本发明涉及红外探测器领域，特别是涉及一种斯特林制冷机的控制电路。
背景技术：
大面阵的红外探测器，是一种对温度高灵敏的半导体成像器件，通常需要在斯特林制冷机提供的稳定的低温环境下工作，才能达到最佳的红外成像效果，从而得到高质量的红外图像。
现有的斯特林制冷机的控制电路，为驱动制冷机运行的功率输出电路能够输出的功率较小，进而不能使斯特林制冷机产生的冷量为大面阵红外探测器稳定工作提供适宜的工作环境，并且现有的斯特林制冷机的控制电路中，其电源变换电路多采用低压差线性稳压器LDO进行直流变换，电路散热量较大，进而导致电源变换电路的效率不高，从而影响整个控制电路的效率。
技术实现要素：
本发明提供一种斯特林制冷机的控制电路，用以解决现有技术的如下问题：现有的斯特林制冷机的控制电路，不适用于控制能够为大面阵红外探测器稳定工作提供所需的冷量的斯特林制冷机。
为解决上述技术问题，本发明提供一种斯特林制冷机的控制电路，包括：霍尔供电电路、滤波和接反保护电路、直流电源变换电路、温度设定电路、测温反馈电路、霍尔反馈滤波电路、反馈比较电路、主驱动电路、过流保护电路、功率桥驱动电路；其中，所述霍尔供电电路与所述直流电源变换电路以及所述斯特林制冷机的霍尔传感器连接；所述滤波和接反保护电路与所述直流电源变换电路以及所述主驱动电路连接；所述直流电源变换电路与所述主驱动电路、所述温度设定电路、所述测温反馈电路以及所述反馈比较电路连接；所述主驱动电路与所述反馈比较电路、所述功率桥驱动电路连接；所述温度设定电路与所述反馈比较电路、所述霍尔供电电路以及所述测温反馈电路连接；所述测温反馈电路与所述反馈比较电路连接；所述霍尔反馈滤波电路与所述主驱动电路、所述直流电源变换电路以及所述斯特林制冷机的霍尔传感器连接；所述过流保护电路与所述功率桥驱动电路、所述主驱动电路以及所述滤波和接反保护电路连接；所述功率桥驱动电路与所述斯特林制冷机的三相绕组连接。
可选的，所述直流电源变换电路包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容、第一开关管、第一预定芯片和变压器；其中，所述第一电阻一端与所述第一电容的一端连接，第一电阻的另一端与所述第一预定芯片的第一端口连接，所述第一电容的另一端与所述第二电容的一端连接，所述第二电容的另一端与所述第一预定芯片的第二端口连接，所述第三电容的一端与所述第二电阻的一端连接，所述第二电阻的一端接地，所述第三电容的另一端与所述第一预定芯片的第三端口连接，所述第二电阻的另一端与所述第一预定芯片的第四端口连接；所述第三电阻的一端所述第一预定芯片的第五端口连接，所述第三电阻的另一端与所述第一预定芯片的第六端口连接，所述第一开关管的栅极与所述第一预定芯片的第七端口连接，所述第一开关管的源极与所述第四电阻的一端和所述第一预定芯片的第八端口连接，所述第四电阻的另一端与所述第一预定芯片的第九端口连接，所述第九端口接地，所述开关管的漏极与所述变压器原边的一端连接，所述变压器原边的另一端与所述第一预定芯片的第十端口连接；所述变压器副边的第一端与所述第五电容的一端、所述主驱动电路的输入端以及所述霍尔供电电路的输入端连接，所述第五电容的另一端接地，所述变压器副边的第二端与所述第四电容的一端、所述第五电阻的一端、所述温度设定电路的输入端、所述测温反馈电路的输入端以及所述反馈比较电路的输入端连接，所述第四电容的另一端接地，所述第五电阻的另一端与所述第六电阻的一端连接，所述第六电阻的另一端与所述变压器副边的第三端连接，所述第三端接地。
可选的，所述主驱动电路包括：第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻、第十五电阻、第十六电阻、第六电容、第七电容、第八电容、第九电容、第十电容、第一二极管和第二预定芯片；其中，所述第一二极管的阴极与所述反馈比较电路的输出端连接，所述第一二极管的阳极与所述第七电阻的一端、所述第十电容的一端以及所述第二预定芯片的第一端口连接，所述第七电阻的另一端与所述第八电阻的一端以及所述第二预定芯片的第二端口连接，所述第八电阻的另一端与所述第二预定芯片的第三端口、所述第九电容的一端以及所述第十电阻的一端连接，所述第十电阻的另一端与所述第十一电阻的一端连接，所述第十一电阻的一端接地，所述第十一电阻的另一端与所述第二预定芯片的第四端口以及所述第九电阻的一端连接，所述第九电阻的另一端与所述第八电容的一端以及所述第二预定芯片的第五