CN211550064U - 一种基于无线供电的风扇温控自动调速电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及风扇调速技术领域，本实用新型公开了一种基于无线供电的风扇温控自动调速电路，其包括温控自动调速电路，用于根据环境温度调节风扇的转速；无线供电接收电路，与所述温控自动调速电路连接，用于为所述温控自动调速电路供电。本实用新型具有在无线供电基础上根据环境温度自动调节风扇转速的效果。

Description

一种基于无线供电的风扇温控自动调速电路

技术领域

本实用新型涉及风扇调速的技术领域，尤其是涉及一种基于无线供电的风扇温控自动调速电路。

背景技术

每逢夏天，天气炎热，无论是室内还是室外，防暑降温措施必不可少，例如空调、风扇等。虽然空调已经普及，但是空调的安装受场地、供电等因素限制，例如：室外、户外因为空间不封闭、缺乏供电电源装置而无法安装空调，一些室内场所因为场地面积太大导致安装空调也无法达到降温效果。因此，在户外、空间大的室内场地，人们经常用到风扇，特别是手持风扇、桌面小风扇这种体积小、便于携带的风扇。

人们在利用风扇吹风降温的同时，希望可以调节风速以达到最佳的体感舒适度，并且能够进行便捷的供电操作。如公告号为CN205078482U的中国专利公开了一种多功能全方位电风扇，该电风扇设有用于充电的USB充电口以及调节风速的档位调节按钮组。但是，对于供电与调速，该电风扇具有以下缺点：1、采用有线供电方式，每次供电时需要手工插拔供电线，增加了供电线与供电口的机械损耗，增加了供电线与供电口的损坏率，并且操作不方便；2、仅能切换固定的几种风速档位，有时很难达到人体最为舒适的风感；3、通过用户手动按下按键或拨动开关实现换档，换挡时有很明显响声，不适用于安静场所，且在使用一段时间后，可能出现按键失灵或者开关外壳脱落、损坏的情况，使换档操作不便，电线外露也会有安全隐患。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的是提供一种基于无线供电的风扇温控自动调速电路，其具有在无线供电基础上根据环境温度自动调节风扇转速的效果。

本实用新型的上述实用新型目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种基于无线供电的风扇温控自动调速电路，包括：温控自动调速电路，用于根据环境温度调节风扇的转速；无线供电接收电路，与所述温控自动调速电路连接，用于为所述温控自动调速电路供电。

通过采用上述技术方案，采用无线供电方式替代原有的有线供电，省去了风扇上的供电口以及供电线，避免了因插拔供电线而导致的供电线与供电口的机械损耗，并且使供电更加便捷；另外，通过环境温度调节风扇转速，无需设置档位按键、开关，避免按键失灵、开关易损坏的问题，调速过程静音，适于睡眠等安静环境，并且，不受固定档位的限制，可以获得多种风速，可以使人体达到最为舒适的风感。

本实用新型进一步设置为：所述无线供电接收电路包括谐振电路，用于感应出交流电压；无线供电接收控制单元，与所述谐振电路连接，用于对感应出的交流电压进行整流，并输出直流供电电压。

本实用新型进一步设置为：所述谐振电路包括接收线圈和谐振电容。

通过采用上述技术方案，接收线圈感应出电动势，并和谐振电容形成谐振电路，感应出交流电压。

本实用新型进一步设置为：所述无线供电接收电路还包括滤波电路，所述滤波电路分别与所述谐振电路和所述无线供电接收控制单元连接。

通过采用上述技术方案，利用滤波电路对无线供电接收控制单元整流之后得到的直流电压进行滤波，可以降低交流脉动波纹系数，提升高效平滑直流输出，使供电电压更为稳定。

本实用新型进一步设置为：所述无线供电接收电路还包括与所述无线供电接收控制单元连接的过流与异物检测电路。

通过采用上述技术方案，设置过流与异物检测电路可以判断感应磁场内是否存在金属异物，避免因无线供电过程中因金属异物发热损坏发射器和风扇接收器。

本实用新型进一步设置为：所述无线供电接收电路还包括与所述无线供电接收控制单元连接的指示灯单元。

通过采用上述技术方案，对无线供电过程进行指示，以提醒用户当前是否处于供电中。

本实用新型进一步设置为：所述温控自动调速电路包括：热敏电阻，用于在环境温度变化时产生阻值变化；电压调节单元，与所述热敏电阻连接，用于根据所述热敏电阻的阻值变化调节风扇电机两端的电压；所述风扇电机，与所述电压调节单元连接，用于根据所述风扇电机两端的电压改变转速；供电电路，分别与所述热敏电阻、所述电压调节单元和所述风扇电机连接，用于提供供电电压。

