TWI643441B - 降低待機損耗之控制系統 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種降低待機損耗之控制系統，其包含：一控制器及一訊號轉換電路，訊號轉換電路接收一指令訊號，並將指令訊號轉換為啟動電壓，啟動電壓傳送至控制器，以啟動控制器，藉此，能夠有效減少控制器待機時之電能損耗。

Description

降低待機損耗之控制系統

本發明係關於一種控制系統，尤指一種能夠有效降低待機能源損耗之控制系統。

在馬達控制系統中，常用脈波寬度調變訊號(PWM)作為命令訊號，單晶片讀取訊號經由程式判斷後，進行轉速或電流等控制，當無信號輸入或馬達不需要動作時，單晶片便處於待機狀態。

當處於待機狀態時，單晶片仍須隨時偵測是否有訊號源提供之指令訊號輸入，以確保控制系統能隨時根據訊號狀態即時進行控制，因此，單晶片之電源系統，於待機狀態能須正常工作，以提供單晶片之工作電壓，同時造成馬達控制系統的電能產生虛耗。

因此，如何改善待機時之電能損耗，以達到有效降低電功率損耗，並且能夠保持工作效率，有待相關業者解決之。

為解決上述課題，本發明提供一種降低待機損耗之控制系統，藉由訊號轉換電路接收並轉換指令訊號為啟動電壓，由啟動電壓觸發啟動控制器，藉此，於指令訊號輸入同時啟動控制器，便能夠有效減少控制器待機時之電能損耗。

本發明之一項實施例提供一種降低待機損耗之控制系統，其包含：一控制器；以及一訊號轉換電路，其具有一訊號輸入端及一訊號輸出端，訊號輸入端耦合於一訊號源且接收一指令訊號，訊號輸出端耦合於控制器，指令訊號經由訊號轉換電路產生一啟動電壓，啟動電壓由訊號輸出端傳送至控制器，以啟動控制器。

於本發明一項實施例中，本發明更具有一判斷電路，其具有一判斷輸入端及一判斷輸出端，判斷輸入端耦合於訊號輸入端，判斷輸出端耦合於控制器，判斷電路傳送指令訊號至控制器，控制器根據指令訊號判斷是否啟動一電源。

於本發明一項實施例中，控制器具有一偵測單元，偵測單元根據判斷電路傳送之指令訊號，判斷是否啟動電源，偵測單元傳送一啟動訊號至一電源啟動電路，由電源啟動電路啟動電源。

藉由上述，本發明能夠達成之功效，藉由訊號轉換電路將指令訊號轉換為啟動電壓，由啟動電壓觸發啟動控制器，藉此，無指令訊號輸入時，控制器無須待機，而於指令訊號輸入同時啟動控制器，；另外，若是啟動控制器後，無後續指令訊號輸入，控制器便切斷電源啟動電路，以達到無待機之電能損耗，以及有效之節能功效。

再者，於指令訊號啟動控制器後，控制器同時判斷指令訊號是否應啟動電源，當控制器判斷須啟動電源，便傳送啟動訊號至電源啟動電路令電源啟動，而驅動系統及控制器之工作電壓便能由電源啟動電路提供，藉此，當控制器被指令訊號啟動後，控制器能夠觸發電源啟動電路，以提供穩定之電力，使本發明之控制系統能夠保持穩定之工作。

為便於說明本發明於上述發明內容一欄中所表示的中心思想，茲以具體實施例表達。實施例中各種不同物件係按適於說明之比例、尺寸、變形量或位移量而描繪，而非按實際元件的比例予以繪製。

本文所用單數形式「一」、「一個」及「該」亦包含複數形式，除非上下文清楚地指示其他情況。再者應瞭解，當用於此說明書時，術語「包括」及/或「包含」指定存在所述特徵、元件及/或組件，但是不排除存在或附加一或多個其他特徵、元件及/或組件。

再者，應瞭解當元件係表示為在另一元件"上"、"電連接於"或"耦合於"另一元件時，其可以係直接在另一元件上、電連接於或耦合於至另一元件，或者可以出現中間元件。相反地，當元件係表示為"直接在"另一元件"上"、"直接電連接於"或"直接耦合於"另一元件時，不會出現中間元件。在所有圖式中，相同數字表示相同元件。本文所用的術語"及/或"包括相關聯列舉項目之一或多個項目的任何及所有組合。

另外，應瞭解，術語第一、第二等可在本文中用以說明各個元件、組件、區域及/或區段，但是此等術語不應限制此等元件、組件、區域及/或區段。此等術語係僅用以將一元件、組件、區域或區段與另一區域或區段區分。因此，下面說明之一第一二極體、電容或穩壓器可稱為一第二二極體、電容或穩壓器，而不脫離本發明之教導內容，合先敘明。

