一种压缩机驱动电路及压缩机驱动系统

1.本公开涉及压缩机技术领域，尤其涉及一种压缩机驱动电路及压缩机驱动系统。


背景技术：

2.空间制冷型红外探测设备中的ccd成像器件、高纯锗探测设备中的锗晶体均需要在低温环境下工作。移动式脉冲管制冷系统因其冷端无机械振动源、机械结构使用寿命长等优点，被应用于空间制冷型红外探测设备、高纯锗探测设备中，为ccd成像器件、锗晶体提供冷源。空间制冷型红外探测设备、高纯锗探测设备通常采用太阳能电池、锂电池等直流电源，而在这些设备中作为脉冲管制冷系统压缩单元的线性压缩机又需要交流电源进行驱动。因此，需要相应电路将直流电源转换为线性压缩机所需要的交流电源。线性压缩机驱动电路正是为了实现该功能而设计的。
3.现有技术中，线性压缩机驱动电路的交流输出电压受限于移动设备电源平台所提供的直流电压输入大小，使得可选择的线性压缩机型号范围缩小，甚至有可能需要重新研制线性压缩机。另外现有的线性压缩机驱动电路输出低幅值交流电压时，需要设定低逆变调制度，而过低的逆变调制度会造成谐波失真率显著增大。


技术实现要素：

4.为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本公开提供了一种压缩机驱动电路及压缩机驱动系统，交流输出电压上限不受移动设备电源平台所提供的直流输入电压大小影响，扩大了线性压缩机型号的选择范围，并且在输出低幅度值交流电压时，仍能保证所输出的交流正弦波波形良好，谐波失真率低。
5.第一方面，本公开提供了一种压缩机驱动电路，包括：
6.升降压电路和逆变电路，所述升降压电路与所述逆变电路电连接，所述升降压电路用于将所述压缩机驱动电路的直流输入电压调节为直流中间电压，所述逆变电路用于将所述直流中间电压调节为所述压缩机驱动电路的交流输出电压；其中，所述逆变电路的逆变调制度为固定值；
7.所述升降压电路包括升压开关管组合和降压开关管组合；其中，所述升压开关管组合中的两个开关管的开关状态互补，所述降压开关管组合中的两个开关管的开关状态互补，所述交流输出电压与所述升压开关管组合中设定开关管的占空比以及所述降压开关管组合中设定开关管的占空比相关。
8.可选地，所述降压开关管组合包括第一开关管和第二开关管，所述第一开关管的第一端与所述直流输入电压的正端电连接并对应所述直流中间电压的正端设置，所述第二开关管的第一端与所述第一开关管的第二端电连接，所述第二开关管的第二端与所述直流输入电压的负端以及所述直流中间电压的负端电连接；其中，所述降压开关管组合中的设定开关管为所述第一开关管或者所述第二开关管；
9.所述升压开关管组合包括第三开关管和第四开关管，所述第三开关管的第一端与
所述第四开关管的第二端电连接并对应所述直流输入电压的正端设置，所述第三开关管的第二端与所述直流输入电压的负端电连接，所述第四开关管的第一端与所述直流中间电压的正端电连接；其中，所述升压开关管组合中的设定开关管为所述第三开关管或者所述第四开关管。
10.可选地，所述升降压电路还包括：
11.第一电感，所述第一电感的第一端与所述第一开关管的第二端电连接，所述第一电感的第二端与所述第四开关管第二端电连接；
12.第一电容，所述第一电容的第一端与所述第四开关管的第一端电连接，所述第一电容的第二端与所述第三开关管的第二端电连接。
13.可选地，所述逆变电路包括：
14.逆变桥电路和积分电路，所述逆变桥电路与所述积分电路电连接，所述逆变桥电路用于将所述直流中间电压转换为交流中间电压，所述积分电路用于将所述交流中间电压调节为所述交流输出电压；其中，所述交流输出电压为正弦波电压。
15.可选地，所述升降压电路和/或所述逆变电路中的开关管采用型号为irhna67160的表贴封装功率mosfet。
16.第二方面，本公开实施例提供一种压缩机驱动系统，包括控制电路和如第一方面所述的压缩机驱动电路，所述控制电路与所述压缩机驱动电路电连接，所述控制电路用于控制所述压缩机驱动电路产生所述交流输出电压。
