一种旋转式斯特林制冷机驱动控制器的制造方法_2

文档序号:9813611阅读:来源:国知局
角波。处理器,通过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。
[0039]优选地,本发明实施例中,主控电路还包括:基准源,用于对外提供基准电源VR。
[0040]进一步地,本发明实施例中,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;其中推动极AT、BT、CT连接到与其对应的上拉电阻;推动极AB、BB、CB连接到与其对应的输出匹配电阻;
[0041 ] 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。
[0042]进一步地,本发明实施例中,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 ;
[0043]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-MOSFET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;
[0044]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;
[0045]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;
[0046]三个P-MOSFET的源极S极相连接至电源输入端VOUT ;三个N-MOSFET的源极S极相连接后接地。
[0047]综上可知,本发明所述驱动控制器通过主控电路对测温元件反馈的制冷温度电平值与设定的目标温度的电平值进行比较,当测温元件反馈的电平值远小于目标温度的电平值时(即当前制冷温度远高于目标温度),主控电路结合通过电机定子中的HALL传感器获取的电机位置信号,经位置编码器输出固定脉宽方波信号,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(即在误差范围内时),主控电路开始进入温度调节模式,对设定的目标温度的电压值与测温元件反馈的电压值进行比较,并将比较结果经过放大、滤波后与在主控电路内部生成的PWM调制三角波进行对比处理,最终主控电路输出一个脉宽调节的方波,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。
[0048]下面给出本发明的一个较佳实施例,以更具体、全面的说明本发明所述驱动控制器的结构及功能。
[0049]本发明实施例提供一种旋转式斯特林制冷机驱动控制器,如图2所示,包括:主控电路和功率驱动电路,优选地,还包括如下电路中的一个或多个:电源防接反与滤波电路、限流电路、HALL供电电路、控温设定电路、制冷测温反馈电路、HALL信号反馈滤波电路。
[0050]所述电源防接反与滤波电路,由钽电容与二极管组成,主要对输入的电压波动通过钽电容进行滤波,并对可能出现的操作失误导致的电源正负反接的情况提供电路保护。如图3所示,为电源防接反与滤波电路的电路结构图,图中,Dl为低VF值功率二极管、C7为低等效电阻值钽电容,箭头方向为供电电流流动方向,Dl正极外接供电电源V+,D1负极与C7钽电容正极相接,C7钽电容负极接供电电源负(驱动电路的地),D1与C7相接处为电路供电端标记为VOUT;当电源正确接入时VOUT =(V+)-VF,C7对输入电源VOUT进行滤波处理,压制供电电压纹波,保证驱动电路不受干扰,正常工作。当供电电源错误接反时,由于Dl 二极管的单向导通特性,可以保护驱动电路不会因错误接反而损毁。
[0051]所述控温设定电路采用驱动主控电路产生的电压基准源,通过电阻及电位器分压的电压值,引入主控电路内误差运放输入脚,作为所需设定控温基准。可根据实际使用中的不同要求对电位器进行调节,从而方便的进行控温的设定。如图4所示,为控温设定电路的电路结构图,图中,电阻R4—端与基准电压VR相连,R4另一端与电位器R22—端相连,电位器R22另一端与R6—端相连,R6另一端接地。电位器R22中心抽头端接电阻R5—端,R5另一端接驱动主控电路误差放大器正端。利用主控电路产生的基准电压VR经过R4、R22、R6组成的分压电阻网络可以方便的设定驱动控制器控温电平值,其计算公式为V=((R6+R22”)/(R4+R6+R22))*VR,控温值经过匹配电阻R5进入主控电路误差运放正输入端作为温度设定的基准电平值。
[0052]所述制冷测温反馈电路经过精密金属膜电阻为测温元件提供所需0.5mA电流,测温元件反馈的制冷舱室内的温度变化转换的电压值经过电感、电容组成的低通滤波网络,具有最平滑响应曲线,反馈入驱动主控电路进行处理。如图5所示,为制冷测温反馈电路的电路结构图,图中,电阻R7—端连接到主控电路VR输出端,R7另一端与无极性磁介电容C2—端相接,C2另一端接地,R7与C2相接处与LI的一端相接,LI的另一端与无极性磁介电容C8的一端相接,C8的另一端与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、L1相接处接R8的一端,R8的另一端与主控电路PIN12内置误差运放输入负极。制冷测温反馈电路通过电压基准VR经电阻R7为测温元器件提供0.5mA的工作电流,测温元件将温度变化转换成电压变化值经过L1、L2、C2、C8低通滤波网络进行滤波处理去除外界高频干扰(此低通滤波网络也可采取去掉L2的型滤波方式具有相同效果,此处加入L2主要考虑去除信号地的高频干扰对测温元件影响。)得到平滑变化的测温电平值,经R8送入主控电路的误差放大器负输入端与正输入端的设定电平值比较,作为驱动器判别制冷是否到温的调速的依据。
[0053]所述HALL信号反馈滤波电路通过并联滤波电容的方式对直流无刷三相电机反馈的HALL方波信号进行整形滤波处理,送入主控电路进行内部处理。如图6所示,为HALL信号反馈滤波电路的电路结构图,图中,C1、C11、C12采用无极性磁介电容,C1的一端接主控电路Hl输入端,Cl O的另一端接地,Cl O与主控电路Hl相接处外接到定子HALL器件反馈端Hl端;Cl I的一端接主控电路H2,Cl I的另一端接地,Cl I与主控电路H2相接处外接到定子HALL器件反馈端H2端;Cl 2的一端接主控电路H3,Cl 2的另一端接地,Cl 2与主控电路H3相接处外接到定子HALL器件反馈端H3端;此部分电路主要针对定子HALL器件的三路位置反馈方波信号进行去毛刺,去高频干扰等作用。防止反馈的HALL位置信号被干扰,导致驱动电路输出波形紊乱,损坏功率驱动电路元件。
[0054]所述功率驱动电路是驱动控制器对外连接电机的端口,是输出功率的主要电路,考虑到集成小型化和散热等因素要求,本设计采用H桥电路模式,选用P、N双功率MOSFET对管组成。H桥输出连接到斯特林制冷机电机定子线包,通过主控电路内部产生的输出脉冲对H桥功率驱动电路进行控制,H桥驱动三相直流无刷电机运转,带动斯特林制冷机工作,当达到控温要求时,H桥电路被控输出PWM脉冲,对受控电机进行调速,达到精准控制制冷机输出功率,从而得到稳定制冷环境
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