[发明专利]一种便携式易交互的低温机械制冷机驱动控制电路

权利要求书

1.一种便携式易交互的低温机械制冷机驱动控制电路，包括不间断供电模块，液晶屏交互模块，主控电路模块，其特征在于：

交流供电与不间断供电模块相连，锂电池与不间断供电模块相连，不间断供电模块输出与主控电路模块相连，主控电路模块与制冷机内的测温铂电阻相连，主控电路模块输出与机械制冷机相连，液晶显示屏模块与主控电路模块相连；

所述的主控电路模块由温度信号调理电路、电源供电电路、单片机控制电路、制冷机驱动电路组成；其中在模块内部：电源供电电路与单片机控制电路、制冷机驱动电路和温度信号调理电路相连；单片机控制电路与制冷机驱动电路和温度信号调理电路相连；对于模块外部接口，电源供电电路与不间断供电模块输出和液晶屏交互模块输入相连；单片机控制电路与液晶屏交互模块相连；温度信号调理电路与制冷机内的测温铂电阻相连；制冷机驱动电路与制冷机输入相连；

所述的温度信号调理电路，用于调理温度信号，将对应不同温度的铂电阻阻值转换为对应电压；通过搭建通过精密全桥桥式电路，实现将不同温度下铂电阻的阻值转化为对应的差分电压信号，通过使用高精度运算放大器，将差分电压进行差分放大和幅度偏置调整，最终分别转化成精测0.1V/K和粗测1V/K的两个对应不同温度精度的电压信号，并传递给单片机控制电路的A/D转换器；

所述电源供电电路，用于进行电磁干扰抑制，供给驱动电路与DCDC电路，以及采集电压电流数值；通过结合L型无源差模滤波器与共模滤波器，完成对电磁干扰的抑制，抑制差模噪声与共模噪声；DCDC电路转化母线电压为各个电路提供的供电电压；通过使用霍尔元件对电流进行采集，通过电阻分压对母线电压进行采集，并传输给单片机控制电路用于采集监控；

所述单片机控制电路，用于实现AD转换器采集温度信号和电压电流信号，通过PID算法计算制冷机控制量，生成PWM信号驱动制冷机，通过串口与液晶屏交互模块实现数据交互，通过监控电压电流实现电路保护；使用宏晶生产的低成本高可靠性STC系列单片机作为核心控制单元，使用其内置的10位AD转化器实现针对精粗测温度电压参数的采集；将采集所得温度通过增量式PID算法，完成温控所需控制量的计算；使用单片机内置的PWM生成器，根据控制算法算得的控制量，即最大占空比，实现制冷机驱动模块所需的SPWM信号的生成，输出给制冷机驱动电路；通过AD转换器采集电源供电电路传输来的电压电流参数实现监控，从而控制电路工作与否来保护电路与制冷机安全；通过异步串行通讯与液晶屏交互模块实现数据交互，传输遥测数据或接受控制指令；

所述制冷机驱动电路，用于实现将单片机控制电路生成的SPWM的转化为驱动制冷机的波形；将单片机输出SPWM控制信号进行74HC系列逻辑运算芯片处理，通过使用低成本的分离元器件搭建的自举电路来实现驱动波形的幅度偏置调理，转化为可以直接驱动逆变全桥的2个IRF5210 PMOS管的驱动信号，同时单片机使用I/O口输出控制H逆变桥2个IRF3710NMOS管在半个周期内的常通与常断，以实现降低两个NMOS的损耗，增高制冷机驱动电路的工作效率；两个信号结合使用控制逆变桥的输出波形的生成，逆变桥输出波形通过LC无源滤波器，用于降低驱动电压电流波形的thd参数，从而增加制冷机驱动电路的工作效率与控制精度；

所述的不间断供电模块由AC/DC电路、电源控制芯片电路、选通电路和锂电池组成，AC/DC电路与电源芯片控制电路相连，电源芯片控制电路相连，锂电池与电源芯片控制电路相连；

所述的AC/DC电路，采用交流220V转直流42V的buck型开关电源模块，提供最高可达到4A的供电电流，用于实现整体系统的直流供电和42V锂电池的充电供电，交流转直流模块的使用，增加了系统的使用便利性；

所述的电源芯片控制电路，采用IRF3710与IRF5210搭配使用，接受TI电源控制芯片BQ24630的控制，用于根据交流供电状态及锂电池电压状态，来进行供电选通和充电状态的控制，电源芯片控制电路实现交流220V供电状态下，使用AC/DC电路进行供电，同时对没有充满的锂电池充电；当需要携带，从而发生交流220V供电切断状态下，电源芯片控制电路会自动切换锂电池作为供电模块，实现制冷机无间断供电，实现便携特性；

所述的锂电池，为定制42V直流锂电池，输出电压最大为42V，其电池容量根据所需的续航里程来定制；

所述的液晶屏交互模块由内置的FPGA电路控制液晶屏的显示与通讯，对于模块间的交互接口，液晶屏交互模块与主控电路模块的电源供电电路相连，用于提供+5V供电电源；液晶屏交互模块与主控电路模块的单片机控制电路相连，通过串口通讯来实现数据交互；

液晶屏交互模块在内置的FPGA程序中烧录好控制液晶屏界面的程序，通过触摸液晶屏特定区域，FPGA实现发送制冷机的开断指令或更改控制参数的指令通过串口通讯传输至主控电路模块的单片机控制电路，同时，主控电路模块的单片机控制电路也会通过串口向液晶屏交互模块发送特定遥测数据指令，用于在液晶屏上显示实时温度及系统工作状态。