专利名称：脉宽调变式功率调整模块的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种功率调整器，特别是涉及一种利用脉宽调变信号 调节负载功率值的功率调整模块。
背景技术：
由于硅控整流器(thyristor)的问世，使得早期使用电阻来改变负载电 流所产生的大功耗缺点被大幅改善。硅控整流器可直接用于高功率电路 中，作为调节负载交流电源电流的关键元件。常见的应用不外乎有风扇、电
热器、电梯、吊车等。
以电热器30来说，如图3所示，为使得其具有自动加热或保持恒温的 功能，目前均设置有数字温控电路31调节加热器的电流大小，由于加热器 32是使用大功率的电源，而一般数字温控电路31的电源属于小功率，故该 数字温控电路31必须通过含有硅控整流器的功率调整模块40与加热器32 的交流电源33回路串联，如此只要适当触发功率调整模块40的触发端，即 能控制其导通角大小，进而决定加热器32电流大小及加热温度的高低。
然而常见功率调模块40是包含有一模拟触发电路，令该模拟触发电路 触发该硅控整流器，因此功率调模块40必须由模拟触发信号加以驱动而触 发硅控整流器。然而数字温控电路31无法直接驱动功率调整模块40,而必 须加设一高成本的数字模拟转换器50才能转换为高精准度的模拟触发信 号，而有效地控制加热器32的电流大小。
请再参阅图4所示，是为另一种电热器30的电路方框图，其与图3大 致相同，惟其数字温控电路31a内建有数字模拟转换器50,故可直接对功 率调整模块40输出模拟触发信号。
由上述说明可知，对于以数字控制电路控制大功率负载电流大小的应 用中，虽然可使用硅控整流器达到负载功率调整功能，但必须配合使用高 成本的数字模拟转换器，因此不仅成本增高，且对于电路配置成本亦相对 增加，有必要谋求解决方案。
由此可见，上述现有的功率调整模块在结构与使用上，显然仍存在有 不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解决上述存在的问题，相关厂 商莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的设计被发展
完成，而一般产品又没有适切结构能够解决上述问题，此显然是相关业者 急欲解决的问题。因此如何能创设一种新型结构的脉宽调变式功率调整模块，实属当前重要研发课题之一，亦成为当前业界极需改进的目标。
有鉴于上述现有的功率调整模块存在的缺陷，本发明人基于从事此类 产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极 加以研究创新，以期创设一种新型结构的脉宽调变式功率调整模块，能够 改进一般现有的功率调整模块，使其更具有实用性。经过不断的研究、设 计，并经过反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本实用新 型。
发明内容
本实用新型的主要目的在于，克服现有的功率调整^t块存在的缺陷，而 提供一种新型结构的脉宽调变式功率调整模块，所要解决的技术问题是使 其以脉宽调变信号调整输出功率大小，能方便、容易地供数字控制电路调 整负载的功率大小，非常适于实用。
本实用新型的目的及解决其技术问题是采用以下的技术方案来实现
的。依据本实用新型提出的一种脉宽调变式功率调整模块，其包含有 一处 理器，是具有运算及储存功能； 一数字输入介面电路，是连接至该处理器 的一第一输入端，供外部数字控制电路的脉宽调变信号输出端连接，该数字 输入介面电路是将该脉宽调变信号加以处理后输出至该处理器； 一零相位 检测电路，其连接至该处理器的一第二输入端，供与负载交流电源连接，以 撷取并反应负载交流电源电压零相位至该处理器；以及一硅控整流器，其 触发端是连接至该处理器的输出端，该硅控整流器是供与该负载交流电源 回路串联连接；上述处理器是依据该脉宽调变信号的周期时间及脉宽百分 比，配合该负载电流电压零相位时，产生并输出模拟触发信号至该硅控整 流器的该触发端，改变该硅控整流器的导通角大小。
本实用新型的目的以及解决其技术问题还可以采用以下的技术措施来 进一步实现。
