基于TEC的激光器溫度控制電路制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種基于TEC的激光器溫度控制電路。現(xiàn)在市面的溫控系統(tǒng)主要形式有開關(guān)控制和大型的工業(yè)溫度控制模塊。本發(fā)明專利技術(shù)中的電源供電電路為溫控芯片電路提供+5V的電源輸入。溫控芯片電路控制外圍的TEC電流方向和大小，并接收惠斯登橋電路的反饋信號。NTC為惠斯登橋電路提供溫度變化的反饋電阻。本發(fā)明專利技術(shù)用高精度的NTC作為溫度傳感器來測量溫度信號，使用TEC作為執(zhí)行單元為激光器制冷/加熱。惠斯登電橋法測量電壓差抑制了溫度漂移，MAX1978芯片為電壓差信號提供差分放大和TEC電流驅(qū)動。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
【專利摘要】本專利技術(shù)涉及一種基于TEC的激光器溫度控制電路。現(xiàn)在市面的溫控系統(tǒng)主要形式有開關(guān)控制和大型的工業(yè)溫度控制模塊。本專利技術(shù)中的電源供電電路為溫控芯片電路提供+5V的電源輸入。溫控芯片電路控制外圍的TEC電流方向和大小，并接收惠斯登橋電路的反饋信號。NTC為惠斯登橋電路提供溫度變化的反饋電阻。本專利技術(shù)用高精度的NTC作為溫度傳感器來測量溫度信號，使用TEC作為執(zhí)行單元為激光器制冷/加熱。惠斯登電橋法測量電壓差抑制了溫度漂移，MAX1978芯片為電壓差信號提供差分放大和TEC電流驅(qū)動。【專利說明】基于TEC的激光器溫度控制電路
本專利技術(shù)屬于溫度控制的
，具體涉及一種基于TEC的激光器溫度控制電路。
技術(shù)介紹
半導體激光器以其效率高、體積小、重量輕、價格低廉等特點在軍事、醫(yī)療、通訊等領(lǐng)域發(fā)揮著無可替代的作用。由于此類激光器工作時需要保持高穩(wěn)定的恒溫狀態(tài)來確保它的輸出功率和波長，使激光器更加穩(wěn)定。所以設計高集成度、體積小、高穩(wěn)定度的溫度控制系統(tǒng)成為亟待解決的問題。 現(xiàn)在市面的溫控系統(tǒng)主要形式有開關(guān)控制和大型的工業(yè)溫度控制模塊。其中利用開關(guān)控制溫度具有簡單方便，容易操作的特點，但也存在一定的局限性即溫度存在波動大，不能穩(wěn)定在設定值上的現(xiàn)象。而大型的工業(yè)溫度控制模塊精度高，穩(wěn)定性好，但價格貴，體積龐大不適合應用在激光器等小型器件上。由于激光器的注入電流和溫度變化都會引起激光器的功率和波長的變化。為了保證較高的調(diào)制頻率和調(diào)制精度，對激光器進行電流調(diào)制時，必須保證激光器能工作在恒溫狀態(tài)，通過預置工作溫度來完成對激光器中心波長的設定。當電流恒定時溫度每升高l°c，激光器波長增加約0.lnm。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于設計一種激光器溫度控制電路，通過調(diào)節(jié)TEC的驅(qū)動電流方向為激光器加熱和制冷，設計PID控制器優(yōu)化控制過程，同時通過可調(diào)電位器設置預置溫度設定激光器的工作溫度，采集數(shù)據(jù)驗證溫度的穩(wěn)定性結(jié)果，完成溫度控制的電路設計。 本專利技術(shù)包括電源供電電路、惠斯登橋電路和溫控芯片電路。 所述的電源供電電路包括電源轉(zhuǎn)換芯片IC2、2個電解電容C23和C24、2個鉭電容C19和C47、穩(wěn)壓管D5、發(fā)光二極管LED1、4個瓷片電容C18、C28、C29和C46、3個功率電感L3、L4和L5、電阻R28和R27。電源轉(zhuǎn)換芯片IC2的I腳為輸入端，與電解電容C23的正極連接，電源轉(zhuǎn)換芯片IC2的2腳為輸出端，與穩(wěn)壓管D5的陰極和電感L3的一端連接，電源轉(zhuǎn)換芯片ICl的4腳與電感L3的另一端和電解電容C24的正極連接，電解電容C23和C24的負極、電源轉(zhuǎn)換芯片IC2的3和5腳、穩(wěn)壓管D5的陽極接數(shù)字地。電感L4的一端和瓷片電容C28的一端、電感L5的一端和瓷片電容C29的一端同時與電源轉(zhuǎn)換芯片IC2的+5V輸出連接，電感L4的另一端與鉭電容C19的正極和瓷片電容C18的一端連接，鉭電容C19的負極、瓷片電容C18的另一端和電阻R27的一端接模擬地，電阻R27的另一端和瓷片電容C28的另一端接數(shù)字地，電感L5的另一端與鉭電容C47的正極和瓷片電容C47的一端連接，瓷片電容C29、C46和鉭電容C47的另一端接數(shù)字地。 