17.可选地，所述控制电路包括：处理器、第一栅极驱动芯片和第二栅极驱动芯片，所述处理器分别与上位机、所述第一栅极驱动芯片和所述第二栅极驱动芯片电连接，所述第一栅极驱动芯片与所述升降压电路电连接，所述第二栅极驱动芯片与所述逆变电路电连接；
18.所述处理器用于根据所述上位机发送的占空比信息通过所述第一栅极驱动芯片驱动所述升降压电路，以及用于输出正弦脉宽调制信号至所述第二栅极驱动芯片以通过所述第二栅极驱动芯片驱动所述逆变电路。
19.可选地，所述控制电路还包括：
20.存储器，所述存储器与所述处理器电连接，所述处理器用于从读取所述存储器中存储的设定正弦脉宽表并根据所述设定正弦脉宽表输出所述正弦脉宽调制信号。
21.可选地，所述处理器采用a54sx72a-cq208b型号的反熔丝fpga，所述存储器采用hs1-6664rh-q型号的prom存储器。
22.可选地，所述第一栅极驱动芯片和/或所述第二栅极驱动芯片采用型号为ir2110l4scs的高速mosfet驱动芯片。
23.本公开实施例提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点：
24.本公开实施例提供的压缩机驱动电路包括升降压电路和逆变电路，升降压电路与逆变电路电连接，升降压电路用于将压缩机驱动电路的直流输入电压调节为直流中间电压，逆变电路用于将直流中间电压调节为压缩机驱动电路的交流输出电压；其中，逆变电路的逆变调制度为等于或略小于1的固定值；升降压电路包括升压开关管组合和降压开关管组合；其中，升压开关管组合中的两个开关管的开关状态互补，降压开关管组合中的两个开关管的开关状态互补，交流输出电压与升压开关管组合中设定开关管的占空比以及降压开
关管组合中设定开关管的占空比相关。由此，本公开实施例通过压缩机驱动电路的改进，使其具有升降压功能从而保证交流输出电压上限不受移动设备电源平台所提供的直流电压输入大小影响，扩大了线性压缩机型号的选择范围，同时改进后的电路可以设置逆变调制度为等于或略小于1的固定值，只需要调节升压开关管组合和降压开关管组合中设定开关管的占空比即可调节交流输出电压的幅值，在输出低幅值交流电压时，仍能保证所输出的交流正弦波波形良好、谐波失真率低。
附图说明
25.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。
26.为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
27.图1为本公开实施例提供的一种压缩机驱动电路的结构示意图；
28.图2为本公开实施例提供的一种正弦脉宽调制波形示意图；
29.图3为本公开实施例提供的一种针对降压状态下升降压电路中开关管的时序控制示意图；
30.图4为本公开实施例提供的一种针对升压状态下升降压电路中开关管的时序控制意图；
31.图5为本公开实施例提供的一种压缩机驱动系统的结构示意图。
具体实施方式
32.为了能够更清楚地理解本公开的上述目的、特征和优点，下面将对本公开的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
33.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本公开，但本公开还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施例只是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。
34.图1为本公开实施例提供的一种压缩机驱动电路的结构示意图。如图1所示，压缩机驱动电路包括升降压电路11和逆变电路12，升降压电路11与逆变电路12电连接，升降压电路11用于将压缩机驱动电路的直流输入电压调节为直流中间电压，逆变电路12用于将直流中间电压调节为压缩机驱动电路的交流输出电压；其中，逆变电路12的逆变调制度为等于或略小于1的固定值；
35.具体地，如图1所示，压缩机驱动电路包括升降压电路11和逆变电路12，当太阳能电池、锂电池等移动设备电源平台向压缩机驱动电路提供直流输入电压后，升降压电路11将直流输入电压调节为直流中间电压，升降压电路11与逆变电路12电连接，逆变电路12将直流中间电压调节为压缩机驱动电路的交流输出电压。
