制冷机驱动控制器，其特征在于，包括:主控电路、功率驱动电路、以及至少以下电路之一:限流电路、电源防反接电路、制冷测温反馈电路和HALL信号反馈滤波电路； 所述电源防反接电路，布设在供电电源与所述主控电路之间，用于检测所述供电电源的连接状态，若所述供电电源接反，则断开所述供电电源与所述主控电路间的供电线路;否则，导通所述供电电源与所述主控电路间的供电线路； 所述制冷测温反馈电路，用于对布设于所述旋转式斯特林制冷机内的测温元件反馈给主控电路的制冷温度的电压值进行低通滤波处理； 所述HALL信号反馈滤波电路，用于对所述旋转式斯特林制冷机内的霍尔传感器反馈给主控电路的霍尔信号进行整形滤波处理； 所述主控电路，用于根据霍尔信号，确定电机转子位置；以及用于比较制冷温度的电压值与设定的目标温度的电压值，若二者的差值在设定的误差范围内，则基于所述差值，生成P丽波形控制信号；否则，根据所述差值，判断制冷温度是否大于目标温度，若大于，则生成固定脉宽的方波脉冲控制信号；若小于，则生成电机停转控制信号；以及结合电机转子位置，输出相应的控制信号； 所述功率驱动电路，用于将所述主控电路输出的所述方波脉冲控制信号输出到所述旋转式斯特林制冷机的电机，以调控所述旋转式斯特林制冷机全功率输出；将所述主控电路输出的所述PWM波形控制信号输出到所述旋转式斯特林制冷机的电机，以微调所述旋转式斯特林制冷机的功率输出；将所述主控电路输出的电机停转控制信号输出到所述旋转式斯特林制冷机的电机； 所述限流电路，用于对所述功率驱动电路输出的负载电流进行取样并转换成电压值，将所述电压值发送至所述主控电路； 所述主控电路，还用于检测所述限流电路发送的电压值是否超过设定的电压值，在是的情况下，进行过载保护。2.如权利要求1所述的通用型旋转式斯特林制冷机驱动控制器，其特征在于，所述电源防反接电路，还用于对输入所述主控电路的电压波动进行滤波处理。3.如权利要求2所述的通用型旋转式斯特林制冷机驱动控制器，其特征在于，所述电源防反接电路，具体包括:二极管DI和钽电容C7; 所述二极管Dl正极接供电电源V+，二极管Dl负极与钽电容C7正极相接，钽电容C7负极接供电电源V_，D1与C7相接处与所述主控电路相连。4.如权利要求1所述的通用型旋转式斯特林制冷机驱动控制器，其特征在于，所述制冷测温反馈电路，具体包括:电阻R7、R8、无极性磁介电容C2、C8、电感L1、L2; 电阻R7—端连接到基准电压VR，另一端与电容C2—端相接，C2另一端接地;电阻R7与电容C2相接处与电感LI的一端相接，LI的另一端与电容C8的一端相接，C8的另一端与电感L2的一端相接，L2的另一端接地，C8与LI相接处外接到测温元件正极，C8与L2相接处外接到测温元器件负极，R7、C2、LI相接处接R8的一端，R8的另一端与主控电路相连。5.如权利要求1所述的通用型旋转式斯特林制冷机驱动控制器，其特征在于，所述HALL信号反馈滤波电路，具体包括:无极性磁介电容Cl O、Cl 1、Cl 2; 电容ClO的一端接主控电路Hl输入端，ClO的另一端接地，ClO与主控电路Hl相接处外接到霍尔传感器反馈端Hl端；电容C11的一端接主控电路H2输入端，Cl I的另一端接地，C11与主控电路H2相接处外接到霍尔传感器反馈端H2端；电容Cl2的一端接主控电路H3输入端，C12的另一端接地，C12与主控电路H3相接处外接到霍尔传感器反馈端H3端。6.如权利要求1所述的通用型旋转式斯特林制冷机驱动控制器，其特征在于，还包括:控温设定电路，用于设定所述目标温度的电压值，并将该电压值输出至所述主控电路。7.如权利要求6所述的通用型旋转式斯特林制冷机驱动控制器，其特征在于，所述控温设定电路，具体包括:电阻R4、R5、R6和电位器R22 ； 所述电阻R4—端与基准电压VR相连，另一端与电位器R22—端相连，电位器R22另一端与电阻R6—端相连，电阻R6另一端接地；电位器R22中心抽头端接电阻R5—端，R5另一端接所述主控电路； 所述控温设定电路利用基准电压VR经过R4、R22、R6组成的分压电阻网络设定目标温度的电压值，并将该电压值通过匹配电阻R5输出到所述主控电路。8.