TWI751519B - 節能零點檢測電路 - Google Patents

Abstract

一種節能零點檢測電路，適用於電連接至一吊扇裝置的一控制單元，該節能零點檢測電路包含一第一電壓端、一第二電壓端、一整流模組、一光耦合模組及一開關模組。界定一電連接於該第一電壓端與該第二電壓端間的電流迴路。該整流模組將一交流電源整流為一整流信號。該光耦合模組將該整流信號轉換為一回饋信號。該開關模組與該整流模組、該光耦合模組串接於該電流迴路上，接收一控制信號而調整該電流迴路上之電流使

，

、

Description

節能零點檢測電路

本發明是有關於一種檢測電路，特別是指一種節能零點檢測電路。

目前應用於一吊扇裝置的一零點檢測電路，會於接收一交流電訊號後轉換輸出為一脈波訊號，以提供吊扇裝置的一控制模組根據該脈波訊號驅使吊扇運轉或改變燈光的顯示。

但當使用者一段時間不操作該吊扇裝置時，由於該交流電訊號仍然會持續輸入現有的該零點檢測電路內，且該現有的零點檢測電路也會持續地將其轉換輸出為該脈波訊號，導致在該吊扇裝置休眠時仍持續耗電，然而，若是為節省電能而直接切斷該交流電訊號，會導致該零點檢測電路的運作中止，該脈波訊號也隨之中斷，如此，該控制模組會因無法經由該脈波訊號接收到相關於該交流電訊號的訊息而無法於跳電時執行斷電保護程序。

因此，本發明的目的，即在提供一種可降低休眠時的耗電並同時提供交流電訊息的節能零點檢測電路。

於是，本發明節能零點檢測電路，適用於接收一交流電源，並適用於電連接至一吊扇裝置的一控制單元，該控制單元用以接收一回饋信號並輸出一控制信號，該節能零點檢測電路包含一第一電壓端及一第二電壓端、一整流模組、一光耦合模組，及一開關模組。

該第一電壓端與該第二電壓端相配合以接收該交流電源，並界定一電連接於該第一電壓端與該第二電壓端間的電流迴路。

該整流模組電連接該第一電壓端，接收該交流電源並將該交流電源半波整流為一相關於該交流電源之正半波的整流信號。

該光耦合模組串接於該整流模組與該第二電壓端間，將該整流信號轉換為該回饋信號而輸出。

該開關模組與該整流模組、該光耦合模組串接於該第一電壓端與該第二電壓端間的電流迴路上，接收該控制信號而切換於一節電狀態及一運作狀態間，並調整該電流迴路上之電流使

，其中，

為該運作狀態時該電流迴路上之電流，

該節電狀態時該電流迴路上之電流。

本發明之功效在於：藉由於該電流迴路設置該開關模組，並接收該控制信號而切換於該節電狀態及該運作狀態間，使該電流迴路上之電流

，可以在該節電狀態時，仍然使該光耦合模組可以提供具有波形變化的該回饋信號，供該控制單元可以據以控制該吊扇裝置運作，如此，可以達到降低休眠時的耗電並同時提供交流電訊息之功效。

參閱圖1，本發明節能零點檢測電路之一實施例，適用於接收一交流電源，並適用於電連接至一吊扇裝置9的一控制單元91，該控制單元91用以接收一回饋信號並輸出一控制信號，於本實施例中，該控制單元91包括一控制模組911、一第一緩衝電阻912、一第二緩衝電阻913、一開關元件914、一上拉電阻915及一電容916，但本發明所屬技術領域中具有通常知識者可依需求而自行變化，並不以此為限。

於本實施例中，該開關元件914以二極體(Diode)作為說明，但亦可為雙極性電晶體(BJT)、金屬氧化物半導體場效電晶體(MOSFET)、或繼電器(Relay)等，本發明所屬技術領域中具有通常知識者可選擇具有可開關電路之功效的元件進行變化，不以此為限。

該第一緩衝電阻912與該開關元件914串接於一電壓端92與一接地端93間，該第二緩衝電阻913之兩端分別電連接該開關元件914之基極（Base）與該控制模組911。該上拉電阻915與該電容916串接於該電壓端92與該接地端93間，且兩者之連接點電連接至該該控制模組911。

