专利名称：风扇用脉宽调制的控制方法
技术领域：
本发明涉及一种风扇用脉宽调制(PWM)的控制方法，特别涉及一种可根据缓冲时段的控制信号降低风扇电动机换相时的耗能，使风扇电动机的切换顺利，运转更有效，达到节省功耗、提高效率和降低成本的目的。
背景技术：
一般公知技术使用脉宽调制(PWM)信号控制风扇电动机的控制电路，如中国台湾专利公告第507973号的《用于散热系统的控制电路》，上述控制电路包括一信号产生器，电连接在上述散热系统与提供上述散热系统电压的电源之间，用于产生一控制信号来控制上述电源的开关；以及一电压调节装置，电连接在上述散热系统与上述电源之间，与上述信号产生器并联，用于不断向上述散热系统内电路提供基本电源，用来避免与上述散热系统电连接的外部组件输出的信号受到上述控制信号的干扰。
上述的《用于散热系统的控制电路》虽然可避免与上述散热系统电连接的外部组件输出的信号，受到上述控制信号的干扰，但是，上述控制电路在实际运用到风扇上仍有不足之处。当风扇电动机转动时，其内部需先作换相操作，风扇电动机方可转动。当风扇电动机使用上述控制电路或一般公知的控制电路时，换相周期所输出的波形图如图7、图8所示，从图中波形可以看出，上述风扇电动机在换相周期时输出信号的波形为连续输出的状态，因此，使用公知的脉宽调制(PWM)信号控制风扇电动机的控制电路时，极易造成上述风扇电动机在换相时增加风扇运转的耗能，使风扇所需的耗电功率增加，而无法达到节省能耗以及提供风扇运转效率的功效，使风扇电动机在换相时的切换不顺，导致风扇电动机的效率降低。
发明内容
本发明的主要目的，提供一种风扇用脉宽调制(PWM)的控制方法，通过缓冲时段的控制信号降低风扇电动机换相时的耗能，使风扇电动机的切换顺利，运转更有效，并且能够节省能耗、提高效率和降低成本。
为实现上述的目的，本发明提供一种风扇用脉宽调制的控制方法，将一脉宽调制信号产生模块电性连接在风扇电动机与为上述风扇电动机提供电压的电源之间用于提供脉宽调制控制信号，上述脉宽调制信号产生模块可产生一控制上述电源的激活和关闭的控制信号；上述脉宽调制信号产生模块为一脉冲宽度调整电路，当风扇电动机处于换相周期时，上述信号产生器产生一缓冲时段的控制信号，控制上述电源关闭，当风扇电动机结束换相周期时，上述信号产生器停止产生缓冲时段的控制信号，控制激活上述电源。
上述脉冲宽度调整电路的缓冲时段控制信号占空因数在5％～30％的范围内。
上述脉宽调制信号模块为信号产生器或FPGA所构成的组合电路。
图1为本发明信号产生器的第一实施例控制电路示意图；图2为本发明信号产生器的输出信号波形图；图3为本发明第二实施例的控制电路示意图；图4为本发明第二实施例的电压、电枢电流及速度波形图；图5为本发明第三实施例的控制电路示意图；图6为本发明基本直流变换器控制的直流电动机端电压变化图；图7为公知信号产生器的输出信号波形图；图8为公知信号产生器的输出信号波形图。
具体实施例方式
图1和图2为本发明信号产生器的第一实施例控制电路示意图和本发明信号产生器的输出信号波形图。如图所示本发明是一种用于风扇的脉宽调制(PWM)的控制方法，包括一脉宽调制信号模块，该脉宽调制信号模块为信号产生器或FPGA所构成的组合电路。该脉宽调制信号模块通过一信号产生器2产生一缓冲时段的控制信号，使风扇电动机1可通过上述缓冲时段的控制信号降低换相时的耗能，使风扇电动机1的切换顺利，运转更有效，进而达到节省能耗、提高效率及降低成本的目的。
