专利名称：高压直流马达窗帘卷轴的制作方法
技术领域：
本发明涉及窗帘巻轴，尤其涉及一种高压直流马达窗帘巻轴。
背景技术：
市面上常见的电动窗帘的窗帘巻轴，是采用固定分相电容式(PSC)感 应马达来驱动，通过对PSC马达通电，使马达顺时针或反时针方向旋转以带
动窗帘升降。如图1所示，其为现有窗帘巻轴马达的电路连接关系图，采用
230V市电交流电源1供电，电源1 一端分别连接顺时针(CW)选择开关3 和逆时针(CCW)选择开关4，两个选择开关再各自接入驱动器5，电源的 另一端则通过公共线(COM) 2接入驱动器，而驱动器5则连接并驱动PSC 马达6。 CW选择开关3和CCW选择开关4都具有开和关两种状态，根据两 个选择开关的状态(开/关)的组合，可设定PSC马达6的不同工作状态，例 如可以根据下面的真值表来控制PSC马达6:
表一 功能定义
顺时针cw逆时针ccw马达
关关关
关开逆时针转
开关顺时针转
开开关
在如表一的功能定义下，当CW选择开关3为关，CCW选择开关4为 关时，马达6为关闭状态；当CW选择开关3为关，CCW选择开关4为开 时，马达6为逆时针旋转工作状态；当CW选择开关3为开，CCW选择开 关4为关时，马达6为顺时针旋转工作状态；当CW选择开关3为开，CCW 选择开关4为开时，马达6为关闭状态。通过PSC马达6的顺时针旋转或逆 时针旋转，执行窗帘旋转结构的功能，从而可分别对应于窗帘的升、降状
5态。
在现有窗帘巻轴的设计方案中，由于其所采用的PSC马达相对来说效率 较低和成本较高，相应导致这种窗帘巻轴的效率低和成本高。
发明内容
因此，本发明的目的在于将高压直流马达应用于窗帘巻轴中，通过一简 单控制电路来驱动高压直流马达执行窗帘旋转结构的功能。
为实现上述目的，本发明提供一种高压直流马达窗帘巻轴，由交流电源 供电，使马达顺时针或反时针方向旋转以带动窗帘升、降，包括高压直流马 达、顺时针选择开关、逆时针选择开关、充电泵、充电控制电路、第一电 阻、三端双向可控硅开关和半波整流电路；顺时针选择开关和逆时针选择开 关的一端分别连接交流电源的第一输出端，两开关的另一端分别经由半波整 流电路连接高压直流马达的第一电源输入端，两开关的另一端还分别经由半 波整流电路连接第一电阻的第一端，顺时针选择开关和逆时针选择开关借由 半波整流电路设定为可导通交流电源的不同正负半波；所述充电泵和充电控 制电路并联于第一电阻的第二端和交流电源的第二输出端之间；第一电阻的 第二端还与三端双向可控硅开关的控制极连接；三端双向可控硅开关的Tl 极、T2极分别连接交流电源的第二输出端、高压直流马达的第二电源输入 端。高压直流马达工作在半波状态下，也就是，该马达由交流电源的正或负 半波供电。当马达顺时针或逆时针旋转时，三端双向可控硅元件处于ON状 态，并且充电泵用来触发该三端双向可控硅开关，充电控制电路(CC)根据 顺时针和逆时针选择开关的状态来管理充电泵的电压。
其中，三端双向可控硅开关的Tl极连接交流电源的第二输出端，T2极连 接高压直流马达的第二电源输入端；或者三端双向可控硅开关的T2极连接交 流电源的第二输出端，Tl极连接高压直流马达的第二电源输入端。
其中，所述半波整流电路包括第一二极管、第二二极管、第三二极管 和第四二极管；顺时针选择开关的另一端除经由第一二极管连接高压直流马 达的第一电源输入端，还经由第二二极管连接第一电阻的第一端；逆时针选 择开关的另一端除经由第三二极管连接高压直流马达的第一电源输入端，还 经由第四二极管连接第一电阻的第一端；第一二极管和第二二极管同时导通，第三二极管和第四二极管同时导通，而同一时刻，第一二极管和第二二 极管或第三二极管和第四二极管只有一组导通。