通过采用上述技术方案，热敏电阻的阻值随环境温度的变化而变化，根据热敏电阻的阻值变化来调节风扇电机两端的电压，改变风扇电机转速，进而改变风扇出风量。

本实用新型进一步设置为：所述电压调节单元包括第一三极管和第二三极管，所述第一三极管的基极与所述热敏电阻连接，所述第一三极管的集电极与所述第二三极管的基极连接，所述第二三极管的集电极与所述风扇电机连接。

通过采用上述技术方案，根据热敏电阻的阻值变化以及三极管的导通截止特性，可以增大或减小风扇电机两端的电压，进而增加或减少转速，实现风扇出风量的增加或减少。

本实用新型进一步设置为：所述温控自动调速电路还包括并联在所述风扇电机两端的二极管。

通过采用上述技术方案，该二极管与风扇电机形成放电回路，防止在断电瞬间风扇电机线圈因高电压被击穿的情况。

本实用新型进一步设置为：所述温控自动调速电路还包括滤波单元，用于对所述供电电压进行滤波。

通过采用上述技术方案，通过滤波单元可以降低交流脉动波纹系数，提升高效平滑直流输出，使供电电压更为稳定。

综上所述，本实用新型的有益技术效果为：

1.采用无线供电方式替代原有的有线供电，省去了风扇上的供电口以及供电线，避免了因插拔供电线而导致的供电线与供电口的机械损耗，并且使供电更加便捷；另外，通过环境温度调节风扇转速，无需设置档位按键、开关，避免按键失灵、开关易损坏的问题，调速过程静音，适于睡眠等安静环境，并且，不受固定档位的限制，可以获得多种风速，可以使人体达到最为舒适的风感；

2.利用滤波电路对无线供电接收控制单元整流之后得到的直流电压进行滤波，可以降低交流脉动波纹系数，提升高效平滑直流输出，使供电电压更为稳定

3.根据热敏电阻的阻值变化以及三极管的导通截止特性，可以增大或减小风扇电机两端的电压，进而增加或减少转速，实现风扇出风量的增加或减少。

附图说明

图1是实施例的结构框图。

图2是实施例中无线供电接收电路的电路原理图。

图3是实施例中温控自动调速电路的电路原理图。

图中，10、温控自动调速电路，101、电压调节单元，20、无线供电接收电路，201、谐振电路，202、过流与异物检测电路，203、指示灯单元，204、温度保护检测电路，205、滤波电路。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

实施例：

参照图1，为本实用新型实施例公开的一种基于无线供电的风扇温控自动调速电路，包括温控自动调速电路10，用于根据环境温度调节风扇的转速；无线供电接收电路20，与所述温控自动调速电路10连接，用于为所述温控自动调速电路供电。

作为本实施例的一种可选实施方式，无线供电接收电路20接收无线供电发射器发射的电磁波，并输出5V供电电压。图2示出了一种无线供电接收电路20的电路原理图，该无线供电接收电路20包括谐振电路201和无线供电接收控制单元U1，谐振电路201与无线供电接收控制单元U1连接。

本可选实施方式中，无线供电接收控制单元U1采用接收控制逻辑IC，型号为CV8013，其具有内部整流功能，将谐振电路201输出的交流电整流成直流电，无线供电接收控制单元U1的28脚输出供电电压。

本可选实施方式中，如图2所示，谐振电路201包括接收线圈L1和谐振电容C14、C15、C18，接收线圈L1为带隔磁片的接收线圈。

当风扇放到无线供电发射器的指定位置上后，无线供电发射器将隔空提供少许能量给风扇的无线供电接收电路20；当发射器识别是接收器而不是金属异物时，则继续加大传输能量，无线供电接收电路20通过电磁感应产生感应电动势，使无线供电接收电路20刚好进入正常工作状态；这时无线供电接收电路20的无线供电接收控制单元U1发送通讯码给无线供电发射器，与其进行通讯；当无线供电发射器与风扇无线供电接收电路20通讯达成协议后，无线供电发射器按照无线供电接收电路20的功率要求，开始传输功率；无线供电接收电路20通过接收线圈L1感应出电动势，接收线圈L1和电容C14、C15、C18串联，形成谐振电路201，感应出交流电压；交流电压通过无线供电接收控制单元U1内部整流，整流成直流电。