上述信号产生器2电连接在风扇电动机1和提供上述风扇电动机1电压的电源3之间；上述信号产生器2产生一控制信号，用以控制上述电源3的激活和关闭；上述信号产生器2为一脉宽调制电路，上述信号产生器2在风扇电动机1的换相周期时(如图2所示，在两输出脉冲之间)产生一缓冲时段A的控制信号，通过上述信号产生器2所产生的缓冲时段A的控制信号，上述信号产生器2控制上述风扇电动机1的换相，当风扇电动机1处于换相周期时，上述信号产生器2产生一缓冲时段的控制信号，控制上述电源3关闭，当风扇电动机1结束换相周期时，上述信号产生器2停止产生缓冲时段的控制信号，控制激活上述电源3；上述信号产生器2的缓冲时段A的控制信号的占空因数为在5％～30％的范围内；通过使用上述用于风扇的脉宽调制(PWM)的控制方法，使风扇电动机1受控于上述缓冲时段A的控制信号，达到降低风扇电动机1换相时的耗能，使上述风扇电动机1在换相时的切换顺利，运转更有效，进而达到节省能耗、提高效率及降低成本的目的。
请参阅图3和图4，为本发明第二实施例的控制电路示意图和本发明第二实施例的电压、电枢电流及速度波形图。如图所示在较大负载的情况下，晶体管将会造成大量的功率散失问题，一部分能量转为热而损失，因为电动机4是电感性负载，流经电枢的电流不会因晶体管的控制电压Vi突然降为零也立即下降为零，而是满足电流必须连续的物理特性，根据特定的时间常数缓慢下降。同样的当Vi突然上升时，Ia也根据特定的时间常数逐渐上升，而且电动机的惯性作用，使电动机4的转动并不会立即停止或瞬间转动。其控制电压及相对应的电压、电枢电流及速度波形图如图4所示；调整输入控制电压的脉冲宽度即可控制电动机4的电流，进而控制电动机4的运转。图4中同时也显示输入控制脉冲的占空因数(duty cycle)与速度之间的关系，当输入电压脉冲较长时电动机4的转速将上升，反之则降低。
请参阅图5和图6，为本发明第三实施例的控制电路示意图及本发明基本直流变换器控制的直流电动机端电压变化图。如图所示为了改善以往使用继电器控制转向的缺点，本发明的方法可运用于第三实施例中。如图6所示，为基本直流变换器及相对应的直流电动机5端电压变化，基本原理是使用开关实施切换，将开关S1与开关S3设为一组，开关S2与开关S4为另外一组，同一组的两个开关一起连动，并且两组开关的接通和切断正好相反，避免发生短路。因此出现以下两种情况；(1)当开关S1、S3为接通(ON)且开关S2、S4为切断(OFF)时，电动机5的端电压Vm＝+Vbb，此时电动机5为顺时针旋转。
(2)当开关S1、S3为切断(OFF)且开关S2、S4为接通(ON)时，电动机5的端电压Vm＝-Vbb，此时电动机5为逆时针旋转。
通过以上两种情况并搭配本发明用于风扇的脉宽调制(PWM)的控制方法，即可达到有效控制电动机的目的。
权利要求
1.一种风扇用脉宽调制的控制方法，该控制方法包括将一脉宽调制信号产生模块电性连接在风扇电动机与为上述风扇电动机提供电压的电源之间用于提供脉宽调制控制信号，上述脉宽调制信号产生模块可产生一控制上述电源的激活和关闭的控制信号；上述脉宽调制信号产生模块为一脉冲宽度调整电路，当风扇电动机处于换相周期时，上述信号产生器产生一缓冲时段的控制信号，控制上述电源关闭，当风扇电动机结束换相周期时，上述信号产生器停止产生缓冲时段的控制信号，控制激活上述电源。
2.根据权利要求1所述的风扇用脉宽调制的控制方法，其特征在于，上述脉冲宽度调整电路的缓冲时段控制信号占空因数在5％～30％的范围内。
3.根据权利要求1所述的风扇用脉宽调制的控制方法，其特征在于，上述脉宽调制信号模块为信号产生器或FPGA所构成的组合电路。
全文摘要
本发明涉及一种风扇用脉宽调制的控制方法，将一信号产生器电性连接在风扇电动机与提供上述风扇电动机电压的电源之间，上述信号产生器可产生一控制上述电源的激活和关闭的控制信号；上述信号产生器为一脉冲宽度调整电路，当风扇电动机处于换相周期时，上述信号产生器产生一缓冲时段的控制信号，控制上述电源关闭，当风扇电动机结束换相周期时，上述信号产生器停止产生缓冲时段的控制信号，控制激活上述电源。
文档编号H02P7/06GK1567704SQ03148269
公开日2005年1月19日 申请日期2003年7月1日 优先权日2003年7月1日
发明者侯宗德 申请人:达隆科技股份有限公司