TWI609569B - 吹風機及其風扇轉速控制模組 - Google Patents

Description

吹風機及其風扇轉速控制模組

本發明係關於一種風扇轉速控制模組；特別是關於一種吹風機用的風扇轉速控制模組及含有該風扇轉速控制模組的吹風機。

習知風扇可利用該馬達將電能轉為旋轉動力，以便帶動扇葉旋轉而產生氣流，可用於需要驅風的電器用品，如：吹風機、涼風扇或冷氣等。

以吹風機為例，可通電使電熱絲加熱產生熱氣，並通過風扇驅風將熱氣吹出。習知吹風機主要使用交流轉直流有刷馬達作為風扇動力來源，因馬達產品壽命、重量等因素，已逐漸開始轉用無刷直流馬達。使用吹風機時，通常會將吹風機的電源插頭直接插上市電插座，並透過手把上的開關或按壓面板傳送切換訊號至風扇上的控制器，用以調控熱風量。

惟，習知吹風機用風扇控制器的供貨商眾多，不同供貨商設計的轉速控制訊號規格不同，如：交流訊號與控速用的低電壓的適用規格不同等，習知吹風機用風扇控制器具獨斷性而無通用標準，導致各廠牌的吹風機用風扇控制器只配適特定型號的吹風機，習知吹風機無通用性的風扇轉介模組，讓終端廠商設計吹風機時受限於特定規格的風扇控制器，進而提高吹風機設計及維修的複雜度。

有鑑於此，有必要改善上述先前技術的缺點，以符合實際需求，提升其實用性。

本發明係提供一種吹風機，可不受限於特定規格的風扇控制器。

本發明另提供一種吹風機用的風扇轉速控制模組，可適用於於不同規格的吹風機。

本發明揭示一種吹風機用的風扇轉速控制模組，可包含：一切換單元，用以經由一第一交流電端輸入一交流電力，依據一風速指令切換由該交流電力供應的電功率；一轉換單元，該轉換單元設有一第一光耦器，該第一光耦器之一陽極端電性連接該切換單元，該第一光耦器之一陰極端經由一第一逆止器電性連接該第二交流電端，該第一光耦器之一集極端電性連接一直流端，該第一光耦器之一射極端電性連接一接地端，該轉換單元依據該電功率產生一直流準位；及一調控組件，電性連接該集極端、該第一交流電端及該第二交流電端，該調控組件依據該直流準位產生一轉速訊號。

所述電功率可隨該交流電力輸出電能至該轉換單元的時間而改變；所述風速指令可包含一關閉狀態、一低速狀態及一高速狀態，該切換單元可依據該高速狀態，使該交流電力的電功率即時傳輸至該轉換單元，該切換單元可依據該低速狀態，使該交流電力的電功率間斷傳輸至該轉換單元，該切換單元可依據該關閉狀態，使該交流電力的電功率禁止傳輸至該轉換單元；所述切換單元可設有一手動開關及一整流元件，該手動開關可具有一電力輸入端、一停止輸出端、一低速輸出端及一高速輸出端，該電力輸入端可電性連接該第一交流電端，該低速輸出端可電性連接該整流元件之一端，該整流元件之另一端可電性連接該高速輸出端及該轉換單元。藉此，供使用者簡單設定該風速指令為關閉狀態、低速狀態或高速狀態，即可利用交流電源直接調控吹風機之風速。

所述轉換單元可設有一第二光耦器，該第二光耦器之一陽極端可電性連接該第二交流電端，該第二光耦器之一陰極端可經由一第二逆止器電性連接該切換單元，該第二光耦器之一集極端可電性連接該直流端及該調控組件，該第二光耦器之一射極端可電性連接該接地端。藉此，可利用該第二光耦器轉換來自交流電力負半週之電能為直流電力，作為風扇轉速及風量調控之依據。

