一种可控直线电机控制驱动电路制造技术

本发明专利技术公开了一种可控直线电机控制驱动电路。温度信号读出单元读取测温二极管电压降，经处理后的信号通过光电耦合器输出到脉宽调制电路；脉宽调制单元中的MCU根据温度信号读出电路的输出，控制组合逻辑电路产生SPWM波；SPWM波经缓冲驱动电路后生成四路SPWM，分别作为H桥中的四只VDMOS管的控制信号，使VDMOS管轮流导通对24VDC斩波，通过输出滤波电路整形后提取出50Hz交流电压供给直线电机工作。本发明专利技术的电路将控制部分和驱动部分物理分开，有效地抑制了电磁噪声及相互干扰；结构简单，成本低，易于实施，使用灵活。采用单片机为控制核心，软件实现正弦脉宽调制，驱动控制电路参数调整方便，工作效率高。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种可控直线电机控制驱动电路。温度信号读出单元读取测温二极管电压降，经处理后的信号通过光电耦合器输出到脉宽调制电路；脉宽调制单元中的MCU根据温度信号读出电路的输出，控制组合逻辑电路产生SPWM波；SPWM波经缓冲驱动电路后生成四路SPWM，分别作为H桥中的四只VDMOS管的控制信号，使VDMOS管轮流导通对24VDC斩波，通过输出滤波电路整形后提取出50Hz交流电压供给直线电机工作。本专利技术的电路将控制部分和驱动部分物理分开，有效地抑制了电磁噪声及相互干扰；结构简单，成本低，易于实施，使用灵活。采用单片机为控制核心，软件实现正弦脉宽调制，驱动控制电路参数调整方便，工作效率高。【专利说明】—种可控直线电机控制驱动电路
本专利技术涉及可控直线电机控制驱动电路，属于电路
。
技术介绍
随着光电技术的发展，红外探测器件在军事侦察、热像、预警、遥感和气象方面的应用愈来愈广泛，斯特林制冷机主要为红外探测器件工作提供冷源，而直线伺服电机作为动力源是斯特林制冷机的关键部件，直线伺服电机及其控制器的性能直接影响到整个制冷机系统。电机驱动控制器是制冷机系统的神经中枢，它不仅为制冷机提供驱动能力，同时在制冷机冷头温度达到红外探测器件工作所需温度时，调节制冷机输入功率使得冷头温度能稳定在温控点上。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种可控直线电机控制驱动电路，其采用通用元器件，以较低成本实现可靠的制冷机的温度控制。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种可控直线电机控制驱动电路，其特征是，包括温度信号读出单元、脉宽调制单元、功率驱动单元，并将功率驱动单元独立布局在一块PCB，保证相互间的电磁影响到最小；温度信号读出单元的一端与脉宽调制电路连接，温度信号读出单元的另一端与外置的测温二极管连接；功率驱动单元的一端与脉宽调制电路连接，功率驱动单元的另一端与制冷机的直线电机连接；所述温度信号读出单元读取测温二极管的电压降，经处理后的输出信号通过光电耦合器输出到所述脉宽调制电路；脉宽调制单元中的MCU根据温度信号读出电路的输出，控制组合逻辑电路产生SPWM波，并调节SPWM波形的脉冲宽度；功率驱动单元包括缓冲驱动电路、H桥电路；脉宽调制电路产生的SPWM波经缓冲驱动电路后生成四路SPWM，分别作为H桥中的四只VDMOS管的控制信号，使VDMOS管轮流导通对24VDC斩波，通过输出滤波电路整形后提取出50Hz交流电压供给直线电机工作。SPWM到50Hz交流电的转变:脉宽调制电路输出的SPWM经过缓冲驱动电路后，生成两路反相的SPWM，这两路SPWM再经过两只有两个次级输出的脉冲耦合变压器，生成四路SPWM,分别作为H桥中的四只VDMOS的控制信号。脉宽调制电路中的MCU同时还根据环境温度信号和采样到的电源电压的大小，对SPWM的每个脉冲宽度进行补偿。所述补偿的方式为:当环境温度升高，则制冷机的负载增加，那么脉宽调制增加SPWM的平均占空比，使输出的交流电压升高；反之，则脉宽调制器减小SPWM的平均占空比，使输出的交流电压降低；若电源电压下降，则脉宽调制增加SPWM的平均占空比，使输出的交流电压保持不变；反之则脉宽调制器减小SPWM的平均占空比，使输出的交流电压保持不变。所述脉宽调制器电路中由两只可预置减法计数器和两只与非门构成组合逻辑，两只计数器在第一计数器D3结束时同时预置数，第一计数器D3重复置数为:01100011，第二计数器D2的预置数Y则由MCU在第一计数器D3记数结束时预置；令第一计数器D3的输出信号为A，第二计数器D2的输出信号为B，则SP丽的输出信号为:Qn +1 = A.Qn.B.SPWM的占空比D为:D= (99-Y) / (99+1)。