端口连接，所述第八电容的另一端、所述第九电容的另一端以及所述第十电容的另一端接地，所述第十二电阻的一端与所述第二预定芯片的第六端口连接，所述第十二电阻的另一端接地，所述第十三电阻的一端与所述第二预定芯片的第七端口连接，所述第十三电阻的另一端接地，所述第六电容一端与所述第二预定芯片的第八端口连接，所述第六电容的另一端接地，所述第十四电阻的一端与所述第十六电阻的一端、所述第七电容的一端以及所述第二预定芯片的第九端口连接，所述第十四电阻的另一端接地，所述第十六电阻的另一端与所述第十五电阻的一端、所述第七电容的另一端以及所述第二预定芯片的第十端口连接，所述第十五电阻的另一端接地。
可选的，所述温度设定电路包括：电压基准源、预定电阻网络、电位器、第十一电容和第一预定运算放大器；其中，所述电压基准源的输入端与所述直流电源变换电路的所述变压器副边的第二端连接，所述电压基准源的输出端与所述预定电阻网络的第一端连接，所述预定电阻网络的第三端与所述电压基准源的接地端连接，所述电压基准源的接地端接地，所述预定电阻网络的第二端与所述电位器第一端连接，所述预定电阻网络的第四端与所述电位器的第二端连接，所述电位器的第三端与所述第十一电容的一端以及所述第一预定运算放大器的同相输入端连接，所述第十一电容的另一端接地，所述第一预定运算放大器的反相输入端与所述第一预定运算放大器的输出端连接，所述第一预定运算放大器的正电源端与所述直流电源变换电路的所述变压器副边的第二端连接，所述第一预定运算放大器的负电源端接地。
可选的，所述滤波和接反保护电路包括：第二二极管、第一电感、第二电感、第十二电容、第十三电容、第十四电容、第十五电容、第十六电容和磁珠；其中，所述第二二极管阳极加正电压，所述第二二极管的阴极与所述第一电感的一端连接，所述第一电感的另一端与所述第十二电容的一端以及所述第二电感的第一端连接，所述第十二电容的另一端加负电压，所述第十二电容的另一端与所述第二电感的第二端连接，所述第二电感的第三端与所述第十三电容的一端、所述第十四电容的一端、所述第十五电容的一端以及所述磁珠的一端连接，所述第二电感的第四端与所述第十三电容的另一端连接，所述第十三电容的另一端、所述第十四电容的另一端、所述第十五电容的另一端接地，所述磁珠的另一端与所述第十六电容的一端、所述直流电源变换电路的所述第一预定芯片以及所述主驱动电路的输入端连接，所述第十六电容的另一端接地。
可选的，所述功率桥驱动电路包括：第三预定芯片、第四预定芯片、第五预定芯片、第十七电容、第十八电容、第十九电容、第十七电阻、第十八电阻、第十九电阻、第二十电阻、第二十一电阻、第二十二电阻、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管、第六开关管、第七开关管、第三二极管、第四二极管和第五二极管；其中，所述第三预定芯片与所述主驱动电路的所述第一预定芯片连接，所述第十七电容的一端与所述第三预定芯片的第一端口连接，所述第十七电容的另一端与所述第三预定芯片的第二端口、所述第二开关管的源极、所述第三开关管的漏极以及所述第三二极管的输入端连接，所述第十七电阻的一端与所述第三预定芯片的第三端口连接，所述第十七电阻的另一端与所述第二开关管的栅极连接，所述第二开关管的漏极加电压，所述第十八电阻一端与所述第三预定芯片的第四端口连接，所述第十八电阻的另一端与所述第三开关管的栅极连接，所述第三开关管的源极接地；所述第四预定芯片与所述主驱动电路的所述第一预定芯片连接，所述第十八电容的一端与所述第四预定芯片的第一端口连接，所述第十八电容的另一端与所述第四预定芯片的第二端口、所述第四开关管的源极、所述第五开关管的漏极以及所述第四二极管的输入端连接，所述第十九电阻的一端与所述第三预定芯片的第三端口连接，所述第十九电阻的另一端与所述第四开关管的栅极连接，所述第四开关管的漏极加电压，所述第二十电阻一端与所述第四预定芯片的第四端口连接，所述第二十电阻的另一端与所述第五开关管的栅极连接，所述第五开关管的源极接地；
所述第五预定芯片与所述主驱动电路的所述第一预定芯片连接，所述第十九电容的一端与所述第五预定芯片的第一端口连接，所述第十九电容的另一端与所述第五预定芯片的第二端口、所述第六开关管的源极、所述第七开关管的漏极以及所述第五二极管的输入端连接，所述第二十一电阻的一端与所述第五预定芯片的第三端口连接，所述第二十一电阻的另一端与所述第六开关管的栅极连接，所述第六开关管的漏极加电压，所述第二十二电阻一端与所述第五预定芯片的第四端口连接，所述第二十二电阻的另一端与所述第七开关管的栅极连接，所述第七开关管的源极接地。