如权利要求1所述的通用型旋转式斯特林制冷机驱动控制器，其特征在于，所述主控电路，具体包括:误差放大器、转子位置编码器和处理器； 所述误差放大器，用于对布设于所述旋转式制冷机内的测温元件反馈的制冷温度的电压值和设定的目标温度的电压值进行比较，得到制冷温度信号差，若该信号差在设定的误差范围内，则对该信号差进行放大、滤波处理，得到调制电压值后输出至所述处理器；否则将所述制冷温度信号差输出至所述转子位置编码器； 所述处理器，用于接收到所述调制电压值后，生成HVM波形控制信号，并将其输出至所述转子位置编码器； 所述转子位置编码器，用于根据所述旋转式斯特林制冷机内的霍尔传感器反馈的霍尔信号，得到电机转子位置；以及在接收到所述制冷温度信号差时，根据该信号差，判断制冷温度是否大于目标温度，若是，则生成固定脉宽的方波脉冲控制信号，并根据电机转子位置，输出所述方波脉冲控制信号，以调控所述旋转式斯特林制冷机全功率输出；否则，输出电机停转控制信号；以及，在接收到所述PWM波形控制信号时，根据电机转子位置，输出所述PWM波形控制信号，以微调所述旋转式斯特林制冷机的功率输出。9.如权利要求8所述的通用型旋转式斯特林制冷机驱动控制器，其特征在于，所述主控电路还包括:振荡器，用于根据设定的三角波频率，产生三角波； 所述处理器，具体用于将所述调制电压值与所述三角波进行对比，生成所述PWM波形控制信号。10.如权利要求1至9任意一项所述的通用型旋转式斯特林制冷机驱动控制器，其特征在于，所述主控电路将控制信号输出到主控电路内部的推动极AT、BT、CT、AB、BB、CB;其中，所述推动极AT、BT、CT连接到与其对应的上拉电阻;所述推动极AB、BB、CB连接到与其对应的输出匹配电阻； 所述主控电路通过上拉电阻输出H桥TOP端控制信号AT、BT、CT至功率驱动电路，通过输出匹配电阻输出H桥BOTTOM端的控制信号AB、BB、CB至功率驱动电路。11.如权利要求10所述的通用型旋转式斯特林制冷机驱动控制器，其特征在于，所述功率驱动电路具体包括:第一 N-MOSFET、第二 N-MOSFET、第三N-MOSFET、第一 P-MOSFET、第二 P-MOSFET 和第三 P-MOSFET ； 所述第一N-MOSFET的栅极G极，接收主控电路输出的AB控制信号；第一P-M0SFET的栅极G极，接收主控电路输出的AT控制信号;第一N-MOSFET与第一P-MOSFET的漏极D极连接到一起输出脉冲方波驱动电机绕组A相； 所述第二N-MOSFET的栅极G极，接收主控电路输出的BB控制信号；第二P-MOSFET的栅极G极，接收主控电路输出的BT控制信号;第二N-MOSFET与第二P-MOSFET的漏极D极连接到一起输出脉冲方波驱动电机绕组B相； 所述第三N-MOSFET的栅极G极，接收主控电路输出的CB控制信号；第三P-MOSFET的栅极G极，接收主控电路输出的CT控制信号；第三N-MOSFET与第三P-MOSFET的漏极D极连接到一起输出脉冲方波驱动电机绕组C相； 三个P-MOSFET的源极S极相连接至电源输入端VOUT; 若所述驱动控制器不包括限流电路，则三个N-MOSFET的源极S极相连接后接地;若所述安全驱动控制器包括限流电路，则三个N-MOSFET的源极S极相连接后连接到所述限流电路。12.如权利要求1至9、11任意一项所述的通用型旋转式斯特林制冷机驱动控制器，其特征在于，还包括:HALL供电电路，用于为所述旋转式斯特林制冷机内的霍尔传感器供电。
【专利摘要】本发明公开了一种通用型旋转式斯特林制冷机驱动控制器，其对制冷温度的电平值与设定的目标温度的电平值进行比较，当制冷温度远高于目标温度时，结合电机位置信号，经位置编码器输出固定脉宽的方波控制信号，驱动功率驱动电路控制三相直流无刷电机运转带动斯特林制冷机全速工作；当制冷温度到达控温设定点附近时，将二者的电压差值经过放大、滤波处理后与三角波进行对比，输出一个脉宽调节的方波，驱动功率驱动电路根据该方波占空比的调整来控制输出功率，即采用PWM方式驱动直流无刷电机工作，从而实现基本恒定的闭环动态制冷温度控制。本发明所述方案实现了对旋转式斯特林制冷机的精准控温。
【IPC分类】F25B49/00
【公开号】CN105571224
【申请号】CN201510963427
【发明人】温建国, 陈晓月, 刘湘德, 饶启超
【申请人】中国电子科技集团公司第十一研究所
【公开日】2016年5月11日
【申请日】2015年12月21日