其中，所述充电控制电路包括第二电阻、第五二极管、第六二极管、
第一电容、第二电容、第三电阻、第四电阻、NPN型三极管和PNP型三极 管；第二电阻的第一端连接所述第一电阻的第二端，两个三极管的基极与交 流电源的第二输出端连接；两个三极管的发射极相互连接，NPN型三极管的 发射极、第一电容、第三电阻和NPN型三极管的集电极顺次连接成回路，第 一电容、第三电阻还与第五二极管的一端构成星形连接，第五二极管的另一 端则与第二电阻的第二端相连接；PNP型三极管的发射极、第二电容、第四 电阻和PNP型三极管的集电极顺次连接成回路，第二电容、第四电阻还与第 六二极管的一端构成星形连接，第六二极管的另一端则与第二电阻的第二端 相连接；第五二极管的方向设置为允许由第五二极管至第一电容、PNP型三 极管的发射极、PNP型三极管的基极导通；第六二极管的方向设置为允许由 第六二极管至第二电容、NPN型三极管的发射极、NPN型三极管的基极导 通。
其中，所述充电泵为电容。
其中，所述第一电阻的第二端与三端双向可控硅开关的控制极之间还连 接有二端交流开关。
其中，所述第三电阻和第四电阻的阻值分别远小于第一电阻加第二电阻 的阻值。
其中，当顺时针选择开关处于"开"，逆时针选择开关处于"关'的状态 时，PNP型三极管导通，交流电源的正半波依次流经顺时针选择开关、第二 二极管、第一电阻、第二电阻、第五二极管、第一电容、PNP型三极管的发 射极和基极，对第一电容充电；第二电容经PNP型三极管的发射极、集电极 和第四电阻放电；充电泵的电压随第一电容的电压而升高，从而接通三端双 向可控硅开关。
其中，当顺时针选择开关处于"关"，逆时针选择开关处于"开'的状态 时，NPN型三极管导通，交流电源的负半波流经逆时针选择开关、第四二极 管、第一电阻、第二电阻、第六二极管、第二电容、NPN型三极管的发射极 和基极，对第二电容充电；第一电容经第三电阻、NPN型三极管的发射极和
7集电极放电；充电泵的电压随第二电容的电压而升高，从而接通三端双向可 控硅开关。
其中，当顺时针选择开关处于"开"，逆时针选择开关处于"开"的状态 时，在交流电源的正半波中，第一电容充电，第二电容放电；在交流电源的 负半波中，第二电容充电，第一电容放电；第一电容、第二电容的放电速率 快于其充电速率，第一电容和第二电容上的电压逼近于O,三端双向可控硅开 关转为关闭。
本发明的技术方案将低成本电子元件组成的高压直流马达应用于窗帘巻 轴中，通过一简单控制电路来驱动高压直流马达执行窗帘旋转结构的功能， 不需要复杂的集成电路，可直接取代现有市面上所使用的PSC感应马达的技 术方案，不用改变连接至交流电源的线路和开关的接口。
下面结合附图，通过对本发明的具体实施方式
详细描述，将使本发明的 技术方案及其他有益效果显而易见。 附图中，
图1为现有窗帘巻轴马达的电路连接关系图2为本发明高压直流马达窗帘巻轴一较佳实施例的驱动器的基本电路 原理图3为本发明高压直流马达窗帘巻轴一较佳实施例的充电控制电路的电 路图4a为本发明高压直流马达窗帘巻轴一较佳实施例的充电控制电路在顺 时针选择状态下的工作过程图4b为本发明高压直流马达窗帘巻轴一较佳实施例的充电控制电路在 逆时针选择状态下的工作过程图4c为本发明高压直流马达窗帘巻轴一较佳实施例的充电控制电路在顺 时针和逆时针同时选择状态下的工作过程图。
具体实施例方式
如图2所示，其为本发明高压直流马达窗帘巻轴一较佳实施例的驱动器 的基本电路原理图。图2中方框范围内的电路构成了用于驱动高压直流马达61的驱动器51,包括二极管31、 二极管32、 二极管41、 二极管42、电阻 71、三端双向可控硅开关73、电容7、充电控制电路8、 二端交流开关72; 驱动器外围则连接顺时针选择开关3、逆时针选择开关4、公共线(COM) 2 及高压直流马达61。交流电源一端通过公共线2接入驱动器51，另一端分别 通过顺时针选择开关3、逆时针选择开关4接入驱动器51，交流电源经驱动 器处理后再送至高压直流马达61，从而驱动高压直流马达61旋转而执行窗帘 旋转结构的功能。