前述的脉宽调变式功率调整模块，其中所述的零相位检测电路是为一 比较器，该比较器的一输入端是通过一全波整流器连接至该负载交流电 源，以取得整流后的电源信号，该比较器的另一输入端连接一参考电压，比 较器的输出端是将目前该电源信号的电压与该参考电压的差值输出至该处 理器。
前述的脉宽调变式功率调整模块，其中所述的数字输入介面是为一阻 抗匹配电路，其输入端是供该外部数字控制电路连接，以取得该脉宽调变 信号，并令该外部数字控制电路与该处理器的阻抗匹配。
前述的脉宽调变式功率调整模块，其中所述的阻抗匹配电路的输入端 是进一步连接有至少一电阻，以取得外部模拟信号。前述的脉宽调变式功率调整模块，其中所述的硅控整流器通过一触发
电路连接至该处理器的该输出端，其中该触控电路是包含有 一开关电 路，是连接至该处理器的该输出端，由该处理器控制该开关电路的导通时 间；以及二组光耦合器，是相互串联并连接后连拉至该开关电路与该硅控 整流器的该触控端之间。
前述的脉宽调变式功率调整模块，其中所述的硅控整流器是为二个反 向并联的单向硅控整流器组成或一双向硅控整流器。
借由上述技术方案，本实用新型脉宽调变式功率调整模块至少具有下 列优点及有益效果
本实用新型可直接供数字控制电路使用，不必采用额外的数字模拟转 换器来控制硅控整流器的导通角大小，能够节省成本及配线时间，而同样 达到节能效果；又，配合零相位检测电路设计，更可避免硅控整流器在电 源高压时间点导通，硅控整流器的使用寿命可以增长。
为使本实用新型可应用于具有一数字模拟转换器的数字控制电路，上 述该数字输入介面电路的阻抗匹配电路的输入端可进一步连接有至少一组 电阻，供不同电阻输出模拟信号的数字控制电路连接，与处理器阻抗匹 配，该阻抗匹配电路121的原输入端通过一开关电路122与电阻123共同 连接端AX1，如此一来本实用新型亦可供具有数字模拟转换器的数字控制电 路使用，以控制其负载的功率大小。
综上所述，本实用新型是有关于一种脉宽调变式功率调整模块，是包 含有一处理器、 一数字输入介面电路及一硅控整流器；其中该数字输入介 面电路是供一外部数字控制电路连接，以将其脉宽调变信号处理后输入至 处理器，再由处理器自动计算外部脉宽调变信号的周期时间及脉宽百分 比，直接对该硅控整流器的触发端发出触发信号，控制其导通角；是以，本 实用新型能直接接收外部数字控制电路输出的脉宽调变信号，并依据脉宽 调变信号的改变，直接改变该硅控整流器的导通角大小，达到控制负载交 流电源回路的功率大小的目的，毋需另设高成本的数字模拟转换器。本实 用新型具有上述诸多优点及实用价值，其不论在产品结构或功能上皆有较 大改进，在技术上有显著的进步，并产生了好用及实用的效果，且较现有 的功率调整模块具有增进的突出功效,从而更加适于实用，诚为一新颖、进 步、实用的新设计。
上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实 用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用 新型的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施 例，并配合附图，详细说明如下。
图1A-图1F是本实用新型一较佳实施例的电路图。 图2是本实用新型应用于一电热器的电路方框图。 图3是一种具有温度调节功能电热器的电路方框图。 图4是另一种具有温度调节功能电热器的电路方框图。
10:功率调整模块11:处理器
12:数字输入介面电路121:阻^抗匹配电3各
122:开关电路123:电阻
13:零相位4企测电路131:比较器
132:全桥整流器20:硅控整流器
21:触发电路22:开关电路
23:光耦合器30:电热器
3131a:数字温控电路32:加热器
33:电源40:功率调整模块
50:数字模拟转换器
具体实施方式
为更进一步阐述本实用新型为达成预定发明目的所采取的技术手段及 功效，
以下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型提出的脉宽调变式功 率调整模块其具体实施方式
、结构、特征及其功效，详细说明如后。
有关本实用新型的前述及其他技术内容、特点及功效，在以下配合参 考图式的较佳实施例的详细说明中将可清楚的呈现。通过具体实施方式
的
加深入li体的^解'，然而所附图式仅是提供参考与说明之用，并非用来 对本实用新型加以限制。