可选的，所述测温反馈电路包括：预定测温元件、第三电感、第二十三电阻、第二十四电阻、第二十五电阻、第二十六电阻、第二十七电阻、第二十电容、第二十一电容、第二十二电容和第二预定运算放大器；其中，所述预定测温元件的正极与所述第三电感的第一端连接，所述预定测温元件的负极与所述第三电感的第二端连接，所述第二十三电阻的一端与所述变压器副边的第二端连接，所述第二十三电阻的另一端与所述第三电感的第三端、所述第二十电容的一端以及所述第二十五电阻的一端连接，所述第二十电容的另一端与所述第三电感的第四端、所述第二十四电阻的一端以及所述第二十六电阻的一端连接，所述第二十四电阻的另一端接地，所述第二十五电阻的另一端与所述第二十一电容的一端以及所述第二预定运算放大器的第一端连接，所述第二十六电阻的另一端与所述第二十二电容的一端以及所述第二预定运算放大器的第二端连接，所述第二十一电容的另一端与所述第二十二电容的另一端、所述第二预定运算放大器的第三端、所述第二预定运算放大器的第四端连接，所述第二预定运算放大器的第三端接地，所述第二十七电阻的一端与所述第二预定运算放大器的第五端连接，所述第二十七电阻的另一端与所述第二预定运算放大器的第六端连接以及所述反馈比较电路的输入端连接，所述第二预定运算放大器的第七端与所述变压器副边的第二端连接。
可选的，所述反馈比较电路包括：第二十八电阻、第二十九电阻、第三十电阻、第三十一电阻、第三十二电阻、第三十三电阻、第二十三电容、第二十四电容、第二十五电容、第三预定运算放大器、第四预定运算放大器和第六预定芯片；其中，所述第二十八电阻的一端与所述温度设定电路的输出端连接，所述第二十八电阻的另一端与所述第二十九电阻的一端以及所述第三预定运算放大器的同相输入端连接，所述第三预定运算放大器的反相输入端与所述测温反馈电路的所述第二预定运算放大器的第六端连接，所述第二十九电阻的另一端与所述第三预定运算放大器的输出端以及所述第六预定芯片连接，所述第三十电阻的一端与所述温度设定电路的所述第一预定运算放大器的输出端连接，所述第三十电阻的另一端与所述第二十三电容的一端以及所述第四运算放大器的同相输入端连接，所述第二十三电容的另一端接地，所述第三十一电阻的一端与所述第六预定芯片连接，所述第三十一电阻的另一端与所述第二十四电容的一端以及所述第三十三电阻的一端连接，所述第三十二电阻的一端与所述测温反馈电路的所述第二预定运算放大器的第六端连接，所述第三十二电阻的另一端与所述第四预定运算放大器的反相输入端、所述第三十三电阻的另一端以及所述第二十五电容的一端连接，所述第四预定运算放大器的输出端与所述第二十四电容的另一端、所述第二十五电容的另一端以及所述第六预定芯片连接。
本发明提供的斯特林制冷机的控制电路，直流电源变换电路与主驱动电路、温度设定电路、滤波和接反保护电路、测温反馈电路、霍尔供电电路以及反馈比较电路连接；主驱动电路与反馈比较电路、功率桥驱动电路以及滤波和接反保护电路连接；温度设定电路与反馈比较电路、霍尔供电电路以及测温反馈电路连接；测温反馈电路与反馈比较电路连接；霍尔反馈滤波电路与主驱动电路、直流电源变换电路以及斯特林制冷机的霍尔传感器连接；霍尔供电电路与斯特林制冷机的霍尔传感器连接；过流保护电路与功率桥驱动电路、主驱动电路以及滤波和接反保护电路连接；功率桥驱动电路与斯特林制冷机的三相绕组连接。
在该电路中，外部电源给滤波和接反保护电路供电，该电路的输出作为直流电源变换电路和主驱动电路的输入，直流电源变换电路输出作为霍尔供电电路的输入，霍尔供电电路的输出给斯特林制冷机的霍尔传感器提供合适的工作电压，测温反馈电路中测温元件所测得的电压值小于设定电平值时，斯特林制冷机全速工作快速降温；当测温反馈电路所测得的电压值接近设定电平值时，根据控温设定电路设定的电压值与测温反馈电路获得的电压值进行比较，并经过反馈比较电路输出作为控制电平，该电平输入到主驱动电路与其生成的三角波比较，使主驱动电路输出脉宽调制PWM波，PWM波作为功率桥驱动电路的输入，经功率桥驱动电路输出功率给斯特林制冷机的三相绕组，以控制斯特林制冷机调节转速，从而控制斯特林制冷机输出功率的大小。解决了现有技术的如下问题：现有的斯特林制冷机的控制电路，不适用于控制能够为大面阵红外探测器稳定工作提供所需的冷量的斯特林制冷机。
附图说明
图1是本发明实施例中斯特林制冷机的控制电路的结构示意图；