如图2所示，驱动器51中，二极管31、 二极管32、 二极管41、 二极管 42形成半波整流电路；顺时针选择开关3经由二极管31连接高压直流马达 61的第一电源输入端，还经由二极管32连接电阻71的第一端；逆时针选择 开关4经由二极管41连接高压直流马达61的第一电源输入端，还经由二极 管42连接电阻71的第一端；二极管31和二极管32以相同极性与顺时针选 择开关3连接，在此实施例中为正极，也就是当交流电源的正半波电压施加 于顺时针选择开关3时，二极管31和二极管32同时导通正半波；二极管41 和二极管42以相同极性与逆时针选择开关4连接，在此实施例中为负极，也 就是当交流电源的负半波电压施加于逆时针选择开关4时，二极管41和二极 管42同时导通负半波；且同一时刻，二极管31和二极管32或二极管41和 二极管42两组之中只有一组导通，也就是两组二极管分别导通交流电源的正 半波或负半波，使高压直流马达61工作于半波状态下，通过控制正负半波的 导通以对应于高压直流马达61顺时针旋转或逆时针旋转，从而带动窗帘升 降。
电阻71的第二端和交流电源的第二输出端之间并联有充电泵7和充电控 制电路8;电阻71的第二端还与三端双向可控硅开关73的控制极连接；三 端双向可控硅开关73的Tl极连接交流电源的第二输出端，T2极连接高压直 流马达的第二电源输入端。双向可控硅开关73的开、关状态由电容7作为充 电泵来触发，电阻71的第二端与三端双向可控硅开关73的控制极之间还连 接有二端交流开关72以配合三端双向可控硅开关73使用。电容7的电压Vc 升高时，可触发双向可控硅开关73处于ON状态，导通T1极、T2极，使交 流电源连通高压直流马达61。而电容7的电压Vc则由与之并联的充电控制 电路(CC) 8来管理，其管理依据是顺时针选择开关3、逆时针选择开关4的状态，为使其与现有的PSC窗帘巻轴控制方式相一致，其可以按照表一的 功能定义来设定。
通过采用如图2所示的较佳实施例的电路结构，可以使本发明直接取代 现有市面上使用感应马达的技术方案，不用改变连接至交流电源的线路和开 关的接口，即只需将现有的PSC马达换为高压直流马达，驱动器电路改为如 图所示的电路结构，至于交流电源的线路和顺时针、逆时针选择开关的接口 均不用改变，而且采用现有功能定义后，其控制方式也未改变。
图3为本发明高压直流马达窗帘巻轴一较佳实施例的充电控制电路的电 路图，图4a为该充电控制电路在顺时针选择状态下的工作过程图，图4b为 该充电控制电路在逆时针选择状态下的工作过程图，图4c为该充电控制电路 在顺时针和逆时针同时选择状态下的工作过程图。如图3、图4a、图4b、图 4c所示，充电控制电路8包括电阻81、 二极管82、 二极管83、电容84、 电容85、电阻86、电阻87、 NPN型三极管88和PNP型三极管89;电阻81 的第一端连接电阻71的第二端，两个三极管的基极与交流电源的第二输出端 连接；两个三极管的发射极相互连接，NPN型三极管88的发射极、电容
84、 电阻86和NPN型三极管88的集电极顺次连接成回路，电容84、电阻 86还与二极管82的一端构成星形连接，二极管82的另一端则与电阻81的 第二端相连接；PNP型三极管89的发射极、电容85、电阻87和PNP型三 极管89的集电极顺次连接成回路，电容85、电阻87还与二极管83的一端 构成星形连接，二极管83的另一端则与电阻81的第二端相连接；二极管82 的方向设置为允许由二极管82至电容84、 PNP型三极管89的发射极、PNP 型三极管89的基极导通；二极管83的方向设置为允许由二极管83至电容