所述切換單元可經由一第一電阻器電性連接該第一光耦器之陽極端及該第二逆止器，該第一光耦器之集極端及該第二光耦器之集極端可經由一第二電阻器電性連接該直流端，該第一光耦器之集極端、該第二光耦器之集極端可經由一第三電阻器及一電容器串接該接地端，並形成一串接端電性連接該調控組件。藉此，可將交流電力轉換而成的直流電力暫時儲存形成具一特定準位的直流訊號，作為風扇轉速及風量調控之依據。

所述調控組件可設有一換能迴路及一控制單元，該換能迴路可電性連接該第一交流電端及該第二交流電端，該控制單元可電性連接該換能迴路、該轉換單元及該驅風單元；所述控制單元可為一特殊用途積體電路、一微控制器或一數位訊號處理器。藉此，可直接依據特定準位的直流訊號產生可調控風扇轉速之訊號，而改變該控制單元內部控制邏輯，即可輕易調整該特定準位與轉速訊號的產生方式。

本發明另揭示一種吹風機，可包含上述吹風機用的風扇轉速控制模組，該風扇轉速控制模組之調控組件可電性連接一驅風單元，使該驅風單元依據該轉速訊號而運轉；所述驅風單元可為一直流風扇；所述吹風機包含一電熱模組，該電熱模組電性連接於該切換單元與該第二交流電端之間。

上揭吹風機及風扇轉速控制模組，可提供一種便利且規格固定之風扇轉速控制模組，讓終端產品製造商直接採用該模組產製吹風機， 即可直接利用交流電控制直流風扇，無須額外採用變流器，亦可避免交流轉直流有刷馬達之缺點，可以簡化廠商的設計及後續維修複雜度，進而讓消費者節省購買及維修成本，可以達到「降低轉速控制複雜度」及「降低成本」等功效，可大量應用於各式吹風機，並可終結轉速控制訊號規格隨供貨商而異之亂象，有利於提升相關產品價值。

1‧‧‧切換單元

11‧‧‧手動開關

111‧‧‧電力輸入端

112‧‧‧停止輸出端

113‧‧‧低速輸出端

114‧‧‧高速輸出端

12‧‧‧整流元件

121‧‧‧整流元件之一端

122‧‧‧整流元件之另一端

2‧‧‧轉換單元

21a‧‧‧第一光耦器

21b‧‧‧第二光耦器

211‧‧‧陽極端

212‧‧‧陰極端

213‧‧‧集極端

214‧‧‧射極端

22‧‧‧第一逆止器

23‧‧‧第二逆止器

24‧‧‧第一電阻器

25‧‧‧第二電阻器

26‧‧‧第三電阻器

27‧‧‧電容器

28‧‧‧串接端

3‧‧‧調控組件

31‧‧‧換能迴路

32‧‧‧控制單元

4‧‧‧驅風單元

L‧‧‧第一交流電端

N‧‧‧第二交流電端

V‧‧‧直流端

G‧‧‧接地端

第1圖：係本發明之吹風機用的風扇轉速控制模組實施例的電路架構圖。

為讓本發明之上述及其他目的、特徵及優點能更明顯易懂，下文特舉本發明之較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：本發明全文所述之方向性用語，例如「前」、「後」、「左」、「右」、「上(頂)」、「下(底)」、「內」、「外」、「側」等，主要係參考附加圖式的方向，各方向性用語僅用以輔助說明及理解本發明的各實施例，非用以限制本發明。

請參閱第1圖所示，其係本發明之吹風機用的風扇轉速控制模組實施例的電路架構圖。其中，該風扇轉速控制模組可包含一切換單元1、一轉換單元2、一調控組件3、一第一交流電端L及一第二交流電端N。該切換單元1可用以經由該第一交流電端L輸入一交流電力(AC electric power，如AC 110V)，依據一風速指令切換由該交流電力供應的電功率，如：由使用者切換開關而輸入不同風速指令，該電功率可隨該交流電力輸出電能至該轉換單元的時間而改變等，用以產生不同風速；該轉換單元2可電性連接於該切換單元1與該第二交流電端N之間，該轉換單元2可依據該電功率產生一直流準位(DC Level)；該調控組件3可電性連接該轉換 單元2、該第一交流電端L及該第二交流電端N，該調控組件3可依據該直流準位產生一轉速訊號(rotation speed signal)。以下舉例說明該風扇轉速控制模組之實施態樣，惟不以此為限。