图2是本发明实施例中直流电源变换电路的电路图；
图3是本发明实施例中主驱动电路的电路图；
图4是本发明实施例中温度设定电路的电路图；
图5是本发明实施例中滤波和接反保护电路的电路图；
图6是现有的滤波和接反保护电路的RE102电磁兼容性能测试图；
图7是现有的滤波和接反保护电路的CE102电磁兼容性能测试图；
图8是本发明实施例中的滤波和接反保护电路的RE102电磁兼容性能测试图；
图9是本发明实施例中本实施例中的滤波和接反保护电路的CE102电磁兼容性能测试图；
图10是本发明实施例中功率桥驱动电路的电路图；
图11是本发明实施例中测温反馈电路的电路图；
图12是本发明实施例中反馈比较电路的电路图；
图13是本发明实施例中过流保护电路的电路图；
图14是本发明实施例中霍尔供电电路的电路图；
图15是本发明实施例中霍尔反馈滤波电路的电路图。
具体实施方式
为了解决现有技术的如下问题：现有的斯特林制冷机的控制电路，不适用于控制能够为大面阵红外探测器稳定工作提供所需的冷量的斯特林制冷机。本实施例提供了一种斯特林制冷机的控制电路，该电路的结构示意图如图1所示，包括：霍尔供电电路、滤波和接反保护电路、直流电源变换电路、温度设定电路、测温反馈电路、霍尔反馈滤波电路、反馈比较电路、主驱动电路、过流保护电路、功率桥驱动电路。
其中，霍尔供电电路与直流电源变换电路以及斯特林制冷机的霍尔传感器连接；滤波和接反保护电路与直流电源变换电路以及主驱动电路连接；直流电源变换电路与主驱动电路、温度设定电路、测温反馈电路以及反馈比较电路连接；主驱动电路与反馈比较电路、功率桥驱动电路连接；温度设定电路与反馈比较电路、霍尔供电电路以及测温反馈电路连接；测温反馈电路与反馈比较电路连接；霍尔反馈滤波电路与主驱动电路、直流电源变换电路以及斯特林制冷机的霍尔传感器连接；过流保护电路与功率桥驱动电路、主驱动电路以及滤波和接反保护电路连接；功率桥驱动电路与斯特林制冷机的三相绕组连接。
直流电源变换电路的电路图如图2所示，该电路包括：第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第一电容C6、第二电容C7、第三电容C8、第四电容C9、第五电容C10、第一开关管Q11、第一预定芯片U1和变压器T1。
本实施例中，直流电源变换电路的具体连接方式如下：第一电阻一端与第一电容的一端连接，第一电阻的另一端与第一预定芯片的第一端口(COMP)连接，第一电容的另一端与第二电容的一端连接，第二电容的另一端与第一预定芯片的第二端口(FB)连接，第三电容的一端与第二电阻的一端连接，第二电阻的一端接地，第三电容的另一端与第一预定芯片的第三端口(VREF)连接，第二电阻的另一端与第一预定芯片的第四端口(BIAS)连接；
第三电阻的一端第一预定芯片的第五端口(OSCOUT)连接，第三电阻的另一端与第一预定芯片的第六端口(OSCIN)连接，第一开关管的栅极与第一预定芯片的第七端口(OUTPUT)连接，第一开关管的源极与第四电阻的一端和第一预定芯片的第八端口(SENSE)连接，第四电阻的另一端与第一预定芯片的第九端口(DISCHARGE)连接，第九端口接地，开关管的漏极与变压器原边的一端连接，变压器原边的另一端与第一预定芯片的第十端口(+VIN)连接；
变压器副边的第一端与第五电容的一端、主驱动电路的输入端以及霍尔供电电路的输入端连接，第五电容的另一端接地，变压器副边的第二端与第四电容的一端、第五电阻的一端、温度设定电路的输入端、测温反馈电路的输入端以及反馈比较电路的输入端连接，第四电容的另一端接地，第五电阻的另一端与第六电阻的一端连接，第六电阻的另一端与变压器副边的第三端连接，变压器副边的第三端接地。
本实施例中，当直流电源变换电路通电时，变压器副边第一端产生的电压VCC可以为电路自身供电，并且可以作为霍尔供电电路和主驱动电路的输入。变压器副边的第二端另一个输出电压VS，在具体实现时是变压器副边的抽头，VS可以作为温度设定电路、测温反馈电路以及反馈比较电路的输入。本实施例中的直流电源变换电路，采用高效的直流变换芯片，并且采用电路板上设置变压器的方式，能够显著提高直流电源变换的效率。
本实施例中的主驱动电路的电路图如图3所示，包括：第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第十五电阻R15、第十六电阻R161、第六电容C11、第七电容C12、第八电容C13、第九电容C14、第十电容C15、第一二极管D2和第二预定芯片U10；