85、 NPN型三极管88的发射极、NPN型三极管88的基极导通。
结合图4a，当顺时针选择开关3处于"开"，逆时针选择开关4处于"关' 的状态时，如图中虚线所示电流方向，交流电源的正半波经顺时针选择开关 3导入，由于此时加在PNP型三极管89发射极的电压远大于其导通电压，因 而PNP型三极管89处于导通状态，正半波电流流经二极管32、电阻71、电 阻81、 二极管82、电容84、 PNP型三极管89的发射极和基极，最后通过公 共线2流回交流电源，在此过程中，电流由高电势到低电势流动，电容84进 行充电，电容84的电压升高；而且由于PNP型三极管89处于导通状态，如图中虚线所示电流方向，电容85经PNP型三极管89的发射极、集电极和电 阻87放电；电容7的电压随电容84的电压升高而升高，从而触发三端双向 可控硅开关73接通，使得高压直流马达61的第二电源输入端接通交流电源 (高压直流马达61的第一电源输入端己如图2所示，经由二极管31接入交流 电源)，受到正半波电流驱动，开始顺时针旋转，带动窗帘升降。
结合图4b，当顺时针选择开关3处于"关"，逆时针选择开关4处于"开' 的状态时，如图中虚线所示电流方向，交流电源的负半波经逆时针选择开关 4流出，由于此时加在NPN型三极管88发射极的电压远大于其导通电压， 因而NPN型三极管88处于导通状态，交流电源的负半波由公共线2流入， 依次流经NPN型三极管88的发射极和基极、电容85、 二极管83、电阻 81、电阻71、 二极管42、逆时针选择开关4，此过程中对第二电容85充 电；而且由于NPN型三极管88处于导通状态，如图中虚线所示电流方向， 电容84经电阻86、 NPN型三极管88的发射极和集电极放电；电容7的电压 随电容85的电压而升高(方向为负)，从而触发三端双向可控硅开关73接 通，使得高压直流马达61的第二电源输入端接通交流电源(高压直流马达 61的第一电源输入端已如图2所示，经由二极管41接入交流电源)，受到负 半波电流驱动，开始逆时针旋转，带动窗帘升降。
如图4c所示，其显示当顺时针选择开关3处于"开"，逆时针选择开关4处 于"开"时的状态，图中实线所示电流方向为交流电源的处于正半波时的电流 流向，图中虚线所示电流方向为交流电源的处于负半波时的电流流向。由于 交流电为正负半波不断连续变化，因而其在正半波过程中，电流流向仍如图 4a所示，电容84充电，电容85放电；在交流电源的负半波中，电流流向仍如 图4b所示，电容85充电，电容84放电。只是此时两个过程交替往复，电容84 充电，电容85放电；电容85充电，电容84放电；电容84充电，电容85放电； 电容85充电，电容84放电……。在此较佳实施例中，设置电阻86和电阻87的 阻值分别远小于电阻71加电阻81的阻值，因为充电、放电过程中电压都近似 等于交流电源的半波电压，阻值的大小决定了电容84、电容85的放电速率快 于其充电速率，因而两电容上的电荷逼近于0，电容84和电容85上的电压也逼 近于O，从而电容7的电压Vc也逼近于0,三端双向可控硅开关73不被触发，高 压直流马达61与交流电源断开，处于关闭状态。此外，当顺时针选择开关3处于"关"，逆时针选择开关4处于"关"时，高
