到稳定制冷环境的目的。如图6所示，功率驱动电路使用匪OSFET与PM0SFET组成H桥驱动电路结构，本发明采用表贴小封装P\N对管，A相对管，N-MOSFET的G极，接收主控电路输出的AB信号控制;P-MOSFET的G极，接收主控电路输出的AT信号控制;N-MOSFET与P-MOSFET的D极连接到一起输出脉冲方波驱动电机绕组A相。B相对管，N-MOSFET的G极，接收主控电路输出的BB信号控制;P-MOSFET的G极，接收主控电路输出的BT信号控制;N-MOSFET与P-MOSFET的D极连接到一起输出脉冲方波驱动电机绕组B相。C相对管，N-MOSFET的G极，接受主控电路输出的CB信号控制;P-MOSFET的G极，接收主控电路输出的CT信号控制;N-MOSFET与P-MOSFET的D极连接到一起输出脉冲方波驱动电机绕组C相。三个N-MOSFET的S极相连接后接入限流电路。三个P-MOSFET的S极相连接至电源滤波电路的输出端VOUT。通过VOUT供电，主控电路根据电机HALL位置反馈信号，生成驱动脉冲方波，驱动H桥电路工作，输出3路关联方波通过电机定子线包驱动直流无刷电机运转，带动制冷机工作。
[0063]所述限流电路为驱动主控电路提供驱动输出电路输出电流情况的反馈，从而判断出整体驱动电路是否处于正常工作状态；当负载过大，超出设定电流值后，主控电路根据反馈值做出保护动作，避免功率驱动电路元件的损坏。其设定公式为Istator(max) = 0.1V/RS。如图7所示，为限流电路的电路结构图，图中，取样电阻R20—端与电阻R14—端相连，取样电阻R20另一端接地；电阻R14另一端与C4一端相连，C4另一端接地;C4与R14相接处连接至Ij主控电路PIN9;R20与R14相接处连接到功率驱动电路的三个N-MOSFET的S极公共连接处。电路工作时，取样电阻R20通过对三个N-MOSFET的S极公共连接处流过的负载电流进行取样并转换成电压信号，通过R14与C4组成的RC低通滤波去除尖峰、毛刺等高频干扰后送入主控电路判断电路是否过载。当负载电流过大，超出主控电路内部设定值时，主控电路停止工作，保护驱动控制器不会过载损坏。
[0064]所述HALL供电电路主要为三相无刷电机内部HALL传感器提供供电，采用三极管、电阻电容等独立元件组成，作为供电输出形式，所用元件少，简单可靠，可以达到HALL元件所需供电要求。如图8所示，为HALL供电电路的电路结构图，图中，电阻Rl—端连接到电源供电电路的输出端VOUT，另一端连接电阻R23，电阻R23的另一端与电阻R24的一端相连，电阻R24的另一端与NPN型三极管Ql (本发明选用的是BC846B)C极相连，Ql的集电极E与电阻R2—端相连，相连处外接到HALL传感器供电正极，R2的另一端接地，同时将HALL传感器的负极接到地。Ql的基极B接电阻R3的一端，R3的另一端接电容Cl (0.1UF无极性磁介电容)，电容Cl另一端接地，Cl与R3相接处再连接到主控电路基准电压源输出VR。HALL供电电路为电机HALL位置传感器提供所需工作电流和电压，通过Cl旁路滤除高频干扰。
[0065]所述主控电路为驱动控制器的核心部分，其包含误差放大器、振荡器、电压基准源、转子位置编码器、PWM控制、限流比较器；同时，主控电路还具有电机相位和正反转选择功能。本控制器通过R15、C6配置震荡频率为25KHz。电机相位设置为120°，电机HALL信号通过HALL信号反馈滤波电路得到平滑脉冲后进入驱动主控电路，主控电路通过转子位置编码器产生相应的脉冲序列，经内部推挽输出驱动功率驱动电路输出相应的方波脉冲信号。当达到制冷设定温度值时，其通过制冷反馈电路反馈的电平信号与控温设定电路的设定电平值经误差放大器进行比较放大后，控制转子位置编码器输出PWM波形，经功率驱动电路变换后，对电机运转进行调速。控制制冷机的制冷功率达到动态平衡状态。