36.图2为本公开实施例提供的一种正弦脉宽调制波形示意图。图2上方的直角坐标系中横坐标表示时间t，纵坐标表示压缩机驱动电路的正弦波交流输出电压u
out
，图2下方的直
角坐标系中横坐标表示时间t，纵坐标表示图1所示压缩机驱动电路中a点与b点之间的电压差，即交流中间电压um，交流中间电压um经过电感、电容进行积分处理后，得到正弦波交流输出电压u
out
，即得到大小和方向随时间按正弦函数规律变化的交流电压。在本公开实施例中若无特别说明，交流输出电压u
out
的数值均指有效值。
37.具体地，如图2所示，正弦波交流中间电压um上半周各个分段方形脉冲的时间宽度可以表示为：
[0038][0039]
δi表示第i个分段的脉冲的时间宽度，λ为逆变调制度，t为正弦波周期，n为半个正弦波周期的分段数量。
[0040]
基于正弦波波形对称性质，正弦波下半周各个分段方形脉冲的时间宽度可以表示为：
[0041][0042]
参照上述公式，在现有的压缩机驱动电路中，采用调节逆变调制度λ的方法调节交流输出电压u
out
，这就需要计算并更新逆变调制度λ对应的正弦脉宽表。根据spwm(sinusoidal pulse width modulation，正弦脉宽)调制理论可知，逆变调制度λ的取值范围为大于等于0，小于等于1，逆变调制度λ的值与谐波失真率呈负相关，即谐波失真率随着逆变调制度λ减小而增大，逆变调制度λ小于0.2时，谐波失真率会出现显著增大，也导致当所需交流输出电压u
out
较低时，只能通过降低逆变调制度λ来实现，导致谐波失真问题。
[0043]
另外，现有技术中，压缩机驱动电路直流输入电压u
in
与交流输出电压u
out
之间的关系满足如下公式：
[0044][0045]
其中，λ为逆变调制度，由上述公式可知交流输出电压u
out
受限于直流输入电压u
in
的大小，使得可选择的线性压缩机型号范围缩小，甚至有可能需要重新研制线性压缩机。
[0046]
结合图1和图2，本公开实施例提供的升降压电路11包括升压开关管组合112和降压开关管组合111；其中，升压开关管组合112中的两个开关管的开关状态互补，降压开关管组合111中的两个开关管的开关状态互补，交流输出电压u
out
与升压开关管组合112中设定开关管的占空比以及降压开关管组合111中设定开关管的占空比相关。
[0047]
具体地，可以仅调节降压开关管组合111中设定开关管的占空比和升压开关管组合112中设定开关管的占空比，即可改变交流输出电压u
out
的大小，且为了降低谐波失真率，应在允许的情况下尽量提高逆变调制度λ的值，在本公开实施例中设置逆变电路12的逆变调制度λ为固定值1，避免了输出低幅值交流电压时，因采用降低调节逆变调制度λ方法而造成谐波失真率指标恶化的问题。
[0048]
本公开实施例提供的压缩机驱动电路包括升降压电路11和逆变电路12，升降压电路11与逆变电路12电连接，升降压电路11用于将压缩机驱动电路的直流输入电压调节为直流中间电压，逆变电路12用于将直流中间电压调节为压缩机驱动电路的交流输出电压；其中，逆变电路12的逆变调制度为等于或略小于1的固定值；升降压电路11包括升压开关管组
合112和降压开关管组合111；其中，升压开关管组合112中的两个开关管的开关状态互补，降压开关管组合111中的两个开关管的开关状态互补，交流输出电压与升压开关管组合112中设定开关管的占空比以及降压开关管组合111中设定开关管的占空比相关。由此，本公开实施例通过压缩机驱动电路的改进，使其具有升降压功能从而保证交流输出电压上限不受移动设备电源平台所提供的直流电压输入大小影响，扩大了线性压缩机型号的选择范围，同时可以设置改进后的电路逆变调制度为等于或略小于1的固定值，只需要调节升压开关管组合112和降压开关管组合111中设定开关管的占空比即可调节交流输出电压的幅值，在输出低幅值交流电压时仍能保证所输出的交流正弦波波形良好、谐波失真率低。
[0049]