主驱动电路的具体连接方式如下：第一二极管的阴极与反馈比较电路的输出端连接，第一二极管的阳极与第七电阻的一端、第十电容的一端以及第二预定芯片的第一端口(PWM_I)连接，第七电阻的另一端与第八电阻的一端以及第二预定芯片的第二端口(VREF)连接，第八电阻的另一端与第二预定芯片的第三端口(OC_REF)、第九电容的一端以及第十电阻的一端连接，第十电阻的另一端与第十一电阻的一端连接，第十一电阻的一端接地，第十一电阻的另一端与第二预定芯片的第四端口(PWM_NI)以及第九电阻的一端连接，第九电阻的另一端与第八电容的一端以及第二预定芯片的第五端口(CT)连接，第八电容的另一端、第九电容的另一端以及第十电容的另一端接地，第十二电阻的一端与第二预定芯片的第六端口(BRAKE)连接，第十二电阻的另一端接地，第十三电阻的一端与第二预定芯片的第七端口(R_TACH)连接，第十三电阻的另一端接地，第六电容一端与第二预定芯片的第八端口(C_TACH)连接，第六电容的另一端接地，第十四电阻的一端与第十六电阻的一端、第七电容的一端以及第二预定芯片的第九端口(SNS_NI)连接，第十四电阻的另一端接地，第十六电阻的另一端与第十五电阻的一端、第七电容的另一端以及第二预定芯片的第十端口(SNS_I)连接，第十五电阻的另一端接地。
此外，U10中的HALLA端口、HALLB端口和HALLC端口与霍尔反馈滤波电路的输出连接，VDD端口与直流电源变换电路的变压器副边输出的VCC端连接，AHI端口、ALO端口、BHI端口、BLOW端口、CHI端口、CLOW端口分别与功率桥输出电路的相应输入端连接，R14、R15、R161、C12与过流保护电路一起构成了电流采样电路，当工作电流超出设计值时，会使U10停止工作，达到保护电路的作用。
本实施中，温度设定电路的电路图如图4所示，包括：电压基准源A1、预定电阻网络Z、电位器VR1、第十一电容C21和第一预定运算放大器A2A；
温度设定电路的具体连接方式是：电压基准源的输入端与直流电源变换电路的所述变压器副边输出电压VS的第二端连接，电压基准源的输出端与预定电阻网络的第一端连接，预定电阻网络的第三端与电压基准源的接地端连接，电压基准源的接地端接地，预定电阻网络的第二端与电位器第一端连接，预定电阻网络的第四端与电位器的第二端连接，电位器的第三端与第十一电容的一端以及第一预定运算放大器的同相输入端连接，第十一电容的另一端接地，第一预定运算放大器的反相输入端与第一预定运算放大器的输出端连接，所第一预定运算放大器的正电源端与直流电源变换电路的变压器副边的第二端连接，第一预定运算放大器的负电源端接地。
温度设定电路以直流电源变换电路提供的VS电压作为输入，通过的电压基准源变换，并经过无源电阻网络Z与电位器VR1调节，第一预定运算放大器的输出端所输出的VIN2接入反馈比较电路，本实施例的温度设定电路采用高精度的电压基准源，使其能够输出稳定性和精度较好的电压，从而使得该电路输出的电压值精度较高，具有更好的灵敏性，使得对斯特林制冷机工作温度的设置能够更加精确。
本实施例中的滤波和接反保护电路的电路图如图5所示，包括：第二二极管D1、第一电感L2、第二电感L1、第十二电容C1、第十三电容C2、第十四电容C3、第十五电容C4、第十六电容C5和磁珠L3；
滤波和接反保护电路的具体连接方式如下：第二二极管阳极加正电压，第二二极管的阴极与第一电感的一端连接，第一电感的另一端与第十二电容的一端以及第二电感的第一端连接，第十二电容的另一端加负电压，第十二电容的另一端与第二电感的第二端连接，第二电感的第三端与第十三电容的一端、第十四电容的一端、第十五电容的一端以及磁珠的一端连接，第二电感的第四端与第十三电容的另一端连接，第十三电容的另一端、第十四电容的另一端、第十五电容的另一端接地，磁珠的另一端与第十六电容的一端、直流电源变换电路的第一预定芯片以及主驱动电路的输入端连接，第十六电容的另一端接地。