該節能零點檢測電路包含一第一電壓端21、一第二電壓端22、一整流模組3、一光耦合模組4及一開關模組5。

該第一電壓端21與該第二電壓端22相配合以接收該交流電源，並界定一電連接於該第一電壓端21與該第二電壓端22間的電流迴路23。其中，該交流電源可以是使用市電提供，或是由該吊扇裝置9的一交流電模組(圖未示)提供已經過訊號處理(例如，相角調整)後的交流電源。

該整流模組3電連接該第一電壓端21，接收該交流電源並將該交流電源半波整流為一相關於該交流電源之正半波的整流信號。於本實施例中，該整流模組3包括一串接於該電流迴路23上的整流二極體31，但該整流模組3亦可依實際需求而還包括一或複數個電阻。

該光耦合模組4(optical coupler，或photo coupler)串接於該整流模組3與該第二電壓端22間，將該整流信號轉換為該回饋信號而輸出。該光耦合模組4為一光耦合器，並具有一發射件41及一接收件42，該發射件41串接於該整流模組3與該第二電壓端22間，並將該電流迴路23之電流轉換為光能輸出，該接收件42接收光能並根據接收的光能輸出該回饋信號。該發射件41與該接收件42較佳是分別為發光二極體（Light-emitting diode，縮寫為LED）與光電二極體（photodiode），該接收件42的集極（Collector）電連接至該上拉電阻915與該電容916的連接點，射極（Emitter）電連接至該接地端93。

該開關模組5與該整流模組3、該光耦合模組4串接於該第一電壓端21與該第二電壓端22間的電流迴路23上，接收該控制信號而切換於一節電狀態及一運作狀態間，並調整該電流迴路23上之電流使

，其中，

為該運作狀態時該電流迴路23上之電流，

該節電狀態時該電流迴路23上之電流。

該開關模組5包括一輸入端51、一輸出端52、一第一電阻53、一第二電阻54及一開關55，該輸入端51與該輸出端52電連接該電流迴路23，以使該電流迴路23之電流由該輸入端51流入並由該輸出端52流出。該第一電阻53與該開關55串接於該輸入端51與該輸出端52間，該第二電阻54之兩端分別電連接該輸入端51與該輸出端52，該開關55受該控制信號控制而切換調整該輸入端51與該輸出端52間之等效電阻使

，其中，

為該運作狀態時之等效電阻，

該節電狀態時之等效電阻。

其中，該開關55受該控制信號控制而於導通與不導通間切換，於該運作狀態時，該開關55導通而使該第一電阻53與該第二電阻54並聯，於該節電狀態時，該開關55不導通而使該電流迴路23之電流流經該第二電阻54而不流經該第一電阻53。

其中，該第二電阻54之電阻值較佳是大於該第一電阻53之電阻值，亦即，將該第二電阻54之電阻值設計地較大，而將該第一電阻53之電阻值設計地較小，如此，可使該第二電阻54之電阻值遠大於該第一電阻53與該第二電阻54並聯之等效電阻值。

於本實施例中，該第一電阻53是以兩個小電阻531並聯得出的等效電阻，但也可以是直接使用一個電阻實施，或是使用多個電阻串聯或並聯而

本實施例

55為光耦合器(optic

pler，或photo coupler)，並使用三端雙向可控矽光電耦合器實施，以搭配該控制單元91的相關電路運作，但該開關55亦可以是使用三端雙向交流開關55(TRIAC)、矽控整流器(SCR)、金屬氧化物半導體場效電晶體(MOSFET)、或雙極性接面型電晶體(BJT)等實施，本發明所屬技術領域中具有通常知識者，可自行根據本說明書之敘述變化該控制單元91的相關電路以搭配上述各種開關55進行運作。

該開關55具有一發射件551及一接收件552，該發射件551接收該控制信號並根據該控制信號發射光能，該接收件552與該第一電阻53串接於該輸入端51與該輸出端52間，並根據接收的光能使該開關模組5切換於該節電狀態或該運作狀態。該發射件551與該接收件552較佳是分別為發光二極體與光電三端雙向交流開關，該發射件551的陽極電連接至該第一緩衝電阻912相反於該電壓端92的一端，陰極電連接至該開關元件914之集極（Collector）。

參閱圖1及圖2~圖5，圖2、圖3分別為該第一電壓端21、該輸出端52的電壓波形示意圖，圖4、圖5分別為該上拉電阻915與該電容916之連接點於該運作狀態、該節電狀態下之電壓波形(即該回饋信號)示意圖。