可选地，如图1所示，降压开关管组合111包括第一开关管s1和第二开关管s2，第一开关管s1的第一端与直流输入电压u
in
的正端电连接并对应直流中间电压u
dc
的正端设置，第二开关管s2的第一端与第一开关管s1的第二端电连接，第二开关管s2的第二端与直流输入电压u
in
的负端以及直流中间电压u
dc
的负端电连接；其中，降压开关管组合111中的设定开关管为第一开关管s1或者第二开关管s2。
[0050]
升压开关管组合112包括第三开关管s3和第四开关管s4，第三开关管s3的第一端与第四开关管s4的第二端电连接并对应直流输入电压u
in
的正端设置，第三开关管s3的第二端与直流输入电压u
in
的负端电连接，第四开关管s4的第一端与直流中间电压u
dc
的正端电连接；其中，升压开关管组合112中的设定开关管为第三开关管s3或者第四开关管s4。
[0051]
具体地，设置图1中开关管的漏极为第一端，开关管的源极为第二端。在升降压电路11中，为避免出现短路现象，第一开关管s1和第二开关管s2互补，不同时导通；第三开关管s3和第四开关管s4互补，不同时导通。开关管可以采用脉冲宽度调制技术控制其开关状态。
[0052]
具体地，结合图1和图2，直流输入电压u
in
与直流中间电压u
dc
的关系满足如下公式：
[0053][0054]
其中，m1为降压开关管组合111中第一开关管s1的占空比，m2为升压开关管组合112中第三开关管s3的占空比。
[0055]
直流中间电压u
dc
与交流输出电压u
out
的关系满足如下公式：
[0056][0057]
其中，λ为逆变电路12的逆变调制度。
[0058]
将直流输入电压u
in
与直流中间电压u
dc
的关系公式和直流中间电压u
dc
与交流输出电压u
out
的关系公式联立，得到直流输入电压u
in
与交流输出电压u
out
的关系满足如下公式：
[0059][0060]
示例性地，当直流输入电压u
in
较高，但线性压缩机电阻抗较小，所需要的电压u
out
较低时，升降压电路11应处于降压状态，图3为本公开实施例提供的一种针对降压状态下升降压电路中开关管的时序控制示意图，可以利用如图3所示的方波脉冲信号来控制降压状
态下升降压电路11中开关管的开关状态变化，其中高电平信号h代表控制开关管开启，低电平信号l代表控制开关管关断。
[0061]
如图3所示，在每个脉冲宽度调制周期t1内，第四开关管s4处于常开状态，第三开关管s3处于常关状态，第一开关管s1和第二开关管s2交替导通。根据上述直流输入电压u
in
与转换后的直流电压u
dc
的关系公式，为保证转换后的直流电压u
dc
小于直流输入电压u
in
，设置升压开关管组合112中设定开关管的占空比m2为0，将逆变调制度设置为固定值1并代入直流输入电压u
in
与交流输出电压u
out
的关系公式，得到：
[0062][0063]
由于降压开关管组合111中第一开关管s1的占空比m1为小于等于1的值，故交流输出电压u
out
小于直流输入电压u
in
。降压开关管组合111中第一开关管s1的占空比m1、第一开关管s1在每个脉冲宽度调制周期t1以及t1周期内第一开关管s1开启时间t
on1
的关系满足如下公式：
[0064][0065]
其中，降压开关管组合111中的设定开关管可以为第一开关管s1或者第二开关管s2，上述公式中的m1为第一开关管s1的占空比，第一开关管s1和第二开关管s2的占空比之和等于1，也可以利用第二开关管s2的占空比表示直流输入电压u
in
与交流输出电压u
out
的关系，本公开实施例对此不作限定。
[0066]
由此保证逆变调制度λ为固定值1的情况下，通过调节降压开关管组合111设定开关管的占空比，即可使压缩机驱动电路起到降压的作用，降低了谐波失真率，在输出低幅值交流电压时仍能保证所输出的交流正弦波波形良好、谐波失真率低。
[0067]
当直流输入电压u
in
较低，但线性压缩机电阻抗较大，所需要的电压u
out