在本可选实施方式中，无线供电接收电路20还包括滤波电路205，滤波电路205分别与谐振电路201和无线供电接收控制单元U1连接。如图2所示，该滤波电路205包括并联的滤波电容C5、C26、C28、C33、C34，这些滤波电容的一端接地，另一端与无线供电接收控制单元U1的14和27脚连接。滤波电容C5、C26、C28、C33、C34对无线供电接收控制单元U1内部整流之后的直流电进行滤波。

在本可选实施方式中，如图2所示，无线供电接收电路20还包括与无线供电接收控制单元U1连接的过流与异物检测电路202。过流与异物检测电路202包括电阻R8、电阻R6和电容C21；无线供电接收控制单元U1的10脚依次串联电阻R8、电阻R6接地，无线供电接收控制单元U1的9脚连接电容C21，电容C21与电阻R6并联。

该过流与异物检测电路202具有无线供电过流保护检测功能。通过设置ILIM脚（10脚）外围电阻，设置过流保护的一个参考电压值，该电压值代表无线供电要保护的电流值，谐振电路感应到电动势时，产生的感应电流流进无线供电接收控制单元U1，通过内部采集电流，当感应到电流变大时，采集的电流值也变大，无线供电接收控制单元U1根据设定的ILIM阈值判断无线供电接收电路20感应到的电流是否有过流，若有过流，则发出过流报警通讯码给无线供电发射器，通知无线供电发射器终止能量传输。

此外，该过流与异物检测电路202还具有异物检测功能。通过调整无线供电接收控制单元U1的FOD脚（9脚）外围电阻，通过无线供电接收控制单元U1的ILIN脚（10脚）提供电压，设置FOD的一个参考电压值，该电压值代表待接收功率，无线供电接收电路20将当前接收的功率值的通讯码发给无线供电发射器，由无线供电发射器计算能量损耗，无线供电发射器判断损耗情况并返回通讯码，无线供电接收电路20根据返回通讯码结果以及设定的FOD阈值，判断感应磁场内是否有金属异物，若有金属异物，则发出异物报警通讯码给无线供电发射器，通知无线供电发射器终止能量传输。

在本可选实施方式中，如图2所示，无线供电接收电路20还包括与无线供电接收控制单元U1连接的指示灯单元203。指示灯单元203包括发光二极管LED1、电阻R2，无线供电接收控制单元U1的3脚经过电容C13接地，无线供电接收控制单元U1的3脚（AVDD）依次串联电阻R2、发光二极管LED1与无线供电接收控制单元U1的31脚连接，发光二极管LED1的负极与无线供电接收控制单元U1的31脚连接。无线供电接收控制单元U1通过逻辑判断，通过AVDD脚向外输出模拟电压，控制发光二极管LED1点亮或熄灭。该发光二极管LED1可设置在风扇外壳上便于用户观察的位置。

在本可选实施方式中，如图2所示，无线供电接收电路20还包括与无线供电接收控制单元U1连接的温度保护检测电路204，该温度保护检测电路204包括热敏电阻R9、电阻R12和电容C32，无线供电接收控制单元U1的8脚依次串联电阻R12、热敏电阻R9接地，电容C32与电阻R12和热敏电阻R9并联。

通过设置TS脚（8脚）外围热敏电阻R9（R9为NTC热敏电阻），热敏电阻R9采用有引线的插件热敏电阻，可将热敏电阻R9置于接收线圈L1表面。在进行无线供电传输过程中，接收线圈L1表面会产生温度，温度变化时，热敏电阻R9的阻值也会变化，相应的热敏电阻R9两端的电压也会相应的变化，进而引起无线供电接收控制单元U1的TS脚（8脚）的电压变化，无线供电接收电路20根据设定的温度保护值判断谐振线圈L1是否温度过高，若温度过高、超过阈值，则发出过温报警通讯码给无线供电发射器，通知无线供电发射器终止能量传输。