上述电路中，外部直流稳压电源提供的电压通过上述电路滤波后输出波动更小的电压V+。V+作为直流电源变换电路和主驱动电路的输入电压。本实施例中D1为低导通值的肖特基功率二极管、L2是差模功率电感、L1为共模功率电感、C1和C2为低等效电阻值钽电容，C3、C4、C5为磁介质电容，L3为功率磁珠，L3在本实施例的电路中相当于一个电感的作用，可以滤除电压中的高频谐波，因此与L2的电路符号相同。当电源正确接入时，通过L2差模功率电感、L1共模功率电感、C1、C2钽电容，C3、C4、C5磁介质电容和L3功率磁珠等对输入电源VIN1进行滤波处理，抑制供电电压纹波，滤除高频噪声、共模与差模噪声，从而能够显著降低主驱动电路受到的噪声干扰。通过上述滤波设计处理后，本实施例中的滤波和接反保护电路通过了GJB151B-CE102\RE102电磁兼容测验标准。现有的滤波和接反保护电路的RE102电磁兼容性能测试图如图6所示，现有的滤波和接反保护电路的CE102电磁兼容性能测试图如图7所示，本实施例中的滤波和接反保护电路的RE102电磁兼容性能测试图如图8所示，本实施例中的滤波和接反保护电路的CE102电磁兼容性能测试图如图9所示。从上述4个图中可以看出，随着工作频率升高，本实施例中的滤波和接反保护电路的噪声较现有的电路明显降低。此外，如果供电电源误将正负极接反，由于D1的单向导通特性，该电路不会通电，从而可以保护主驱动电路不会因电源接反而损毁。
本实施例中的功率桥驱动电路的电路图如图10所述，包括：第三预定芯片U11、第四预定芯片U12、第五预定芯片U13、第十七电容C16、第十八电容C17、第十九电容C18、第十七电阻R16、第十八电阻R17、第十九电阻R18、第二十电阻R19、第二十一电阻R20、第二十二电阻R21、第二开关管Q1、第三开关管Q2、第四开关管Q3、第五开关管Q4、第六开关管Q5、第七开关管Q6、第三二极管D3、第四二极管D4和第五二极管D5；
上述电路的具体连接方式是：第三预定芯片与主驱动电路的第一预定芯片连接，第十七电容的一端与第三预定芯片的第一端口连接，第十七电容的另一端与第三预定芯片的第二端口、第二开关管的源极、第三开关管的漏极以及第三二极管的输入端连接，第十七电阻的一端与第三预定芯片的第三端口连接，第十七电阻的另一端与第二开关管的栅极连接，第二开关管的漏极加电压，第十八电阻一端与第三预定芯片的第四端口连接，第十八电阻的另一端与第三开关管的栅极连接，第三开关管的源极接地；
第四预定芯片与主驱动电路的第一预定芯片连接，第十八电容的一端与第四预定芯片的第一端口连接，第十八电容的另一端与第四预定芯片的第二端口、第四开关管的源极、第五开关管的漏极以及第四二极管的输入端连接，第十九电阻的一端与第三预定芯片的第三端口连接，第十九电阻的另一端与第四开关管的栅极连接，第四开关管的漏极加电压，第二十电阻一端与第四预定芯片的第四端口连接，第二十电阻的另一端与第五开关管的栅极连接，第五开关管的源极接地；
第五预定芯片与主驱动电路的第一预定芯片连接，第十九电容的一端与第五预定芯片的第一端口连接，第十九电容的另一端与第五预定芯片的第二端口、第六开关管的源极、第七开关管的漏极以及第五二极管的输入端连接，第二十一电阻的一端与第五预定芯片的第三端口连接，第二十一电阻的另一端与第六开关管的栅极连接，第六开关管的漏极加电压，第二十二电阻一端与第五预定芯片的第四端口连接，第二十二电阻的另一端与第七开关管的栅极连接，第七开关管的源极接地。
本实施例的功率桥驱动电路采用专业功率桥驱动芯片与高性能MOSFET功率管组成功率输出电路，降低功率输出损耗的同时，能够使发热量更低，输出功率更大，本实施例的功率桥驱动电路的输出功率是以往同类设计电路的输出功率2倍以上，现有的功率桥驱动电路的输出总功率约为18W左右，本实施例的功率桥驱动电路的输出功率可以达到48W以上，从而能够满足大功率斯特林制冷机制冷的要求。
本实施例的测温反馈电路的电路图如图11所示，包括：预定测温元件、第三电感CM1、第二十三电阻R24、第二十四电阻R25、第二十五电阻R26、第二十六电阻R27、第二十七电阻R28、第二十电容C25、第二十一电容C26、第二十二电容C27和第二预定运算放大器A4；
上述电路的具体连接方式是：预定测温元件的正极An与第三电感的第一端(图中标为3)连接，预定测温元件的负极Cat与第三电感的第二端(图中标为4)连接，第二十三电阻的一端与变压器副边的第二端连接，第二十三电阻的另一端与第三电感的第三端(图中标为1)、第二十电容的一端以及第二十五电阻的一端连接，第二十电容的另一端与第三电感的第四端(图中标为2)、第二十四电阻的一端以及第二十六电阻的一端连接，第二十四电阻的另一端接地，第二十五电阻的另一端与第二十一电容的一端以及第二预定运算放大器的第一端(图中标为3)连接，第二十六电阻的另一端与第二十二电容的一端以及第二预定运算放大器的第二端(图中标为2)连接，第二十一电容的另一端与第二十二电容的另一端、第二预定运算放大器的第三端(图中标为4)、第二预定运算放大器的第四端(图中标为5)连接，第二预定运算放大器的第三端接地，第二十七电阻的一端与第二预定运算放大器的第五端(图中标为8)连接，第二十七电阻的另一端与第二预定运算放大器的第六端(图中标为6)连接以及反馈比较电路的输入端连接，第二预定运算放大器的第七端(图中标为7)与变压器副边的第二端连接。