较高时，升降压电路11处于升压状态，图4为本公开实施例提供的一种针对升压状态下升降压电路中开关管的控制时序示意图，可以利用如图4所示的方波脉冲信号来控制升压状态下升降压电路11中开关管的开关状态变化，其中高电平信号h代表控制开关管开启，低电平信号h代表控制开关管关断。
[0068]
如图4所示，在每个脉冲宽度调制周期t1内，第一开关管s1处于常开状态，第二开关管s2处于常关状态，第三开关管s3和第四开关管s4交替导通。根据上述直流输入电压u
in
与转换后的直流电压u
dc
的关系公式，为保证转换后的直流电压u
dc
大于直流输入电压u
in
，设置升压开关管组合112中设定开关管的占空比m1为1，将逆变调制度λ设置为固定值1并代入直流输入电压u
in
与交流输出电压u
out
的关系公式，得到：
[0069][0070]
由于升压开关管组合112中第三开关管s3的占空比m2为小于等于1的值，故交流输出电压u
out
大于直流输入电压u
in
。升压开关管组合112中第三开关管s3的占空比m2、第三开关管s3在每个脉冲宽度调制周期t2以及t2周期内第三开关管s3开启时间t
on2
的关系满足如下公式：
[0071][0072]
其中，升压开关管组合112中的设定开关管可以为第三开关管s3或者第四开关管s4，上述公式中的m2为第三开关管s3的占空比，第三开关管s3和第四开关管s4的占空比之和等于1，也可以利用第四开关管s4的占空比表示直流输入电压u
in
与交流输出电压u
out
的关系，本公开实施例对此不作限定。
[0073]
由此保证逆变调制度λ固定值为1的情况下，通过调节升压开关管组合112设定开关管的占空比，即可使压缩机驱动电路起到升压的作用，降低了谐波失真率，在输出低幅值交流电压时仍能保证所输出的交流正弦波波形良好、谐波失真率低。
[0074]
可选地，如图1所示，升降压电路11还包括：第一电感l1，第一电感l1的第一端与第一开关管s1的第二端电连接，第一电感l1的第二端与第四开关管s4第二端电连接；第一电容c1，第一电容c1的第一端与第四开关管s4的第一端电连接，第一电容c1的第二端与第三开关管s3的第二端电连接。具体地，第一电感l1用于储存电流能量，第一电容c1用于储存电压能量。
[0075]
可选地，如图1所示，逆变电路12包括：逆变桥电路121和积分电路122，逆变桥电路121与积分电路122电连接，逆变桥电路121用于将直流中间电压u
dc
转换为交流中间电压um，积分电路122用于将交流中间电压um调节为交流输出电压u
out
；其中，交流输出电压u
out
为正弦波电压。
[0076]
具体地，如图1所示，逆变桥电路121中的第五开关管s5、第六开关管s6、第七开关管s7和第八开关管s8构成h桥电路形式，逆变桥电路121具有将直流电转换为交流电的功能，可以将升降压电路11输出的直流中间电压u
dc
转换为交流中间电压um，如图2所示，交流中间电压um输入到积分电路122后，积分电路122将交流中间电压um调节为交流输出电压u
out
，交流输出电压u
out
为正弦波电压，正弦波电压用以驱动线性压缩机，驱动与电机动子固定在一起的活塞按照规定的频率运动。通过调节线性压缩机驱动电路的交流输出电压u
out
的幅值可实现对活塞往复运动行程的控制，从而调节输入功，进而实现对制冷量的控制，达到对热负载温度的调节和控制目的。另外逆变桥电路121和积分电路122的具体结构和具体工作原理为本领域技术人员熟知内容，这里不再详细展开论述。
[0077]
可选地，升降压电路11和/或逆变电路12中的开关管采用型号为irhna67160的表贴封装功率mosfet(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor，金属氧化物半导体场效应晶体管)。
[0078]