作为本实施例的一种可选实施方式，如图3所示，温控自动调速电路10包括依次连接的热敏电阻R10、电压调节单元101和风扇电机M1，热敏电阻R10、电压调节单元101、风扇电机M1均与无线供电接收电路20的输出电压端OUT-5V连接。

本可选实施方式中，热敏电阻R10为NTC热敏电阻，热敏电阻R10一端接地，热敏电阻R10另一端串联电阻R3接地。NTC热敏电阻对温度敏感，即使温度变化很小，其阻值也会有较大改变，从而改变风扇电机M1的转速，可以提高风扇调速的灵敏度。

本可选实施方式中，风扇电机M1的1脚串联电阻R7与供电电路20的输出电压端OUT-5V连接。

本可选实施方式中，电压调节单元10包括第一三极管Q3和第二三极管Q1；第一三极管Q3的发射极接地，第一三极管Q3的基极串联电阻R13与热敏电阻R10另一端连接，第一三极管Q3的集电极串联电阻R5与供电电路20的输出电压端OUT-5V连接；第二三极管Q1的基极与第一三极管Q3的集电极连接，第二三极管Q1的发射极接地，第二三极管Q1的集电极与风扇电机M1的2脚连接。其中，第一三极管Q3和第二三极管Q1采用NPN三极管，型号为FMMT619。

本可选实施方式中，温控自动调速电路10还包括并联在风扇电机M1两端的二极管D2，该二极管D2的正极与风扇电机M1的2脚连接，二极管D2的负极串联电阻R7与供电电路20的输出电压端OUT-5V连接。在风扇电机M1停止供电的瞬间，由于电感的自感现象会在风扇电机M1两端产生一个反向的自感电动势，在开路的情况下该电压可以达到非常高，甚至有可能击穿线圈绝缘的水平，此时，二极管D2导通，可以提供一个电压泄放路径，保护电路。

本可选实施方式中，温控自动调速电路10还包括滤波电容C3和C4，滤波电容C3与热敏电阻R10和电阻R4并联，滤波电容C4与风扇电机M1、电阻R7并联。

当热敏电阻R10未进入工作状态时，5V电通过电阻R5 给第二三极管Q1 的C点提供较大的基极电流，使第二三极管Q1饱和导通，D点的电压为零，使风扇电机M1两端的电压等于供电5V电压，风扇电机M1转动，此时的转速最大。

热敏电阻R10与电阻R3并联，并与电阻R4串联形成分压，当热敏电阻R10进入工作状态，开始检测周围环境温度：

a、若此时周围环境温度本来就很高，温度高到使热敏电阻R10的电阻阻值将降低到0Ω，使得A点的电压为0V，第一三极管Q3的B点的基极电压也为0V，第一三极管Q3处于截止状态，使得5V电通过电阻R5 基本加载到第二三极管Q1的基极，第二三极管Q1仍然处于饱和导通状态，导致D点电压为0V，风扇电机M1两端电压为5V，风扇将继续维持在最大转速，即最大风量状态；

b、当周围环境温度降低时，热敏电阻 R10的电阻阻值将升高，导致A 点的电压变大，第一三极管Q3的 B点的基极电压也随之变大，后让第一三极管Q3的基极-发射极电压变大，第一三极管Q3将增加放大，即由截止关断阶段进入放大阶段过渡，5V供电的电流通过电阻R5流进第一三极管Q3的集电极-发射极，从而分流了第二三极管Q1的基极电流即C点电流，使第二三极管Q1由饱和导通阶段到放大阶段过渡，如果环境温度继续降低，将导致第二三极管Q1将继续减少放大，5V供电通过第二三极管 Q1的D点分压，且分压D点的电压将增大，进而风扇的风扇电机M1两端的电压减少，从而转速自动减少，出风量也自动减少；