請參閱圖1至圖4所示，本發明提供一種降低待機損耗之控制系統，耦合於一訊號源1並接收一指令訊號，其中，於本發明實施例中，訊號源1為脈波寬度調變，指令訊號為數位方波信號(PWM訊號)，指令訊號之範圍係0伏特至24伏特之高準位及低準位電壓。降低待機損耗之控制系統100包含：

一控制器10，其具有一偵測單元11，偵測單元11用以接收信號，並將接收之信號進行數位/類比轉換，其中，於本發明實施例中，控制器10係單晶片，偵測單元11用以接收訊號源1輸入之指令訊號，並將指令訊號轉成類比信號，意指將數位方波信號轉換成電壓。

一訊號轉換電路20，其具有一訊號輸入端21及一訊號輸出端22，訊號輸入端21耦合於訊號源1，並且接收指令訊號，訊號輸出端22耦合於控制器10。訊號轉換電路20具有一電晶體23及一稽納二極體24，電晶體23之集極耦合於訊號輸入端21，稽納二極體24耦合於電晶體23之基極端，電晶體23之射極耦合於訊號輸出端22，指令訊號觸發電晶體23產生一啟動電壓，且指令訊號令稽納二極體24逆向崩潰，以穩住啟動電壓，使穩定之啟動電壓由訊號輸出端22傳送至控制器10，作為控制器10的電源電壓，以啟動控制器10，如圖3所示。

再者，訊號轉換電路20更具有一第一二極體25、一第二二極體26、一第一電容27及一第二電容28，第一二極體25耦合於訊號輸入端21及電晶體23之集極間，第二二極體26耦合於電晶體23之射極與訊號輸出端22間，第一電容27耦合於第一二極體25與稽納二極體24間，第二電容28耦合於第二二極體26與稽納二極體24間，藉此，第一二極體25與第二二極體26能夠確保順向導通，第一電容27與第二電容28能夠提供濾波作用，使指令訊號及啟動電壓更穩定。

另外，當指令訊號輸入為高準位時，會對第一電容27充電且觸發電晶體23；當指令訊號輸入為低準位時，第一電容27會放電並觸發電晶體23，藉此，無論指令訊號輸入為高準位或低準位，皆能持續觸發電晶體23，並產生啟動電壓，令控制器10啟動，如圖1及圖3所示。

一判斷電路30，其耦合於訊號輸入端21及控制器10間，判斷電路30具有一判斷輸入端31及一判斷輸出端32，判斷輸入端31耦合於訊號輸入端21且接收指令訊號，判斷輸出端32耦合於控制器10，判斷電路30傳送指令訊號至控制器10，控制器10根據指令訊號判斷是否啟動一電源2，於本發明實施例中，電源2為24伏特之電源供應器。

再者，偵測單元11能夠根據判斷電路30傳送之指令訊號，判斷目前訊號源1輸入之指令訊號是否要脫離待機狀態，當偵測單元11判斷指令訊號為需要脫離待機狀態時，偵測單元11便傳送一啟動訊號至一電源啟動電路40，令電源啟動電路40啟動，由電源啟動電路40啟動電源2。

電源啟動電路40，其用以接收啟動訊號並啟動電源2，令電源2輸入一電源電壓至一驅動系統3，使電源2提供驅動系統3穩定之電源電壓；其中，於本發明實施例中，驅動系統3係馬達。

再者，電源啟動電路40具有一第一穩壓器41及一第二穩壓器42，第一穩壓器41將電源電壓轉換為一第一電壓，第一電壓提供予控制器10；第二穩壓器42耦合於第一穩壓器41與驅動系統3間，第二穩壓器42將第一電壓轉換為一第二電壓，第二電壓提供予驅動系統3，其中，第一電壓大於第二電壓，於本發明實施例中，第一穩壓器41為7815穩壓器，用以將24伏特之電源電壓降壓至15伏特之第一電壓；第二穩壓器42為7805穩壓器，用以將15伏特之第一電壓降壓至5伏特之第二電壓。

一降壓電路50，其耦合於第一穩壓器41與控制器10間，降壓電路50將第一電壓轉換為一晶片電壓提供予控制器10。當第一穩壓器41輸出之15伏特第一電壓經由降壓電路50，降壓轉換成5伏特之晶片電壓輸入至控制器10中，因此，當指令訊號觸發控制器10，偵測單元11判斷指令訊號為需要脫離待機狀態時，控制器10傳送啟動訊號至電源啟動電路40令電源2提供電源電壓，而控制器10之工作電壓便由降壓電路50提供。