移动式脉冲管制冷系统因其冷端无机械振动源、机械结构使用寿命长等优点，被应用于空间制冷型红外探测设备、高纯锗探测设备的探测器件冷却。鉴于移动式脉冲管制冷系统使用环境较为特殊，其面临着诸多挑战。空间制冷型红外探测设备、高纯锗探测设备在实际应用中所处于的辐射环境，存在着影响压缩机驱动电路工作的高能带电粒子。当高能带电粒子入射压缩机驱动电路时，在入射路径沉积的能量足够引起压缩机驱动电路性能下降甚至功能丧失，称其为单粒子效应，对压缩机驱动电路影响较大，也是最常关注的分别是单粒子闩锁(single event latch-up，sel)与单粒子翻转(single event upset，seu)效应。
[0079]
单粒子闩锁效应是指在集成电路芯片制造工艺中存在pnpn交替，从而形成了开关
管结构。当带电粒子入射时，可触发其导通。由于开关管的正反馈特性，使得开关管达到自维持状态，即发生闩锁，此时电流可达到安培量级，导致局部温度升高，当温度超过一定界限时会导致器件永久损坏。
[0080]
单粒子翻转效应是当单个带电粒子在穿过器件的敏感节点时引起的状态变化，相应的节点电压将发生变化，通过外电路的扩散，可能造成电路的状态变化。这种效应通常比较短暂，不会对电路造成损坏。根据逻辑状态发生翻转的位数的不同，单粒子翻转又包括单位翻转和多位翻转。单粒子翻转的危害很大，能造成存储单元内容的错误、控制器的功能紊乱、cpu程序跑飞等。
[0081]
在移动式制冷系统中，为实现对冷端温度的精确控制，需要对线性压缩机进行数字化控制，因此不可避免地需要采用集成电路。而对于辐射环境应用场景，又必须慎重考虑单粒子效应所造成的影响。带电粒子入射到材料中，在单位路径长度上损失的能量称为线性能量传输(linear energy transfer，let)。let通常采用被材料密度归一化的形式，单位是mev
·
cm2/mg，它代表了带电粒子在材料中的直接电离能力。一般认为let值相同的粒子产生单粒子效应的能力是一样的，因此let成为衡量不同种类和能量的带电粒子产生单粒子效应能力的归一化度量。对于某一器件，能够引起单粒子效应的最低let值则称为let阈值，在本公开实施例中设置器件的let阈值应大于75mev
·
cm2/mg。
[0082]
本公开实施例的压缩机驱动电路中开关管采用型号为irhna67160的表贴封装功率mosfet(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor，金氧半场效开关管)，该型号的开关管具有较快的开关速度，且能够满足let阈值大于75mev
·
cm2/mg的选用条件。
[0083]
需要说明的是，可以设置升降压电路11和逆变电路12中的开关管均采用型号为irhna67160的表贴封装功率mosfet，也可以设置升降压电路11中的开关管采用型号为irhna67160的表贴封装功率mosfet或者设置逆变电路12中的开关管采用型号为irhna67160的表贴封装功率mosfet。
[0084]
本公开实施例还提供了一种压缩机驱动系统，图5为本公开实施例提供的一种压缩机驱动系统的结构示意图，包括控制电路2和如上述实施例所述的压缩机驱动电路100，压缩机驱动电路100与制冷系统压缩机200电连接，用于驱动制冷系统压缩机200，因此本公开实施例提供的压缩机驱动系统具备上述实施例所述的有益效果。控制电路2与压缩机驱动电路100电连接，控制电路2用于控制压缩机驱动电路100产生交流输出电压u
out
。
[0085]
可选地，如图5所示，控制电路2包括：处理器21、第一栅极驱动芯片22和第二栅极驱动芯片23，处理器21分别与上位机3、第一栅极驱动芯片22和第二栅极驱动芯片23电连接，第一栅极驱动芯片22与升降压电路11电连接，第二栅极驱动芯片23与逆变电路12电连接；处理器21用于根据上位机3发送的占空比信息通过第一栅极驱动芯片22驱动升降压电路11，以及用于输出正弦脉宽调制信号至第二栅极驱动芯片23以通过第二栅极驱动芯片23驱动逆变电路12。
[0086]
具体地，可以设置交流输出电压u
out
与直流输入电压u
in
的比值为α，上位机3决定压缩机所需要的交流输出电压u
out
并判断比值α的大小。示例性地，当比值α小于时，控制升
降压电路11处于降压状态，当比值α大于时，控制升降压电路11处于降压状态，升降压电路11的工作原理如上述实施例所述，这里不再赘述。