c、当周围环境温度还继续降低时，温度降低到使得热敏电阻R10的电阻阻值变得更大或者趋于无穷大，会使得A点电压很高，使第一三极管Q3 由放大阶段进入饱和导通阶段，但是由于热敏电阻R10与电阻R3是并联的，并联后的总阻值基本等于电阻R3的阻值，电阻R3又和电阻R4 串联分压，给第一三极管Q3的基极提供间接的基极电压，该分压点A通过电阻R13 提供第一三极管Q3 基极电流，使得第一三极管Q3仍然处于放大区，最大的放大状态，进而使第二三极管Q1 也处于放大区，最小放大状态，使得第二三极管Q1的D点有电压，风扇电机M1处于最小转速，风扇处于最小风量，不至于在周围环境温度很低的情况下，风扇完全关断或启不动转不动的情况；

d、当周围环境温度升高时，热敏电阻R10的电阻阻值将降低，导致A点的电压变小，第一三极管Q3的B点的基极电压也随之变小，后让第一三极管Q3的基极-发射极电压降低，但第一三极管Q3仍然处于放大区，第一三极管Q3将减少放大，即由最大放大阶段（饱和导通阶段边缘）进入最小放大阶段过渡，供电的电流流过第一三极管Q3的集电极-发射极电流减少，使得第二三极管Q1的基极分流减少，即加大了第二三极管Q1的基极电流，使得第二三极管Q1 增加放大，即第二三极管Q1由最小放大状态到最大放大状态过渡，5V供电通过第二三极管三极管 Q1的D 点分压，且分压D点的电压将减少，进而风扇电机M1 两端的电压增大，从而转速自动增加，出风量也自动增加；如果环境温度继续升高，将导致第二三极管Q1将从放大区进入饱和导通区，此时风扇电机M1两端电压最大，风扇的转速/风量也将最大。

本具体实施方式的实施例均为本实用新型的较佳实施例，并非依此限制本实用新型的保护范围，故：凡依本实用新型的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于无线供电的风扇温控自动调速电路，其特征在于，包括：

温控自动调速电路（10），用于根据环境温度调节风扇的转速；

无线供电接收电路（20），与所述温控自动调速电路（10）连接，用于为所述温控自动调速电路供电。

2.根据权利要求1所述的基于无线供电的风扇温控自动调速电路，其特征在于，所述无线供电接收电路（20）包括：

谐振电路（201），用于感应出交流电压；

无线供电接收控制单元，与所述谐振电路（201）连接，用于对感应出的交流电压进行整流，并输出直流供电电压。

3.根据权利要求2所述的基于无线供电的风扇温控自动调速电路，其特征在于，所述谐振电路（201）包括接收线圈和谐振电容。

4.根据权利要求2或3所述的基于无线供电的风扇温控自动调速电路，其特征在于，所述无线供电接收电路（20）还包括滤波电路（205），所述滤波电路（205）分别与所述谐振电路（201）和所述无线供电接收控制单元连接。

5.根据权利要求2或3所述的基于无线供电的风扇温控自动调速电路，其特征在于，所述无线供电接收电路（20）还包括与所述无线供电接收控制单元连接的过流与异物检测电路（202）。

6.根据权利要求2或3所述的基于无线供电的风扇温控自动调速电路，其特征在于，所述无线供电接收电路（20）还包括与所述无线供电接收控制单元连接的指示灯单元（203）。

7.根据权利要求1～3任一项所述的基于无线供电的风扇温控自动调速电路，其特征在于，所述温控自动调速电路（10）包括：

热敏电阻，用于在环境温度变化时产生阻值变化；

电压调节单元（101），与所述热敏电阻连接，用于根据所述热敏电阻的阻值变化调节风扇电机两端的电压；

所述风扇电机，与所述电压调节单元（101）连接，用于根据所述风扇电机两端的电压改变转速。

8.根据权利要求7所述的基于无线供电的风扇温控自动调速电路，其特征在于，所述电压调节单元（101）包括第一三极管和第二三极管，所述第一三极管的基极与所述热敏电阻连接，所述第一三极管的集电极与所述第二三极管的基极连接，所述第二三极管的集电极与所述风扇电机连接。

9.根据权利要求8所述的基于无线供电的风扇温控自动调速电路，其特征在于，所述温控自动调速电路（10）还包括并联在所述风扇电机两端的二极管。

10.根据权利要求9所述的基于无线供电的风扇温控自动调速电路，其特征在于，所述温控自动调速电路（10）还包括滤波单元，用于对所述热敏电阻和所述风扇电机的供电电压进行滤波。

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