压直流马达61显然与交流电源断开，处于关闭状态。以上图3、图4a、图4b、 图4c详细说明了充电控制电路8的工作原理，并按照顺时针选择开关3和逆时 针选择开关4的选择状态加以组合说明，实现了与现有PSC马达窗帘巻轴同 样的功能定义。本较佳实施例将低成本电子元件组成的高压直流马达应用于 窗帘巻轴中，通过一简单控制电路来驱动高压直流齿轮马达执行窗帘旋转结 构的功能，不需要复杂的集成电路，可直接取代现有市面上所使用的PSC感 应马达的技术方案，且不用改变连接至交流电源的线路和开关的接口。
以上所述，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方 案和技术构思作出其他各种相应的改变和变形，而所有这些改变和变形都应 属于本发明后附的权利要求的保护范围。
权利要求
1、一种高压直流马达窗帘卷轴，由交流电源供电，使马达顺时针或反时针方向旋转以带动窗帘升、降，其特征在于，包括高压直流马达(61)、顺时针选择开关(3)、逆时针选择开关(4)、充电泵(7)、充电控制电路(8)、第一电阻(71)、三端双向可控硅开关(73)和半波整流电路；顺时针选择开关(3)和逆时针选择开关(4)的一端分别连接交流电源的第一输出端，两开关的另一端分别经由半波整流电路连接高压直流马达(61)的第一电源输入端，两开关的另一端还分别经由半波整流电路连接第一电阻(71)的第一端，顺时针选择开关(3)和逆时针选择开关(4)借由半波整流电路设定为可导通交流电源的不同正负半波；所述充电泵(7)和充电控制电路(8)并联于第一电阻(71)的第二端和交流电源的第二输出端之间；第一电阻(71)的第二端还与三端双向可控硅开关(73)的控制极连接；三端双向可控硅开关(73)的T1极、T2极分别连接交流电源的第二输出端、高压直流马达(61)的第二电源输入端。
2、 如权利要求l所述的高压直流马达窗帘巻轴，其特征在于，所述半波 整流电路包括第一二极管(31)、第二二极管(32)、第三二极管(41)和 第四二极管(42);顺时针选择开关(3)的另一端经由第一二极管(31)连 接高压直流马达(61)的第一电源输入端，经由第二二极管(32)连接第一 电阻(71)的第一端；逆时针选择开关(4)的另一端经由第三二极管(41) 连接高压直流马达(61)的第一电源输入端，经由第四二极管(42)连接第 一电阻(71)的第一端；第一二极管(31)和第二二极管(32)同时导通， 第三二极管(41)和第四二极管(42)同时导通，而同一时刻，第一二极管 (31)和第二二极管(32)或第三二极管(41)和第四二极管(42)只有一组 导通。
3、 如权利要求1或2所述的高压直流马达窗帘巻轴，其特征在于，所述充 电控制电路(8)包括第二电阻(81)、第五二极管(82)、第六二极管 (83)、第一电容(84)、第二电容(85)、第三电阻(86)、第四电阻(87)、 NPN型三极管(88)和PNP型三极管(89);第二电阻(81)的第一端连接所述第一电阻(71)的第二端，两个三极管的基极与交流电源的第二输出端连接；两个三极管的发射极相互连接，NPN型三极管(88)的发射极、第一 电容(84)、第三电阻(86)和NPN型三极管(88)的集电极顺次连接成回 路，第一电容(84)、第三电阻(86)还与第五二极管(82)的一端构成星形连 接，第五二极管(82)的另一端则与第二电阻(81)的第二端相连接；PNP型 三极管(89)的发射极、第二电容(85)、第四电阻(87)和PNP型三极管 (89)的集电极顺次连接成回路，第二电容(85)、第四电阻(87)还与第六 二极管(83)的一端构成星形连接，第六二极管(83)的另一端则与第二电 阻(81)的第二端相连接；第五二极管(82)的方向设置为允许由第五二极 管(82)至第一电容(84)、 PNP型三极管(89)的发射极、PNP型三极管 (89)的基极导通；第六二极管(83)的方向设置为允许由第六二极管(83) 至第二电容(85)、 NPN型三极管(88)的发射极、NPN型三极管(88)的 基极导通。