请配合参阅图U至图1F所示，是为本实用新型脉宽调变式功率调整 模块IO—较佳实施例的电路图，其包含有 一处理器ll,是具有运算及储存功能；
一数字输入介面电路12,是连接至该处理器11的输入端IA1，供外部 数字控制电路的脉宽调变信号输出端连接，该数字输入介面电路12是将外 部脉宽调变信号加以处理后输出至该处理器11;在本实施例中，该数字输 入介面12是为一阻抗匹配电路121,是与外部数字控制电路的脉宽调变输 出端P丽l连接，令处理器11与数字控制电路的阻抗得以匹配；
一零相位检测电路13,是连接至该处理器11的输入端ZCRS,供与负 载交流电源AC-PWR连接，以撷取并反应负载交流电源电压零相位至该处理 器ll;在本实施例中，该零相位检测电路13是为一比较器131，该比较器131的其中一输入端是通过一全波整流器132连接至负载交流电源AC-PWR，以 取得整流后的电源信号，至于另一输入端则连接一参考电压，如此该比较 器131会输出目前电源信号电压与参考电压的差值，而该处理器11即可依 差值判断目前负载交流电源电压相位是否为零；即，当比较器131的差值 近零时，即为零相^f立；以及
一硅控整流器20,其触发端G是连接至该处理器11的输出端TRC1,该 硅控整流器20是供与负载交流电源回路串联连接；又，该硅控整流器20 是可为二个反向并联的单向硅控整流器SCR组成、 一双向硅控整流器TRIAC 或单颗硅控整流器SCR。在本实施例中，该硅控整流器20通过一触发电路 21连接至处理器的输出端，且该硅控整流器20为一双向硅控整流器；由于 该硅控整流器20是与负载交流电源回路串联，故该触发电路21是包含有 一开关电路22及二组与开关电路连接的光耦合器23,又该处理器11通过 控制开关电路22的导通时间，决定二组串联光耦合器23的导通时间，进 而触发双向硅控整流器20的导通时间，是以，该处理器11通过该触发电 路21与硅控整流器20可不共地而相互隔离。
又，为使本实用新型可应用于具有一数字模拟转换器的数字控制电 路，上述该数字输入介面电路的阻抗匹配电路122的输入端可进一步连接 有至少一组电阻123,供不同电阻输出模拟信号的数字控制电路连接，匹配 与处理器11的阻抗匹配；而该阻抗匹配电路121的原输入端则通过一开关 电路122与电阻123共同连接端AX1,当使用者欲连接至脉宽调变信号输出 端，则将开关电路122与该阻抗匹配电路121的原输入端连接，同时令多 个电阻123与阻抗匹配电路121的输入端断路；反之，若欲连接至模拟号 信号输出端，则将开关电路122与该阻抗匹配电路121的原输入端断路，而 同时令多个电阻123与阻抗匹配电路121的输入端短路连接，令模拟信号 输入至该处理器11，由该处理器11依据该模拟信号来调整硅控整流器20 的导通时间，如此一来本实用新型亦可供具有数字模拟转换器的数字控制 电路使用，以控制其负载的功率大小。
又，本实施例的处理器具有两组以上的输入端IA1、 IA2及两组以上的 输出端TRC1、 TRC2,故本实施例是包含有二数字输入介面电路12，以接收 两组以上的外部脉宽调变信号及控制二组以上的负载功率大小。由于各数 字输入介面电路12的阻抗匹配电路121的运算放大器U1A、 U1B是为同一 集成电路，如图1B所示，故仅其中运算放大器U1B连接有接地电容C2。
以下谨进一步说明该本实用新型控制负载功率的电路动作，请配合参 阅图2所示，是以一电热器30作为本实用新型应用的例子加以说明，该电 热器30是包含有一数字温控电路31及一加热器32，而本实用新型是连接 于数字控制电路31及加热器32之间。由于该处理器11会自动计算该脉宽调变信号的周期时间及判断脉宽调
变信号的的脉宽百分比，故当该处理器11通过数字输入介面电路12判 断，该数字温控电路31输出的脉宽调变信号为高脉宽百分比即数字控制电 路欲调高其负载交流电源功率时，该处理器11会等待该零相位检测电路13 检测目前加热器电源33电压在零相位时，再通过该触发电路21对该硅控 整流器20输出模拟触发信号，让硅控整流器20的导电角变大，以加大该 加热器32电源电压，而提高其加热温度。