說明其運作情況如下：

當該吊扇裝置9處於正常運作的情況下，該控制模組911控制該開關元件914導通而提供足夠的壓差至該開關55的發射件551(即，該開關模組5接收該控制信號)，使該開關55的發射件551發出光能，該開關55的接收件552接收光能而導通(即，切換至該運作狀態)，使該第一電阻53與該第二電阻54並聯而得到較低的等效電阻

。

此時，如圖2所示，該交流電源由該第一電壓端21與該第二電壓端22輸入後，其波形會先受該整流模組3半波整流而形成如圖3所示呈正半波的該整流信號，接著，由於此時等效電阻

較低，因此，使該第一電壓端21與該第二電壓端22間的電流迴路23上之電流

較大，該光耦合模組4之發射件41輸出較強的光能，使該光耦合模組4之接收件42形成較大的電流，而能將該上拉電阻915與該電容916之連接點的電壓快速下拉，而形成如圖4所示的波形，其波形的上升下降緣基本跟隨圖3之波形的過零點變化，因此，可供該控制模組911使用而驅動該吊扇裝置9運作。

當該吊扇裝置9一段時間未使用而進入休眠狀態時，該控制模組911控制該開關元件914不導通而使該開關55的發射件551不發出光能，進而使該開關55的接收件552不導通(即，該開關模組5接收該控制信號切換至該節電狀態)，此時，僅餘該第二電阻54仍位於該電流迴路23上，因此，此時該開關模組5之等效電阻

將遠大於運作狀態時之等效電阻

。

同樣地，如圖2所示的該交流電源經該整流模組3半波整流而形成如圖3所示呈正半波的該整流信號，接著，由於此時等效電阻

較高，因此，使該第一電壓端21與該第二電壓端22間的電流迴路23上之電流

較低，該光耦合模組4之發射件41輸出較弱的光能，使該光耦合模組4之接收件42形成較小的電流，而僅能將該上拉電阻915與該電容916之連接點的電壓緩慢下拉，將其電壓轉換為方波形式後，會形成如圖5所示的波形，其波形的上升緣雖仍隨圖3之波形的過零點變化，但由於其下降緣已偏離過零點，因此，此時的該回饋信號無法供該控制模組911據以驅動該吊扇裝置9運作，但由於此時的該回饋信號仍然具有上升下降的變化，因此，仍然可以供該控制模組911根據該回饋信號的信號變化而判斷該交流電源是否仍然穩定地提供進來，例如，當該回饋信號的信號仍持續變化時，該控制模組911判斷該交流電源為穩定提供，當回饋信號的信號維持在高電位超過一預定時間時，判斷該交流電源中斷。

如此，當發生跳電，該交流電源停止輸入時，該控制模組911可藉由偵測該回饋信號而得知該交流電源中止輸入，並即時執行斷電保護程序，例如，使用儲備於內部電容的電量儲存現階段的吊扇設定，供恢復電能後能重新讀取而回復該吊扇裝置9當下的運作狀態。

經由以上的說明，本實施例的功效如下：

一、藉由於該電流迴路23設置該開關模組5，並接收該控制信號而切換於該節電狀態及該運作狀態間，使該電流迴路23上之電流

，可以在該節電狀態時，仍然使該光耦合模組4可以提供具有波形變化的該回饋信號，供該控制單元91可以據以控制該吊扇裝置9運作，如此，可以達到降低休眠時的耗電並同時提供交流電訊息之功效。

二、藉由設置該第一電阻53及該第二電阻54，並搭配該開關55切換而使等效電阻

，可以藉由精簡的的元件數量及架構即達到上述功效。

三、藉由使該第二電阻54之電阻值大於該第一電阻53之電阻值，可使該第二電阻54之電阻值遠大於該第一電阻53與該第二電阻54並聯之等效電阻值，而得到更佳的節能省電效果。

綜上所述，本發明節能零點檢測電路，確實能達成本發明的目的。

惟以上所述者，僅為本發明的實施例而已，當不能以此限定本發明實施的範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作的簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋的範圍內。