[0087]
示例性地，当升降压电路11处于降压状态时，令升压开关管组合112中第三开关管s3占空比的值为0，上位机3确定降压开关管组合111中第一开关管s1占空比的值；当升降压电路11处于升压状态时，令降压开关管组合111中第一开关管s1占空比的值为0，上位机3确定升压开关管组合112中第三开关管s3的占空比的值。上位机3将升压开关管组合112中设定开关管的占空比或降压开关管组合111中设定开关管的占空比的信息通过通讯接口，例如rs422接口发送给处理器21，处理器21通过第一栅极驱动芯片22驱动升降压电路11使其处于升压状态或者降压状态。同时，处理器21可以输出正弦脉宽调制信号，即spwm信号至第二栅极驱动芯片23，第二栅极驱动芯片23完成对逆变电路12中开关管所组成的h桥电路的控制，使逆变电路12输出压缩机驱动所需要的正弦波电压u
out
。
[0088]
可选地，如图5所示，控制电路2还包括存储器24，存储器24与处理器21电连接，处理器21用于从读取存储器24中存储的设定正弦脉宽表并根据设定正弦脉宽表输出正弦脉宽调制信号，即spwm信号。
[0089]
具体地，本公开实施例中设置逆变调制度λ为等于或略小于1的固定值，因此无需重新计算正弦脉宽表，所需要的正弦脉宽表在设计阶段计算得出，并存储在存储器24中，结合图2所示的正弦宽度调制相关理论可知，正弦脉宽表需要存储每个分段方波脉冲的时间宽度。处理器21从存储器24中读取存储的正弦脉宽表，并根据设定正弦脉宽表输出正弦脉宽调制信号，即spwm信号至第二栅极驱动芯片23，通过第二栅极驱动芯片23驱动逆变电路12。由于逆变调制度λ为等于或略小于1的固定值，不需要在驱动过程中计算更新逆变调制度λ对应的正弦脉宽表，而升压开关管组合112中设定开关管的占空比和降压开关管组合111中设定开关管的占空比所占用的存储空间远小于用于计算并更新正弦脉宽表所需要的存储空间，大大降低了压缩机驱动系统对存储器24存储空间的需求。
[0090]
可选地，处理器21采用a54sx72a-cq208b型号的反熔丝fpga(field programmable gate array，可现场编程门阵列)，存储器24采用hs1-6664rh-q型号的prom(programmable read-only memory，编程只读)存储器。
[0091]
压缩机为了达到较好的调制效果并缩小滤波器体积，往往需要较高的载波比，这也意味着所需要的正弦脉宽表中所含有的元素数量会较大，实际应用中数量范围为数百个至数千个。如果在压缩机运行过程中需要计算并更新逆变调制度对应的正弦脉宽表，需要消耗大量的处理器21资源，导致压缩机驱动系统应用于高能粒子辐射环境时需要高性能的处理器21进行正弦脉宽表更新计算。现有技术中所采用的满足计算能力的dsp(digital signal processing，数字信号处理)和sram(static random-access memory，静态随机存储)型fpga的价格昂贵，且抗单粒子翻转能力较弱。当压缩机驱动系统应用于近地空间辐射环境应用时，具有抗辐射指标的dsp和sram型fpga虽然能满足抗单粒子锁定的let阈值大于75mev
·
cm2/mg的条件，但其单粒子翻转阈值往往较低。
[0092]
另外，在制冷系统工作的压缩机在开机状态下，需要不间断运行，这需要连续的实时控制，无法通过远程校验并回传的方法减轻单粒子翻转影响。若正弦脉宽调制信号出现错误，会造成正弦波波形质量下降，会影响制冷效率甚至烧毁线性压缩机，因此正弦脉宽调
制信号具有高实时性且不允许出现差错的特点，在辐射条件下相关程序、电路需要进行三模冗余或多模冗余的设计，这会较大幅度地增加软件、硬件开发成本。
[0093]
本公开实施例的处理器21采用的a54sx72a-cq208b型号的反熔丝fpga具有单粒子免疫的特性，采用hs1-6664rh-q型号的prom存储器可直接读取正弦脉宽表信息，不受单粒子翻转的影响。由此，本公开实施例采用的处理器21芯片性能较低，所占用的数据计算、处理资源少，存储器24不受单粒子翻转影响，节约了用于正弦脉宽调制的软件和硬件成本，可靠性高。