缓冲驱动电路包括使用同一个使能信号的两个反相驱动器和一个同相驱动器；两个反相器通过级联，完成相互间的控制时序；所述同相驱动器的四个输出端分别对应与两个脉冲耦合变压器的初级输入端连接；同时，每个反相驱动器的四个输出端分别对应与一个脉冲耦合变压器的初级输入端连接；每个脉冲耦合变压器耦合为两个次级输出端；次级输出端输出的SPWM信号控制H桥中的VDMOS管的导通或截止；两个脉冲耦合变压器次级输出端输出的两组SPWM信号为同幅反相，且任一脉冲耦合变压器次级输出端输出的两个SPWM信号同幅同相；同相驱动器与反相驱动器的使能端有效信号相反；反相驱动器的使能端有效时，脉冲`耦合变压器输出端产生四路有序的SPWM信号，使H桥中的四个VDMOS管轮留导通；同相驱动器的使能端有效时，同相驱动器的四个输出端向脉冲耦合变压器的初级输入端提供低电平，使H桥中的四个VDMOS管同时处于截止状态。本专利技术所达到的有益效果:( I)本专利技术的直线电机控制驱动电路由控制部分和驱动部分两块PCB板组合为一个整体。将控制部分和驱动部分物理分开，通过上下排针互联，两块PCB之间还加了金属分隔板，有效地抑制了电磁噪声及相互干扰。结构简单，采用通用元器件设计，成本低，易于实施，使用灵活。(2)本直线电机控制驱动电路采用单片机为核心，软件实现正弦脉宽调制(SPWM)，采用数字PID控制算法实现制冷机的温度控制。驱动控制电路参数调整方便，工作效率高。成本低，适合工业场合使用。( 3 )本直线电机控制驱动电路在分置式红外成像器中使用时，控制效果明显。【专利附图】【附图说明】图1直线电机控制驱动原理框图；图2温度读出电路功能图；`图3脉宽调制器电路图；图4触发器输出的逻辑时序图； 图5缓冲驱动电路及驱动保护电路；图6H桥输出及输出滤波电路。【具体实施方式】下面结合附图对本专利技术作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。本专利技术公开了一种可控直线电机控制驱动电路，该电路由3个部分组成:温度信号读出单元、脉宽调制单元、功率驱动单元，见图1。其中，温度信号读出单元的一端与脉宽调制电路连接，温度信号读出单元的另一端与外置的测温二极管连接；功率驱动单元的一端与脉宽调制电路连接，功率驱动单元的另一端与斯特林制冷机的直线电机连接。本专利技术采用模块化设计，使控制电路与直线电机保持隔离状态，有效地抑制了噪声；通过PID控制方式，使控制器具有较高的控制精度和稳定度；采用单片机作控制器便于工程应用。实现本次专利技术的技术方案原理分析:该控制驱动器电路由3个部分组成:(I)温度信号读出单元、(2)脉宽调制单元、(3)功率驱动单元。温度信号读出单元读取测温二极管电压降，经差动放大，通过求和电路，对图2中的E、B、C点的电压VE、VB、Vc求和得到D点电压VD，D电压通过比较器D3D与B点电压比较产生一信号(温度信号读出电路的最终输出信号)，该信号通过光电耦合器输出到脉宽调制电路。脉宽调制单元中的MCU (AT89C51)根据温度信号读出电路的输出，执行相应的程序，控制组合逻辑电路产生需要的SPWM (SPWM平均占空比决定了输出的交流电压大小)，也就是通过程序调节SPWM波形中的每个脉冲的宽度达到合适的状态。同时MCU还会根据环境温度信号和采样到的电源电压的大小，对SPWM的每个脉宽进行必要的补偿。功率驱动单元包括H桥及输出滤波电路构成。H桥的对角两对VDMOS本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可控直线电机控制驱动电路，其特征是，包括温度信号读出单元、脉宽调制单元、功率驱动单元体部分；温度信号读出单元的一端与脉宽调制电路连接，温度信号读出单元的另一端与外置的测温二极管连接；功率驱动单元的一端与脉宽调制电路连接，功率驱动单元的另一端与制冷机的直线电机连接；所述的温度信号读出单元读取测温二极管的电压降，经处理后的输出信号通过光电耦合器输出到所述脉宽调制电路；脉宽调制单元中的MCU根据温度信号读出电路的输出，控制组合逻辑电路产生SPWM波，并调节SPWM波形的脉冲宽度；功率驱动单元包括缓冲驱动电路、H桥电路；脉宽调制电路产生的SPWM波经缓冲驱动电路后生成四路SPWM，分别作为H桥中的四只VDMOS管的控制信号，使VDMOS管轮流导通对24VDC斩波，通过输出滤波电路整形后提取出50Hz交流电压供给直线电机工作。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨侃，张剑，王晓曼，张恺，李贵娇，
申请(专利权)人：中国兵器工业集团第二一四研究所苏州研发中心，
类型：发明
国别省市：