21·········· 第一電壓端 22·········· 第二電壓端 23·········· 電流迴路 3··········· 整流模組 31·········· 整流二極體 4··········· 光耦合模組 41·········· 發射件 42·········· 接收件 5··········· 開關模組 51·········· 輸入端 52·········· 輸出端 53·········· 第一電阻 531········ 小電阻 54·········· 第二電阻 55·········· 開關 551········ 發射件 552········ 接收件 9··········· 吊扇裝置 91·········· 控制單元 911········ 控制模組 912········ 第一緩衝電阻 913········ 第二緩衝電阻 914········ 開關元件 915········ 上拉電阻 916········ 電容 92·········· 電壓端 93·········· 接地端

本發明的其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中： 圖1是本發明節能零點檢測電路的一實施例應用於一吊扇裝置的一控制單元的一電路示意圖；及 圖2~圖5是該實施例的波形示意圖。

21·········· 第一電壓端 22·········· 第二電壓端 23·········· 電流迴路 3··········· 整流模組 31·········· 整流二極體 4··········· 光耦合模組 41·········· 發射件 42·········· 接收件 5··········· 開關模組 51·········· 輸入端 52·········· 輸出端 53·········· 第一電阻 531········ 小電阻 54·········· 第二電阻 55·········· 開關 551········ 發射件 552········ 接收件 9··········· 吊扇裝置 91·········· 控制單元 911········ 控制模組 912········ 第一緩衝電阻 913········ 第二緩衝電阻 914········ 開關元件 915········ 上拉電阻 916········ 電容 92·········· 電壓端 93·········· 接地端

Claims (8)

1. 一種節能零點檢測電路，適用於接收一交流電源，並適用於電連接至一吊扇裝置的一控制單元，該控制單元用以接收一回饋信號並輸出一控制信號，該節能零點檢測電路包含：一第一電壓端及一第二電壓端，相配合以接收該交流電源，並界定一電連接於該第一電壓端與該第二電壓端間的電流迴路；一整流模組，電連接該第一電壓端，接收該交流電源並將該交流電源半波整流為一相關於該交流電源之正半波的整流信號；一光耦合模組，串接於該整流模組與該第二電壓端間，將該整流信號轉換為該回饋信號而輸出；及一開關模組，與該整流模組、該光耦合模組串接於該第一電壓端與該第二電壓端間的電流迴路上，接收該控制信號而切換於一節電狀態及一運作狀態間，並調整該電流迴路上之電流使I_w>I_s>0，其中，I_w為該運作狀態時該電流迴路上之電流，I_s為該節電狀態時該電流迴路上之電流。
2. 如請求項1所述的節能零點檢測電路，其中，該開關模組包括一輸入端、一輸出端及一開關，該輸入端與該輸出端電連接該電流迴路，以使該電流迴路之電流由該輸入端流入並由該輸出端流出，該開關串接於該輸入端與該輸出端間，並受該控制信號控制而切換調整該輸入端與該輸出端間之等效電阻使R_s>R_w，其中，R_w為該運作狀態時之等效 電阻，R_s為該節電狀態時之等效電阻。
3. 如請求項2所述的節能零點檢測電路，其中，該開關模組還包括一第一電阻及一第二電阻，該第一電阻與該開關串接於該輸入端與該輸出端間，該第二電阻之兩端分別電連接該輸入端與該輸出端，該開關受該控制信號控制而於導通與不導通間切換，於該運作狀態時，該開關導通而使該第一電阻與該第二電阻並聯，於該節電狀態時，該開關不導通而使該電流迴路之電流流經該第二電阻而不流經該第一電阻。
4. 如請求項3所述的節能零點檢測電路，其中，該第二電阻之電阻值大於該第一電阻之電阻值。
5. 如請求項2所述的節能零點檢測電路，其中，該開關為光耦合器、三端雙向交流開關、矽控整流器、金屬氧化物半導體場效電晶體、或雙極性接面型電晶體。
6. 如請求項3所述的節能零點檢測電路，其中，該開關為光耦合器，並具有一發射件及一接收件，該發射件接收該控制信號並根據該控制信號發射光能，該接收件與該第一電阻串接於該輸入端與該輸出端間，並根據接收的光能使該開關模組切換於該節電狀態或該運作狀態。
7. 如請求項1所述的節能零點檢測電路，其中，該整流模組包括一串接於該電流迴路上的整流二極體。
8. 如請求項1所述的節能零點檢測電路，其中，該光耦合模組具有一光耦合器，並具有一發射件及一接收件，該發射件串接於該整流模組與該第二電壓端間，並根據該電流迴 路之電流轉換為光能輸出，該接收件接收光能並根據接收的光能輸出該回饋信號。

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