壓單元220還可包括與第一可調電容單元322并聯的電阻Rl用于在關斷交流電源206后泄放調容裝置中的電荷，以及與第一可調電容單元322串聯的電阻R2和電感L用于限制浪涌電流，保護電子器件。可以理解的， 如圖8A至圖8G所示，降壓單元220可包括電阻R1、電阻R2和電感L其中任意一個、任意兩個或全部，視實際需要而定。作為圖7所示降壓單元的可選擇的替換方式，可在第一可調電容單元3M和/或第二可調電容單元322的開關電容組中配置與電容串聯的電阻R3，一方面可限制可能產生的浪涌電流，另一方面可使降壓單元220輸出更精確的電壓。圖9示出在第一可調電容單元3 和第二可調電容單元322的每個開關電容組中均配置電阻R3的情形。可以理解的， 視實際需要，還可配置與第一可調電容單元3M并聯的電阻Rl，和/或與第一可調電容單元 324串聯的電感L。參考圖10，本發明再一實施例中，降壓單元220包括容量固定的固定電容連接于火線輸入端201與輸出端203之間、以及可調電容單元422連接于輸出端203和零線輸入端202之間，其中，k為大于等于1的任意整數。本實施例可以通過控制可調電容單元422 具有不同的電容值，使電機輸出不同的轉速。可以理解的，作為圖10所示降壓單元的可選擇的替換方式，也可在可調電容單元 422的開關電容組中進一步配置與電容串聯的電阻R3。可以理解的，本發明更多實施例中，電機也可以為其他類型的直流電機，例如可以是兩相或三相無刷直流電機、通用電機、步進電機、或伺服電機等。可以理解的，本發明更多實施例中，電機也可以是交流電機，如罩極電機、感應電機、通用電機等，可由經降壓后的交流電直接供電。本發明實施例中，交直轉換單元M0、驅動單元沈0、過壓保護單元四0、以及低壓電源產生單元280可集成在一塊印刷電路板上，可調電容單元可為與電路板有電連接關系的獨立實體。本發明所舉實施例具有以下有益效果本發明實施例的電機裝置以交流電源驅動直流無刷電機，電機轉速可調，由于采用電容容量大小可調的可調電容單元進行降壓并完成調速，因此具有電路簡單、成本較低的優點。進一步的，由于在電機裝置中設置有過壓保護單元，能夠提高電路的可靠性，此外，電機驅動單元的組成元件可以選用耐壓等級較低的元件，也能夠進一步降低成本。本發明實施例的電機裝置可用于驅動換氣裝置、鼓風機、空調等電氣設備的風扇。以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種電源電路，包括火線輸入端用于接入交流電源的火線、零線輸入端用于接入交流電源的零線、降壓單元用于對自所述火線輸入端和零線輸入端輸入的交流電進行降壓； 其中，所述降壓單元包括電容容量大小可調的調容裝置、及一輸出端用于輸出經降壓后的交流電。
2.如權利要求1所述的電源電路，其特征在于，所述調容裝置包括一可調電容單元連接于所述火線輸入端與所述輸出端之間。
3.如權利要求2所述的電源電路，其特征在于，所述降壓單元還包括固定電容連接于所述輸出端與所述零線輸入端之間。
4.如權利要求1所述的電源電路，其特征在于，所述降壓單元包括固定電容連接于所述火線輸入端與所述輸出端之間、及一可調電容單元連接于所述輸出端與所述零線輸入端之間。
5.如權利要求1所述的電源電路，其特征在于，所述調容裝置包括第一可調電容單元連接于所述火線輸入端與所述輸出端之間、及第二可調電容單元連接于所述輸出端和所述零線輸入端之間。
6.如權利要求2至5任一項所述的電源電路，其特征在于，所述可調電容單元包括選擇單元及至少兩個電容，所述選擇單元用于選擇所述至少兩個電容中的部分或全部電容處于有效工作狀態。
7.如權利要求2至5任一項所述的電源電路，其特征在于，所述可調電容單元包括至少兩個開關電容組，所述開關電容組包括一電容及一與該電容串聯的開關單元。
8.如權利要求2至5任一項所述的電源電路，其特征在于，所述可調電容單元包括至少一個開關電容組，所述開關電容組包括一電容及一與該電容串聯的開關單元。
9.如權利要求8所述的電源電路，其特征在于，所述開關電容組還包括一電阻與所述電容串聯。
10.如權利要求2至5任一項所述的電源電路，其特征在于，所述降壓單元還包括與所述可調電容單元并聯的電阻。
11.如權利要求2至5任一項所述的電源電路，其特征在于，所述降壓單元還包括與所述可調電容單元串聯的電阻和/或電感。
12.一種電機裝置，包括如權利要求1至11任一項所述的電源電路。
13.如權利要求12所述的電機裝置，其特征在于，所述電機裝置包括由所述經降壓后的交流電供電的交流電機。
14.如權利要求12所述的電機裝置，其特征在于，所述交流電機為罩極電機、感應電機、通用電機其中之一。
15.如權利要求12所述的電源電路，其特征在于，所述電源電路還包括一交直轉換單元用于將所述經降壓后的交流電轉換為直流電；所述電機裝置包括由所述直流電供電的直流電機。
16.如權利要求15所述的電機裝置，其特征在于，所述直流電機為無刷直流電機、通用電機、步進電機、或伺服電機其中之一。
17.根據權利要求15所述的電機裝置，其特征在于，所述電源電路還包括由所述直流電供電的直流-直流轉換單元、直流-交流轉換單元、直流電源調整單元其中之部分或全部。
18.根據權利要求15所述的電機裝置，其特征在于，所述交直轉換單元被設于一塊印刷電路板上，所述降壓單元為與該電路板有電連接關系的獨立實體。
19.一種具有電機裝置的風扇，所述電機裝置包括如權利要求1至11任一項所述的電源電路。
全文摘要
本發明實施例公開電源電路、電機裝置及風扇，所述電源電路包括火線輸入端用于接入交流電源的火線、零線輸入端用于接入交流電源的零線、降壓單元用于對自所述火線輸入端和零線輸入端輸入的交流電進行降壓；其中，所述降壓單元包括電容容量大小可調的調容裝置、及一輸出端用于輸出經降壓后的交流電。本發明實施例的電機裝置實現直流無刷電機由交流電源驅動，電機轉速可調，且具有電路簡單、成本較低的優點。
文檔編號H02M5/08GK102201742SQ201010270600
公開日2011年9月28日 申請日期2010年8月24日 優先權日2010年3月26日
發明者信飛, 孫持平, 張明利, 楊圣騫, 王恩暉 申請人:德昌電機(深圳)有限公司