舉例而言，如第1圖所示，該切換單元1可為適用於吹風機(Hairdryer)之風量切換模組等，該切換單元1可設有一手動開關11及一整流元件12，該手動開關11可為開關或按壓面板等，該手動開關11可具有一電力輸入端111、一停止輸出端112、一低速輸出端113及一高速輸出端114，該電力輸入端111可電性連接該第一交流電端L，用以輸入該交流電力至該切換單元1，該低速輸出端113可電性連接該整流元件12(如：二極體)之一端121(如：陽極端或陰極端)，該整流元件12之另一端122電性連接該高速輸出端114及該轉換單元2，惟不以此為限。

在此例中，該風速指令可為使用者操作該手動開關11而輸入至該切換單元1的風速狀態，該風速指令可包含一〝關閉狀態〞(OFF)、一〝低速狀態〞(LOW)及一〝高速狀態〞(HIGH)，惟不以此為限。由於該交流電力可直接輸入至該電力輸入端111，當該手動開關11切換至該〝高速狀態〞時，該電力輸入端111可經由該高速輸出端114直接電性連接該轉換單元2，該轉換單元2可經由該電力輸入端111、高速輸出端114隨時接收來自該交流電力的電流，故該切換單元1可依據該高速狀態，使該交流電力的電功率(約為交流電力的全部時間電功率)即時傳輸至該轉換單元2。

另一方面，當該手動開關11切換至該〝低速狀態〞時，該電力輸入端111可經由該低速輸出端113及整流元件12間接連接該轉換單元2，由於該整流元件12係由二極體構成，對於正、負半週交替出現的交流電力具有〝半波整流〞的功能，如：該整流元件12係以陽極端連接該低速輸出端113，則該交流電力正半週通過而負半週不通，該轉換單元2於 正半週可接收來自該交流電力的電流；反之，該整流元件12係以陰極端連接該低速輸出端113，則該交流電力正半週不通而負半週通過，該轉換單元2於負半週可接收來自該交流電力的電流。因此，無論該整流元件12如何連接於該低速輸出端113與轉換單元2之間，該轉換單元2皆可由該低速輸出端113及整流元件12接收半週期(正半週或負半週)的交流電力，故該切換單元1可依據該低速狀態，使該交流電力的電功率(約交流電力的一半時間電功率)間斷傳輸至該轉換單元2。

另一方面，當該手動開關11切換至該〝關閉狀態〞時，該電力輸入端111僅連接該停止輸出端112，且該電力輸入端111未連接該轉換單元2，該轉換單元2無法經由該停止輸出端112接收該交流電力，故該切換單元1可依據該關閉狀態，使該交流電力的電功率禁止傳輸至該轉換單元2。

請再參閱第1圖所示，該轉換單元2可為具有電訊號轉換功能之電子模組，該轉換單元2可設有一第一光耦器21a，該第一光耦器21a之一陽極端211電性連接該切換單元1，該第一光耦器21a之一陰極端212經由一第一逆止器22電性連接該第二交流電端N，該第一光耦器21a之一集極端213電性連接一直流端V及該調控組件3，該第一光耦器21a之一射極端214電性連接一接地端G。

其中，如第1圖所示，該直流端V可外接一直流電源(如DC 5V)，來自該交流電力之電流可經由該第一交流電端L、切換單元1、第一光耦器21a流至該第二交流電端N，利用該交流電力之〝正半週〞電力驅動該第一光耦器21a，使該集極端213輸出一邏輯訊號，如：於交流電力之〝正半週〞輸出〝低準位邏輯〞，並於交流電力之〝負半週〞輸出〝高準位邏輯〞。