反之，若该数字温控电路31输出的脉宽调变信号为低脉宽百分比即数 字控制电路欲调降其负载交流电源功率时，该处理器11同样会在电源33 电压在零相位时，再控制触发电路21输出触发信号至硅控整流器20，使其 导通角变小，而降低加热器的电源功率，使其温度下降；由于触发信号是 在电源电压在零相位时才输出至硅控整流器20，因此硅控整流器20被触发 导通时，加热器电源两端电压压差正处于电源电压最小状态，不仅可延长 硅控整流器的使用寿命，亦避免高电压突然灌入加热器而损及加热器。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作 任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非 用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员在不脱离本实用新型技 术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同 变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实 用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均 仍属于本实用新型技术方案的范围内。
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权利要求1、一种脉宽调变式功率调整模块，其特征在于其包含有一处理器，是具有运算及储存功能；一数字输入介面电路，是连接至该处理器的一第一输入端，供外部数字控制电路的脉宽调变信号输出端连接，该数字输入介面电路是将该脉宽调变信号加以处理后输出至该处理器；一零相位检测电路，其连接至该处理器的一第二输入端，供与负载交流电源连接，以撷取并反应负载交流电源电压零相位至该处理器；以及一硅控整流器，其触发端是连接至该处理器的输出端，该硅控整流器是供与该负载交流电源回路串联连接；上述处理器是依据该脉宽调变信号的周期时间及脉宽百分比，配合该负载电流电压零相位时，产生并输出模拟触发信号至该硅控整流器的该触发端，改变该硅控整流器的导通角大小。
2、 根据权利要求1所述的脉宽调变式功率调整模块,其特征在于其中 所述的零相位检测电路是为一比较器，该比较器的一输入端是通过一全波 整流器连接至该负载交流电源，以取得整流后的电源信号，该比较器的另 一输入端连接一参考电压，比较器的输出端是将该电源信号的当前电压与 该参考电压的差值输出至该处理器。
3、 根据权利要求l或2所述的脉宽调变式功率调整模块，其特征在 于其中所述的数字输入介面是为一阻抗匹配电路，其输入端是供该外部数 字控制电路连接，以取得该脉宽调变信号，并令该外部数字控制电路与该 处理器的阻抗匹配。
4、 根据权利要求3所述的脉宽调变式功率调整模块，其特征在于其中 所述的阻抗匹配电路的输入端是进一步连接有至少一电阻，以取得外部模 拟信号。
5 、根据权利要求4所述的脉宽调变式功率调整模块，其特征在于其中 所述的硅控整流器通过一触发电路连接至该处理器的该输出端，其中该触 控电路是包含有一开关电路，是连接至该处理器的该输出端，由该处理器控制该开关 电路的导通时间；以及二组光耦合器，是相互串联并连接后连拉至该开关电路与该硅控整流 器的该触控端之间。
6、根据权利要求5所述的脉宽调变式功率调整模块,其特征在于其中 所述的硅控整流器是为二个反向并联的单向硅控整流器组成或一双向硅控 整流器。
专利摘要本实用新型是有关于一种脉宽调变式功率调整模块，是包含有一处理器、一数字输入介面电路及一硅控整流器；其中该数字输入介面电路是供一外部数字控制电路连接，以将其脉宽调变信号处理后输入至处理器，再由处理器自动计算外部脉宽调变信号的周期时间及脉宽百分比，直接对该硅控整流器的触发端发出触发信号，控制其导通角；是以，本实用新型能直接接收外部数字控制电路输出的脉宽调变信号，并依据脉宽调变信号的改变，直接改变该硅控整流器的导通角大小，达到控制负载交流电源回路的功率大小的目的，毋需另设高成本的数字模拟转换器。
文档编号H02M5/02GK201278492SQ200820136139
公开日2009年7月22日 申请日期2008年9月23日 优先权日2008年9月23日
发明者江南政 申请人:长新科技股份有限公司