本發明之控制系統100，藉由訊號轉換電路20接收並轉換指令訊號為啟動電壓，由啟動電壓觸發啟動控制器10，藉此，於指令訊號輸入同時啟動控制器10，能夠使本發明之控制系統100無作動時，亦無電能損耗，進而達到節能功效。

再者，於控制器10啟動後，控制器10根據訊號源1輸入之指令訊號，判斷控制系統100是否需要脫離待機狀態，當控制器10判斷指令訊號為脫離待機狀態，並傳送啟動訊號至電源啟動電路40令電源2提供電源電壓，驅動系統3之工作電壓由電源2提供，以及控制器10之工作電壓由降壓電路50提供，藉此，將控制器10與驅動系統3及電源2之工作電壓區分為兩迴路，可使在上未啟動電源啟動電路40及電源2時，訊號源1輸入指令訊號並經由訊號轉換電路20所產生之啟動電壓，僅會提供給控制器10，以確保電壓穩定。

以上所舉實施例僅用以說明本發明而已，非用以限制本發明之範圍。舉凡不違本發明精神所從事的種種修改或變化，俱屬本發明意欲保護之範疇。

1‧‧‧訊號源

2‧‧‧電源

3‧‧‧驅動系統

100‧‧‧控制系統

10‧‧‧控制器

11‧‧‧偵測單元

20‧‧‧訊號轉換電路

21‧‧‧訊號輸入端

22‧‧‧訊號輸出端

23‧‧‧電晶體

24‧‧‧稽納二極體

25‧‧‧第一二極體

26‧‧‧第二二極體

27‧‧‧第一電容

28‧‧‧第二電容

30‧‧‧判斷電路

31‧‧‧判斷輸入端

32‧‧‧判斷輸出端

40‧‧‧電源啟動電路

41‧‧‧第一穩壓器

42‧‧‧第二穩壓器

50‧‧‧降壓電路

圖1係本發明訊號轉換電路與訊號源及控制器之連結方塊示意圖。 圖2係本發明控制系統連結方塊示意圖。 圖3係本發明訊號轉換電路示意圖，表示訊號轉換電路與訊號源及控制器耦合。 圖4係本發明控制系統之電路示意圖。

Claims (8)

1. 一種降低待機損耗之控制系統，其包含：一控制器；以及一訊號轉換電路，其具有一訊號輸入端及一訊號輸出端，該訊號輸入端耦合於一訊號源且接收一指令訊號，該訊號轉換電路具有一電晶體及一稽納二極體，該電晶體之集極耦合於該訊號輸入端，該電晶體之基極端耦合於該稽納二極體，該電晶體之射極耦合於該訊號輸出端，該訊號輸出端耦合於該控制器，該指令訊號令該電晶體產生一啟動電壓，該啟動電壓由該訊號輸出端傳送至該控制器，以啟動該控制器。
2. 如請求項1所述之降低待機損耗之控制系統，其中，該訊號轉換電路具有一第一二極體及一第一電容，該第一二極體耦合於該訊號輸入端及該電晶體之集極間，該第一電容耦合於該第一二極體與該稽納二極體間。
3. 如請求項1所述之降低待機損耗之控制系統，其中，該訊號轉換電路具有一第二二極體及一第二電容，該第二二極體耦合於該電晶體之射極與該訊號輸出端間，該第二電容耦合於該第二二極體與該稽納二極體間。
4. 如請求項1所述之降低待機損耗之控制系統，更具有一判斷電路，其具有一判斷輸入端及一判斷輸出端，該判斷輸入端耦合於該訊號輸入端，該判斷輸出端耦合於該控制器，該判斷電路傳送該指令訊號至該控制器，該控制器根據該指令訊號判斷是否啟動一電源。
5. 如請求項4所述之降低待機損耗之控制系統，其中，該控制器具有一偵測單元，該偵測單元根據該判斷電路傳送之該指令訊號，判斷是否啟動該電源，該偵測單元傳送一啟動訊號至一電源啟動電路，由該電源啟動電路啟動 該電源。
6. 如請求項5所述之降低待機損耗之控制系統，其中，該電源輸入一電源電壓至一驅動系統，該電源啟動電路具有一第一穩壓器，該第一穩壓器將該電源電壓轉換為一第一電壓，該第一電壓提供予該控制器。
7. 如請求項6所述之降低待機損耗之控制系統，其中，該電源啟動電路具有一第二穩壓器，該第二穩壓器耦合於該第一穩壓器與該驅動系統間，該第二穩壓器將該第一電壓轉換為一第二電壓，該第二電壓提供予該驅動系統。
8. 如請求項6所述之降低待機損耗之控制系統，更具有一降壓電路，其耦合於該第一穩壓器與該控制器間，該降壓電路將該第一電壓轉換為一晶片電壓提供予該控制器。