另，如第1圖所示，該轉換單元2還可設有一第二光耦器 21b，該第二光耦器21b之一陽極端211電性連接該第二交流電端N，該第二光耦器21b之一陰極端212經由一第二逆止器23電性連接該切換單元1，該第二光耦器21b之一集極端213電性連接該直流端V及該調控組件3，該第二光耦器21b之一射極端214電性連接該接地端G。藉此，來自該交流電力之電流可經由該第二交流電端N、第二光耦器21b、切換單元1流至該第一交流電端L，用以取得該交流電力之〝負半週〞電力，使該集極端213輸出該邏輯訊號，如：於交流電力之〝正半週〞輸出〝高準位邏輯〞，並於交流電力之〝負半週〞輸出〝低準位邏輯〞。

其中，如第1圖所示，該切換單元1可再經由一第一電阻器24電性連接該第一光耦器21a之陽極端211及該第二逆止器23，用以避免該第一光耦器21a因電流過大而燒毀；該第一光耦器21a之集極端213及該第二光耦器21b之集極端213可經由一第二電阻器25電性連接該直流端V，用以避免該第一光耦器21a、第二光耦器21b因過大電流而燒毀。

此外，如第1圖所示，該第一光耦器21a之集極端213、該第二光耦器21b之集極端213還可經由一第三電阻器26及一電容器27串接該接地端G，並可形成一串接端28電性連接該調控組件3。其中，該電容器27可依據該交流電力對該第一光耦器21a、第二光耦器21b之作用，而儲存電力形成電壓值不同之直流準位輸出至該調控組件3，詳細說明如後。

其中，當該風速指令為〝關閉狀態〞時，該轉換單元2因〝關閉狀態〞而無法接收該交流電力，該第一光耦器21a及第二光耦器21b之集極端213於該交流電力的〝正半週〞、〝負半週〞皆呈現〝高準位〞，使該電容器27持續產生〝高準位電壓〞之直流準位。

另，當該風速指令為〝低速狀態〞時，該轉換單元2因〝低速狀態〞而間斷接收該交流電力，若該整流元件12於該交流電力的〝正半 週〞導通，則該第一光耦器21a之集極端213於該交流電力的〝正半週〞呈現〝低準位〞，於該交流電力的〝負半週〞呈現〝高準位〞；反之，若該整流元件12於該交流電力的〝負半週〞導通，則該第二光耦器21b之集極端213於該交流電力的〝正半週〞呈現〝高準位〞，於該交流電力的〝負半週〞呈現〝低準位〞。因此，該轉換單元2因〝低速狀態〞而間斷接收該交流電力時，該電容器27僅可累積來自該交流電力的部分電能，進而儲電產生〝中準位電壓〞之直流準位。

當該風速指令為〝高速狀態〞時，該轉換單元2因〝高速狀態〞而即時接收該交流電力，該第一光耦器21a之集極端213於該交流電力的〝正半週〞呈現〝低準位〞，該第二光耦器21b之集極端213於該交流電力的〝負半週〞呈現〝低準位〞，使該電容器27持續產生〝低準位電壓〞之直流準位。

請再參閱第1圖所示，該調控組件3可為具有風扇驅動控制功能的裝置，該調控組件3可設有一換能迴路31及一控制單元32，該換能迴路31電性連接該第一交流電端L及該第二交流電端N，將該交流電力轉為直流電力，亦可適當調整直流電力之電壓值，用以供應該控制單元32所需用電(如DC 5V)，該控制單元32電性連接該換能迴路31、該轉換單元2及該驅風單元4，用以依據該直流準位產生該轉速訊號，如：PWM訊號，〝高準位電壓〞(關閉狀態)之轉速訊號可具一第一工作週期，〝中準位電壓〞(低速狀態)之轉速訊號可具一第二工作週期，〝低準位電壓〞(高速狀態)，〝高準位電壓〞之轉速訊號可具一第三工作週期。