本实施例的测温反馈电路中，CM1是表贴共模电感，该电感能够有效抑制共模干扰，运算放大器A4在具体实现时可以集成在芯片中，所有在本实施例的测温反馈电路中有7端，并且通过C25、C26、C27、R25、R26组成的滤波网络，可以对测温元件输出的反馈信号的差模干扰进行滤除，进而使测温反馈电路受到的干扰显著较小、抗干扰能力增强，从而显著提高温度控制的精度。
本实施例中的反馈比较电路的电路图如图12所示，包括：第二十八电阻R29、第二十九电阻R30、第三十电阻R31、第三十一电阻R32、第三十二电阻R33、第三十三电阻R34、第二十三电容C28、第二十四电容C29、第二十五电容C30、第三预定运算放大器A2B、第四预定运算放大器A7和第六预定芯片A4；
反馈比较电路的具体连接方式是：第二十八电阻的一端与温度设定电路的输出端连接，第二十八电阻的另一端与第二十九电阻的一端以及第三预定运算放大器的同相输入端连接，第三预定运算放大器的反相输入端与测温反馈电路的第二预定运算放大器的第六端连接，第二十九电阻的另一端与第三预定运算放大器的输出端以及第六预定芯片连接，第三十电阻的一端与温度设定电路的第一预定运算放大器的输出端连接，第三十电阻的另一端与第二十三电容的一端以及第四运算放大器的同相输入端连接，第二十三电容的另一端接地，第三十一电阻的一端与第六预定芯片连接，第三十一电阻的另一端与第二十四电容的一端以及第三十三电阻的一端连接，第三十二电阻的一端与测温反馈电路的第二预定运算放大器的第六端连接，第三十二电阻的另一端与第四预定运算放大器的反相输入端、第三十三电阻的另一端以及第二十五电容的一端连接，第四预定运算放大器的输出端与第二十四电容的另一端、第二十五电容的另一端以及第六预定芯片连接。
上述电路的输入端VIN1为测温反馈电路的输出，输入端VIN2为温度设定电路的输出。该反馈比较电路的输出信号VE接入主驱动电路，作为主驱动电路调节PWM脉宽调制的控制信号。该电路利用A7对VIN1与VIN2两个输入电压值进行比较并放大差值，输出VE。R33、R34、C29、C30、R32、A5、A2B、R29、R30一起构成A7的放大反馈电路。如果VIN2与VIN1差值过大时，通过A2B将差值信号放大，从而控制A5将R32断开，此时放大反馈电路由R34、R33、C29、C30组成，能够增强滤波和反馈增益能力，抑制尖峰干扰对温度控制稳定性的影响。当VIN1与VIN2的差值在合理范围内时，放大反馈电路由R32、R34、R32、C30组成，形成正常反馈滤波与反馈增益工作方式。由于放大反馈电路可以随不同情况变化，因此本实施例中的反馈比较电路可以有效抑制外部环境中突发的尖峰干扰，对环境中突发干扰的抑制能力显著增强，进而显著增加了斯特林制冷机控制电路的可靠性，明显增强了红外探测器的性能。相较之前同类电路，对因环境干扰导致的温度突变致使的探测器图像灰度变化进行测试，灰度变化由100多码值减小到4个码值。
此外，本实施例的斯特林制冷机的控制电路还包括：过流保护电路，该电路的电路图如图13所示，过流保护电路工作时，将功率桥驱动电路Q2、Q4、Q6源极所连接的GND3流过的电流作为输入，通过Q7元件导通后的等效电阻值Ron进行取样并转换成电压信号，送入主驱动电路中的U10内，判断斯特林制冷机的控制电路是否过载。当过流保护电路输入的电流超出主驱动电路的设定值时，主驱动电路停止工作，从而保护斯特林制冷机的控制电路不会过载损坏。电阻R34一端与稳压管D6一端相连，接入Q7的栅极，电阻R34另一端接滤波和接反保护电路的输出电压，稳压管D6另一端与接地，Q7的漏极接功率桥驱动电路中的GND3，通过主驱动电路的R14接入主控芯片U10的SNS_NI端口，Q7的源极接地，通过主驱动电路的R15接入U10的SNS_I端口，过流保护电路输入的电流的计算公式为Istator(max)＝0.1/Ron。