[0066]具体的，如图9所示，电阻RlO—端与Rl I—端相连，相连处与R16—端相连连接处接至IJ电源输入VOUT端，电阻RlO另一端与电阻R12相连，R12另一端连接到主控电路内部推动极AT，电阻RlO与Rl2连接处外接到功率驱动电路，输出控制方波AT;电阻Rl I另一端与电阻Rl3相连，R13另一端连接到主控电路内部推动极BT，电阻Rll与R13连接处外接到功率驱动电路，输出控制方波BT ；电阻R16另一端与电阻R18相连，R18另一端连接到主控电路内部推动极CT，电阻R16与R18连接处外接到功率驱动电路，输出控制方波CT;电阻R17—端与主控电路内部推动极AB相连，R17另一端与功率驱动电路相连，输出控制方波AB;电阻R19—端与主控电路内部推动极BB相连，Rl9另一端与功率驱动电路相连，输出控制方波BB;电阻R21—端与主控电路内部推动极CB相连，R21另一端与功率驱动电路相连，输出控制方波CB ο C3为
0.1UF旁路无极性磁介电容为主控电路输入电源提供滤波，C3—端连接点与电源输入VOUT相接，C3另一端接地；电阻R15—端连接到主控电路基准源VR，R15另一端与C6的一端相连，连接点与主控电路振荡器相连，C6的另一端接地。主控电路内的限流比较器外接限流电路反馈，位置反馈电路接电机HALL器件经滤波电路的反馈信号Hl、H2、H3;通过VOUT供电，C3为主控电路电源旁路滤波，R15与C6设定主控电路内部三角波频率，本发明将主控电路工作频率设定在25KHz左右;R9、C5并联，与制冷测温反馈电路中的R8构成主控电路内部误差放大器的低通高增益，主控电路通过误差放大器判断斯特林制冷机是否到达设定温度值，通过H1、H2、H3处得到的反馈HALL位置信号得到电机转子位置，主控电路根据上述输入值，通过位置编码器经过上拉电阻1?10、1?11、1?12、1?13、1?16、1?18输出相应的!1桥1'(^端控制方波信号AT、BT、CT，通过匹配电阻R17、R19、R21输出H桥BOTTOM端的控制方波信号，从而推动三相无刷电机运转，带动制冷机工作。当到达设定温度电平值后，主控电路相应输出PWM方波，控制功率驱动电路，对三相无刷电机进行调速，从而达到控制制冷温度目的。
[0067]如图10所示，为斯特林制冷机控温正常调制工作状态时，制冷机驱动控制器内的误差放大器输出调制电平与振荡器产生的三角波。可以看到经过滤波与去高频干扰、去毛刺处理，输出电平与三角波均平滑完整。
[0068]如图11所示，为主控电路内部误差放大器增益放大部分的低通滤波电路原理示意图，如果采用外接放大器模式同样适用本发明。根据分析，电路的传递函数H( j ω )在ω c处分界，ω c为截止频率。在ω < ω c时，表示输入信号幅值没有变化的通过；ω 1> ω > ω c时，表示输入信号幅值被衰减，当ω > ω I时，输入信号衰减较大。其归一化的传递函数如下式:
[0069]H(jco)=H0/(l+jco/co0)
[0070]其中:H0= _R2/R1;
[0071]oO = l/RC；
[0072]电路传递函数对应的伯德图如图12所示。
[0073]本发明中截至频率ω C经计算约为2.3ΗΖ，单位增益频率ω I为800Hz左右。实际应用具有高增益，敏感度高，抗高频干扰能力强。
[0074]综上所述，可知本发明驱动旋转式斯特林制冷机工作过程为:外部电源通过防接反滤波电路供电VOUT，在斯特林制冷机开始加电工作初始阶段，测温元件的反馈电压值小于设定点电平值，斯特林制冷机全功率输出制冷;当反馈电压值到控温设定点附近时，制冷机驱动电路控制器开始进入温度调节模式，驱动电路控制器根据控温设定电路设定的电压值与测温元件反馈电压值进行比较，经主控电路Ul内的误差放大器放大、滤波产生一个调制电压值后与其内部振荡器产生的三角波对比，输出一个PWM方波，功率驱动电路根据该方波占空比来调整三相无刷电机转子从而达到调整斯特林制冷机输出功率目的。当误差放大器得到测温元件反馈电压值在误差范围内大于设定电压值时，经过电路比较放大后，PWM调节功率驱动电路减慢电机转速，从而降低制冷机输出的制冷功率；当比较放大电路得到测温元件反馈电压值在误差范围内小于设定电压时，功率驱动电路增大功率输出，使制冷机制冷量增大，形成闭环控制系统。整体工作过程示意图如图13所示。
[0075]虽然通过实施例描述了本申请，本领域的技术人员知道，本申请有许多变形和变化而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
【主权项】
1.一种通用型旋转式斯特林