4、 如权利要求1或2所述的高压直流马达窗帘巻轴，其特征在于，所述充 电泵(7)为电容。
5、 如权利要求1或2所述的高压直流马达窗帘巻轴，其特征在于，所述第 一电阻(71)的第二端与三端双向可控硅开关(73)的控制极之间还连接有 二端交流开关(72)。
6、 如权利要求3所述的高压直流马达窗帘巻轴，其特征在于，所述第三 电阻(86)和第四电阻(87)的阻值分别远小于第一电阻(71)加第二电阻 (81)的阻值。
7、 如权利要求3所述的高压直流马达窗帘巻轴，其特征在于，当顺时针 选择开关(3)处于"开"，逆时针选择开关(4)处于"关'的状态时，PNP型 三极管(89)导通，交流电源的正半波依次流经顺时针选择开关(3)、第二 二极管(32)、第一电阻(71)、第二电阻(81)、第五二极管(82)、第一电 容(84)、 PNP型三极管(89)的发射极和基极，对第一电容(84)充电；第 二电容(85)经PNP型三极管(89)的发射极、集电极和第四电阻(87)放 电；充电泵(7)的电压随第一电容(84)的电压升高而升高，从而接通三端 双向可控硅开关(73)。
8、 如权利要求3所述的高压直流马达窗帘巻轴，其特征在于，当顺时针 选择开关(3)处于"关"，逆时针选择开关(4)处于"开'的状态时，NPN型 三极管(88)导通，交流电源的负半波流经逆时针选择开关(4)、第四二极 管(42)、第一电阻(71)、第二电阻(81)、第六二极管(83)、第二电容 (85)、 NPN型三极管(88)的发射极和基极，对第二电容(85)充电；第一 电容(84)经第三电阻(86)、 NPN型三极管(88)的发射极和集电极放 电；充电泵(7)的电压随第二电容(85)的电压升高而升高，从而接通三端 双向可控硅开关(73)。
9、 如权利要求3所述的高压直流马达窗帘巻轴，其特征在于，当顺时针 选择开关(3)处于"开"，逆时针选择开关(4)处于"开"的状态时，在交 流电源的正半波中，第一电容(84)充电，第二电容(85)放电；在交流电 源的负半波中，第二电容(85)充电，第一电容(84)放电；第一电容 (84)、第二电容(85)的放电速率快于其充电速率，第一电容(84)和第二 电容(85)上的电压逼近于0，三端双向可控硅开关(73)转为关闭。
10、 如权利要求l所述的高压直流马达窗帘巻轴，其特征在于，三端双向 可控硅开关(73)的Tl极连接交流电源的第二输出端，T2极连接高压直流马 达(61)的第二电源输入端；或者三端双向可控硅开关(73)的T2极连接交 流电源的第二输出端，Tl极连接高压直流马达(61)的第二电源输入端。
全文摘要
一种高压直流马达窗帘卷轴，包括顺时针选择开关(3)和逆时针选择开关(4)的一端分别连接交流电源的第一输出端，两开关的另一端分别经由半波整流电路连接高压直流马达(61)的第一电源输入端，两开关的另一端还分别经由半波整流电路连接第一电阻(71)的第一端；所述充电泵(7)和充电控制电路(8)并联于第一电阻(71)的第二端和交流电源的第二输出端之间；第一电阻(71)的第二端还与三端双向可控硅开关(73)的控制极连接；三端双向可控硅开关(73)的T1极、T2极分别连接交流电源的第二输出端、高压直流马达(61)的第二电源输入端。本发明将低成本电子元件组成的高压直流马达应用于窗帘卷轴中，降低了成本并提高了效率。
文档编号E06B9/68GK101545355SQ20081006623
公开日2009年9月30日 申请日期2008年3月25日 优先权日2008年3月25日
发明者王恩晖, 谢国权, 谭少振 申请人:德昌电机(深圳)有限公司