[發明專利]一種氣體軸承斯特林制冷機驅動控制電路及控制方法

在審

• 申請號: 202011329364.6
• 申請日: 2020-11-24
• 公開（公告）號: CN112350692A
• 公開（公告）日: 2021-02-09
• 發明（設計）人: 楊玉玲;劉昊;侯光澤;胥春茜
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第十六研究所
• 主分類號: H03K3/353
• 分類號: H03K3/353;H03K5/04;F25B9/14
• 代理公司: 合肥天明專利事務所(普通合伙) 34115
• 代理人: 閆客

1.一種氣體軸承斯特林制冷機驅動控制電路，其特征在于，包括：電流補償電路(1)、H橋驅動電路(2)、制冷機(3)、H橋預驅動電路(4)、控制電路(6)、制冷機工作電流檢測電路(7)、制冷機冷頭溫度采集電路(8)和制冷機熱端溫度采集電路(9)；

H橋驅動電路(2)輸入端與電流補償電路(1)輸出端和電源連接，H橋驅動電路(2)輸出端與制冷機(3)連接，控制電路(6)的輸出端與H橋預驅動電路(4)的輸入端連接，H橋預驅動電路(4)的輸出端與H橋驅動電路(2)連接；

制冷機工作電流檢測電路(7)用于檢測制冷機(3)的工作電流值，制冷機冷頭溫度采集電路(8)的輸入端與安裝在制冷機(3)冷頭上的溫度傳感器或鉑電阻連接，制冷機熱端溫度采集電路(9)的輸入端與安裝在制冷機(3)熱端的溫度傳感器連接，制冷機工作電流檢測電路(7)、制冷機冷頭溫度采集電路(8)和制冷機熱端溫度采集電路(9)的輸出端均與控制電路(6)連接。

2.如權利要求1所述的氣體軸承斯特林制冷機驅動控制電路，其特征在于，還包括制冷機冷端加熱電路(5)，所述控制電路(6)的輸出端與制冷機冷端加熱電路(5)連接，制冷機冷端加熱電路(5)的輸出端與制冷機(3)冷頭上的加熱電阻連接。

3.如權利要求1所述的氣體軸承斯特林制冷機驅動控制電路，其特征在于，所述控制電路(6)的PWM信號輸出端與所述H橋預驅動電路(4)輸入端連接，所述H橋預驅動電路(4)的輸出經電阻R1、R2、R3和R4與所述H橋驅動電路(2)連接，電阻R1、R2、R3和R4分別接在所述H橋驅動電路(2)中四個NMOS管的G端和S端；

所述H橋驅動電路(2)經測流電路一和測流電路二與所述制冷機(3)的輸入連接，測流電路一和測流電路二的輸出與所述控制電路(6)連接。

4.如權利要求1所述的氣體軸承斯特林制冷機驅動控制電路，其特征在于，所述制冷機冷頭溫度采集電路(8)包括可變電阻、運算放大器、PMOS管和電阻R5、R6、R7、R8和R9，可變電阻與電阻R5、R6、R7串聯，電阻R6和R7連接線和可變電阻滑動觸動之間連接有電阻R8，電阻R9一端與運算放大器反相輸入連接，電阻R6和R7連接線與運算放大器正相輸入連接，運算放大器輸出端與PMOS管的D極連接，PMOS管的S極與所述制冷機(3)冷頭上的溫度傳感器或鉑電阻連接、以及與所述控制電路(6)的輸入端連接。

5.如權利要求1所述的氣體軸承斯特林制冷機驅動控制電路，其特征在于，所述制冷機熱端溫度采集電路(9)包括集成電路溫度傳感器AD590和電阻R10，集成電路溫度傳感器AD590的輸出端與電阻R10串聯且集成電路溫度傳感器AD590的輸出端與所述控制電路(6)的輸入連接。

6.如權利要求2所述的氣體軸承斯特林制冷機驅動控制電路，其特征在于，所述制冷機冷端加熱電路(5)包括三極管和NMOS管和加熱電阻，加熱電阻串聯在電源和NMOS管的D端，NMOS管的G端與三極管的集電極連接，三極管的基極與所述控制電路(6)的輸入連接。

7.一種如權利要求1-6任一項所述的氣體軸承斯特林制冷機驅動控制電路的控制方法，其特征在于，包括：

所述控制電路(6)經所述制冷機工作電流檢測電路(7)、制冷機冷頭溫度采集電路(8)和制冷機熱端溫度采集電路(9)分別獲取所述制冷機(3)的工作電流值、冷頭溫度值以及熱端溫度值；

所述控制電路(6)根據所述制冷機(3)的工作電流值、冷頭溫度值以及熱端溫度值計算控制量，并按照控制量控制所述H橋預驅動電路(4)的PWM脈沖的占空比；

所述H橋預驅動電路(4)根據PWM脈沖進行邏輯方向控制和放大后驅動所述H橋驅動電路(2)交錯導通，所述H橋驅動電路(2)輸出交流電壓控制所述制冷機(3)工作。

8.如權利要求7所述的氣體軸承斯特林制冷機驅動控制電路的控制方法，其特征在于，在所述制冷機(3)關機前，還包括：

所述制冷機冷端加熱電路(5)根據所述控制電路(6)發出的高電平信號，控制電源與所述制冷機(3)冷頭上的鉑電阻斷開；

所述制冷機冷端加熱電路(5)根據所述控制電路(6)發出的低電平信號，控制電源與所述制冷機(3)冷頭上的鉑電阻閉合。