在此例中，該換能迴路31可為具有交流轉直流功能之整流器，如：具電壓調整之全波或半波換能迴路等；另，該控制單元32可為具有馬達轉速控制功能之裝置，如：特殊功能積體電路(ASIC)、微控制器(MCU)或數位訊號處理器(DSP)等，該控制單元32可執行一控制邏輯 (如：軟體程式或硬體電路)，並可儲存相關資料，用以產生一運轉訊號(如：PWM訊號等)控制風扇馬達之轉速，其中，該風扇轉速控制模組之切換單元1、轉換單元2及調控組件3可依需求整合為一積體電路或一電路板，並可整合於該風扇內部，惟不以此為限。

本發明上述吹風機用的風扇轉速控制模組實施例可應用於改良習知吹風機之風扇轉速控制功能，以形成本發明之吹風機實施例(圖未繪示)。在此實施例中，該吹風機用的風扇轉速控制模組可依需求製成一積體電路模組或一電路板模組等，用以縮小體積以擴大適用產品，該吹風機可含有該吹風機用的風扇轉速控制模組，該風扇轉速控制模組之調控組件3可電性連接一驅風單元4，該驅風單元4可為一直流風扇(DC fan)，使該驅風單元4可依據該轉速訊號而運轉，用於人體或動物之毛髮乾燥或定型等，惟不以此為限；另，該吹風機還可包含一電熱模組(如：習知吹風機用的電熱絲等，圖未繪示)，該電熱模組可電性連接於該切換單元1與該第二交流電端N之間，其組裝方式係所屬技術領域中具有通常知識者可以理解，在此容不贅述。

請再參閱第1圖所示，本發明上述吹風機及其風扇轉速控制模組實施例使用時，該切換單元1可經由該第一交流電端L輸入該交流電力，供使用者依據該風速指令(如：〝關閉狀態〞、〝低速狀態〞、〝高速狀態〞等)，而切換由該交流電力供應的電功率，使該轉換單元2可依據該電功率產生不同直流準位(如：〝高準位電壓〞、〝中準位電壓〞、〝低準位電壓〞等)，該調控組件3可依據該直流準位產生該轉速訊號，如：依據不同直流準位產生工作週期不同的PWM訊號等，作為控制風扇轉速之依據。

藉此，本發明上述實施例之吹風機用的風扇轉速控制模組可依需求而進行模組化，而提供一種便利且規格固定之風扇轉速控制模組，讓終端產品製造商直接採用該模組產製吹風機，即可直接利用交流電控制 直流風扇，無須額外採用變流器，亦可避免交流轉直流有刷馬達之缺點，可以簡化廠商的設計及後續維修複雜度，進而讓消費者節省購買及維修成本，可以達到「降低轉速控制複雜度」及「降低成本」等功效，可大量應用於各式吹風機，並可終結轉速控制訊號規格隨供貨商而異之亂象，有利於提升相關產品價值。

雖然本發明已利用上述較佳實施例揭示，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者在不脫離本發明之精神和範圍之內，相對上述實施例進行各種更動與修改仍屬本發明所保護之技術範疇，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

1‧‧‧切換單元

11‧‧‧手動開關

111‧‧‧電力輸入端

112‧‧‧停止輸出端

113‧‧‧低速輸出端

114‧‧‧高速輸出端

12‧‧‧整流元件

121‧‧‧整流元件之一端

122‧‧‧整流元件之另一端

2‧‧‧轉換單元

21a‧‧‧第一光耦器

21b‧‧‧第二光耦器

211‧‧‧陽極端

212‧‧‧陰極端

213‧‧‧集極端

214‧‧‧射極端

22‧‧‧第一逆止器

23‧‧‧第二逆止器

24‧‧‧第一電阻器

25‧‧‧第二電阻器

26‧‧‧第三電阻器

27‧‧‧電容器

28‧‧‧串接端

3‧‧‧調控組件

31‧‧‧換能迴路

32‧‧‧控制單元

4‧‧‧驅風單元

L‧‧‧第一交流電端

N‧‧‧第二交流電端

V‧‧‧直流端

G‧‧‧接地端

Claims (12)