斯特林制冷机的控制电路还包括：霍尔供电电路，该电路的电路图如图14所示，本电路通过直流电源变换电源输出的电压VCC，经LDO芯片U14变换后，为斯特林制冷机内部的霍尔传感器提供正常工作所需的电压值VHall，具体实现时，通过引线接入无刷直流电机内部霍尔传感器。U14的管脚1(IN)和管脚3(SHDH)接直流电源变换电源输出的电压VCC，U14的管脚2(GND)接地，R22一端与磁介无极性电容C19一端、C20的一端以及U16管脚5(OUT)连接，R22的另一端与R23的一端以及U14的管脚4(ADJ)连接，R23的另一端与C19的另一端、C20的另一端以及U14的管脚2(GND)连接，C19的另一端以及C20的另一端接地。本实施例的霍尔供电电路通过根据公式VHall＝1.22×(1+R19/R20)进行计算后确定输出电压值，通过C19与C20滤波后，通过引线接入斯特林制冷机内部的霍尔传感器，为其提供合适的工作电压。
本实施例的斯特林制冷机的控制电路还包括：霍尔反馈滤波电路，该电路的电路图如图15所示。该电路通过引线将斯特林制冷机内部的霍尔传感器输出的信号进行去高频干扰等处理后，输入给主驱动电路，目的是防止霍尔传感器输出的信号被干扰，导致主控电路输出给功率桥驱动电路的控制信号紊乱，进而损坏功率桥驱动电路，电路中的CP1为8脚小封装表贴无极性磁介排电容，RP2、RP1是表贴8脚小封装排电阻，CP1的管脚2、3、4接地，CP1的管脚5接排电阻管脚5，图中的此路输出标示为HALLA，接入主驱动电路U10的HALLA端口；CP1的管脚6接排电阻的管脚6，此路输出标示为HALLB，接入主驱动电路U10的HALLB端口；CP1的管脚7接排电阻RP2的管脚7，此路输出标示为HALLC，接入主驱动电路U10的HALLC端口；RP2的管脚2与RP1的管脚5相连，标示为HS1，通过引线接入斯特林制冷机中的霍尔传感器的A相，RP2的管脚3与RP1的管脚6相连，标示为HS2，通过引线接入斯特林制冷机中的霍尔传感器的B相，RP2的管脚4与RP1管脚7相连，标示为HS3，通过引线接入斯特林制冷机中的霍尔传感器的C相。RP1排阻的管脚2、3、4相连接直流电源变换电路的变压器副边输出的VCC。
本实施例提供的斯特林制冷机的控制电路，直流电源变换电路与主驱动电路、温度设定电路、滤波和接反保护电路、测温反馈电路、霍尔供电电路以及反馈比较电路连接；主驱动电路与反馈比较电路、功率桥驱动电路以及滤波和接反保护电路连接；温度设定电路与反馈比较电路、霍尔供电电路以及测温反馈电路连接；测温反馈电路与反馈比较电路连接；霍尔反馈滤波电路与主驱动电路、直流电源变换电路以及斯特林制冷机的霍尔传感器连接；霍尔供电电路与斯特林制冷机的霍尔传感器连接；过流保护电路与功率桥驱动电路、主驱动电路以及滤波和接反保护电路连接；功率桥驱动电路与斯特林制冷机的三相绕组连接。
在该电路中，外部电源给滤波和接反保护电路供电，该电路的输出作为直流电源变换电路和主驱动电路的输入，直流电源变换电路输出作为霍尔供电电路的输入，霍尔供电电路的输出给斯特林制冷机的霍尔传感器提供合适的工作电压，测温反馈电路中测温元件所测得的电压值小于设定电平值时，斯特林制冷机全速工作快速降温；当测温反馈电路所测得的电压值接近设定电平值时，根据控温设定电路设定的电压值与测温反馈电路获得的电压值进行比较，并经过反馈比较电路输出作为控制电平，该电平输入到主驱动电路与其生成的三角波比较，使主驱动电路输出脉宽调制PWM波，PWM波作为功率桥驱动电路的输入，经功率桥驱动电路输出功率给斯特林制冷机的三相绕组，以控制斯特林制冷机调节转速，从而控制斯特林制冷机输出功率的大小。解决了现有技术的如下问题：现有的斯特林制冷机的控制电路，不适用于控制能够为大面阵红外探测器稳定工作提供所需的冷量的斯特林制冷机。
本发明的有益效果如下：
本发明采用增益可变与滤波网络可变方式的反馈比较电路，可以有效抑制外部环境中较大的瞬时干扰，显著提高斯特林制冷机控制电路的控温稳定性；温度设定电路中，采用高精准电压基准源与精密电阻网络设定温度值，使得温度调节的精密度提高；同时，减小电路板面积，从而利于小型化和集成化制造，同时大量采用表贴集成芯片及外围表贴小封装的元器件，电路设计上布局紧凑、抗干扰能力强，从而保证对斯特林制冷机进行精准控制，为有大冷量的需求的大面阵红外探测器组件提供了稳定可靠的低温工作环境。
尽管为示例目的，已经公开了本发明的优选实施例，本领域的技术人员将意识到各种改进、增加和取代也是可能的，因此，本发明的范围应当不限于上述实施例。