[0094]
可选地，第一栅极驱动芯片22和/或第二栅极驱动芯片23采用型号为ir2110l4scs的高速mosfet驱动芯片。
[0095]
具体地，栅极驱动芯片采用型号为ir2110l4scs的高速mosfet驱动芯片与irhna67160的表贴封装功率mosfet型号的开关管配套使用，满足了抗单粒子锁定的let阈值大于75mev
·
cm2/mg的选用条件。需要说明的是，可以设置第一栅极驱动芯片22和第二栅极驱动芯片23均采用型号为ir2110l4scs的高速mosfet驱动芯片，也可以设置第一栅极驱动芯片22采用型号为ir2110l4scs的高速mosfet驱动芯片或者设置第二栅极驱动芯片23采用型号为ir2110l4scs的高速mosfet驱动芯片。
[0096]
具体地，如图5所示，移动设备电源平台提供的直流电压进入升降压电路后，得到转换后的直流电压，再经过逆变电路后，得到制冷系统压缩机所需要的交流电压。控制电路2用于控制线性压缩机驱动电路中开关管的开通断，以完成交流电压幅度调整功能。由上位机2决定开环/闭环控制策略。上位机2通过rs422通讯接口，将所需要的参数设定值占空比m1，即降压系数以及占空比m2，即升压系数发送给控制电路2中的反熔丝fpga，反熔丝fpga通过栅极驱动芯片，完成对直流升降压电路中功率mosfet的控制。
[0097]
本公开实施例提供的压缩机驱动电路和驱动系统，通过压缩机驱动电路的改进，使其具有升降压功能从而保证交流输出电压上限不受移动设备电源平台所提供的直流电压输入大小影响，扩大了线性压缩机型号的选择范围。同时改进后的电路逆变调制度为等于或略小于1的固定值，只需要调节升压开关管组合和降压开关管组合中设定开关管的占空比即可调节交流输出电压的幅值，在输出低幅值交流电压时仍能保证所输出的交流正弦波波形良好、谐波失真率低。
[0098]
移动式脉冲管制冷系统因其冷端无机械振动源、机械结构使用寿命长等优点，被应用于空间制冷型红外探测设备、高纯锗探测设备的探测器件冷却。鉴于移动式脉冲管制冷系统使用环境较为特殊，其面临着诸多挑战。鉴于现有技术的不足，本公开实施例提出一种应用于高能粒子辐射环境的移动式脉冲管制冷系统线性压缩机驱动控制方案。目的在于应用于高能粒子辐射环境，避免单粒子翻转对正弦脉宽调制的影响；避免系统对于高性能数据处理芯片、复杂计算程序的依赖，降低硬件、软件开发成本。解决移动设备电源平台所提供的直流输入电压幅值有限，进而导致交流输出电压幅值受限而不能达到线性压缩机额定供电电压的问题。解决输出低幅值交流电压时，低逆变调制度所引起的谐波失真问题。
[0099]
由此，实现了一种新型的线性压缩机驱动电路及与之配套的交流电压幅值控制方法，所需处理器的芯片性能较低，所占用的数据计算、处理资源少，节约了用于正弦脉宽调制的软件、硬件成本，可靠性高；交流输出电压上限不受移动设备电源平台所提供的直流电压输入大小影响，可适用电阻抗较大的线性压缩机；在输出低幅值交流电压时，仍能保证所
输出的交流正弦波波形良好、谐波失真率低。
[0100]
需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包括”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包括，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0101]
以上仅是本公开的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本公开。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本公开的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本公开将不会被限制于本文的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。