1. 一種吹風機用的風扇轉速控制模組，包含：一切換單元，用以經由一第一交流電端輸入一交流電力，依據一風速指令切換由該交流電力供應的電功率；一轉換單元，該轉換單元設有一第一光耦器，該第一光耦器之一陽極端電性連接該切換單元，該第一光耦器之一陰極端經由一第一逆止器電性連接一第二交流電端，該第一光耦器之一集極端電性連接一直流端，該第一光耦器之一射極端電性連接一接地端，該轉換單元依據該電功率產生一直流準位；及一調控組件，電性連接該集極端、該第一交流電端及該第二交流電端，該調控組件依據該直流準位產生一轉速訊號。
2. 如申請專利範圍第1項所述之吹風機用的風扇轉速控制模組，其中該電功率係隨該交流電力輸出電能至該轉換單元的時間而改變。
3. 如申請專利範圍第1項所述之吹風機用的風扇轉速控制模組，其中該風速指令包含一關閉狀態、一低速狀態及一高速狀態，該切換單元依據該高速狀態，使該交流電力的電功率即時傳輸至該轉換單元，該切換單元依據該低速狀態，使該交流電力的電功率間斷傳輸至該轉換單元，該切換單元依據該關閉狀態，使該交流電力的電功率禁止傳輸至該轉換單元。
4. 如申請專利範圍第1項所述之吹風機用的風扇轉速控制模組，其中該切換單元設有一手動開關及一整流元件，該手動開關具有一電力輸入端、一停止輸出端、一低速輸出端及一高速輸出端，該電力輸入端電性連接該第一交流電端，該低速輸出端電性連接該整流元件之一端，該整流元件之另一端電性連接該高速輸出端及該轉換單元。
5. 如申請專利範圍第1項所述之吹風機用的風扇轉速控制模組，其中該轉 換單元設有一第二光耦器，該第二光耦器之一陽極端電性連接該第二交流電端，該第二光耦器之一陰極端經由一第二逆止器電性連接該切換單元，該第二光耦器之一集極端電性連接該直流端及該調控組件，該第二光耦器之一射極端電性連接該接地端。
6. 如申請專利範圍第5項所述之吹風機用的風扇轉速控制模組，其中該切換單元經由一第一電阻器電性連接該第一光耦器之陽極端及該第二逆止器，該第一光耦器之集極端及該第二光耦器之集極端經由一第二電阻器電性連接該直流端，該第一光耦器之集極端、該第二光耦器之集極端經由一第三電阻器及一電容器串接該接地端，並形成一串接端電性連接該調控組件。
7. 如申請專利範圍第1項所述之吹風機用的風扇轉速控制模組，其中該調控組件設有一換能迴路及一控制單元，該換能迴路電性連接該第一交流電端及該第二交流電端，該控制單元電性連接該換能迴路、該轉換單元及該驅風單元。
8. 如申請專利範圍第7項所述之吹風機用的風扇轉速控制模組，其中該控制單元為一特殊用途積體電路。
9. 如申請專利範圍第7項所述之吹風機用的風扇轉速控制模組，其中該控制單元為一微控制器或一數位訊號處理器。
10. 一種吹風機，含有如申請專利範圍第1至9項所述之吹風機用的風扇轉速控制模組，該風扇轉速控制模組之調控組件電性連接一驅風單元，使該驅風單元依據該轉速訊號而運轉。
11. 如申請專利範圍第10項所述之吹風機，其中該驅風單元為一直流風扇。
12. 如申請專利範圍第10項所述之吹風機，另包含一電熱模組電性連接於該切換單元與該第二交流電端之間。