所述的惠斯登橋電路包括5個固定值電阻R31、R33、R34、R36和R37、l個可變電阻器R32和2個接口 P1、P3。電阻R31和R34的公共端、接口 Pl的2腳與溫控芯片ICl的46腳連接，電阻R31的另一端與電阻R37的另一端、接口 Pl的I腳和可變電阻器R32的一端連接，可變電阻器R32的另一端與電阻R33的一端連接，電阻R33的另一端、接口 P3的2腳與數(shù)字地連接，電阻R34的另一端與電阻R36的另一端和接口 P3的I腳連接。其中接口P3與NTC負溫度系數(shù)電阻的兩端連接，該NTC負溫度系數(shù)電阻為惠斯登電路提供隨溫度變化的反饋電阻信號，即電阻值隨溫度的升高而降低，且溫度與電阻值一一對應。 所述的溫控芯片電路包括溫控芯片ICl及其外圍電路。溫控芯片ICl的7腳、10腳、27腳、30腳和44腳與電源供電電路中的鉭電容C19的正極連接，3腳、5腳、33腳和34腳接模擬地，16腳、25腳、26腳、42腳和43腳接數(shù)字地；主控芯片ICl的I腳與功率電感L2的一端和瓷片電容C1、C12的一端以及接口 P2的I腳連接，4腳、6腳和9腳與功率電感L2的另一端連接，瓷片電容C12另一端接模擬地；瓷片電容Cl I 一端與溫控芯片ICl的7腳和10腳連接，瓷片電容C6 —端與溫控芯片ICl的27腳和30腳連接，瓷片電容C4 一端與溫控芯片ICl的38腳連接，瓷片電容C3 —端與溫控芯片ICl的44腳連接，瓷片電容Cll和C6另一端接模擬地、C3和C4的另一端接數(shù)字地；溫控芯片ICl的11腳與電阻R8的一端和選擇開關(guān)P4的一端連接，電阻R8的另一端與電源供電電路中的鉭電容C47的正極連接，選擇開關(guān)P4的另一端接數(shù)字地；溫控芯片ICl的12腳與發(fā)光二極管D3的陰極連接，13腳與發(fā)光二極管D2的陰極連接，發(fā)光二極管的D2和D3的陽極與電阻R7的一端和接口 JP2的4腳連接，電阻R7的另一端與電源供電電路中的鉭電容C47的正極連接；溫控芯片ICl的14腳與瓷片電容C9、ClO和接口 JP2的3腳連接，溫控芯片ICl的15腳與瓷片電容ClO的另一端、電阻R16的一端和瓷片電容C8、電阻R14的公共端連接，瓷片電容C19的另一端與電阻R16的另一端連接；溫控芯片ICl的17腳與電阻R18和R14的公共端連接，電阻R18的另一端與瓷片電容CS的另一端連接；溫控芯片ICl的18腳、19腳分別與惠斯登橋電路中的電阻R36、R37的一端連接；溫控芯片ICl的20腳與電阻R12的一端連接，溫控芯片ICl的23腳與電阻R12的另一端、瓷片電容C16和電阻R9的一個公共端連接，溫控芯片ICl的24腳與瓷片電容C16和電阻R9的另一公共端、接口 JP2的2腳連接；溫控芯片ICl的22腳與電阻RlO和電阻Rll的公共端連接，瓷片電容C17的一端與電阻RlO的另一端和溫控芯片ICl的46腳連接，瓷片電容C17的另一端與電阻Rll和數(shù)字地連接；溫控芯片ICl的28腳、31腳和33腳與功率電感LI的一端連接，功率電感LI的另一端與瓷片電容C7的一端連接，瓷片電容C7的另一端接模擬地；溫控芯片ICl的36腳與選擇開關(guān)P5的2腳和數(shù)字地連接，選擇開關(guān)P5的I腳與電阻R6的一端連接，電阻R6的另一端與電源供電電路中的鉭電容C47的正極連接；溫控芯片ICl的37腳與接口 JP2的I腳連接；溫控芯片ICl的39腳、40腳與電阻R4和R5的公共端連接，溫控芯片ICl的41腳與電阻R2和R3的公共端連接，電阻R2和R4的公共端與溫控芯片ICl的46腳連接，電阻R3和R5的公共端接數(shù)字地；溫控芯片ICl的45腳與電阻R17和瓷片電容C13的一端連接，瓷片電容C13的另一端與數(shù)字地連接，電阻R17的另一端與接口 JP2的3腳連接；溫控芯片ICl的46腳與瓷片電容C2的一端連接，瓷片電容C2的另一端與數(shù)字地連接；溫控芯片ICl的47腳與瓷片電容Cl的另一端、電阻Rl的一端、功率電感LI和瓷片電容C7的公共端連接；溫控芯片IC本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
基于TEC的激光器溫度控制電路，包括電源供電電路、惠斯登橋電路和溫控芯片電路，其特征在于：電源供電電路包括電源轉(zhuǎn)換芯片IC2、2個電解電容C23和C24、2個鉭電容C19和C47、穩(wěn)壓管D5、發(fā)光二極管LED1、4個瓷片電容C18、C28、C29和C46、3個功率電感L3、L4和L5、電阻R28和R27；電源轉(zhuǎn)換芯片IC2的1腳為輸入端，與電解電容C23的正極連接，電源轉(zhuǎn)換芯片IC2的2腳為輸出端，與穩(wěn)壓管D5的陰極和電感L3的一端連接，電源轉(zhuǎn)換芯片IC1的4腳與電感L3的另一端和電解電容C24的正極連接，電解電容C23和C24的負極、電源轉(zhuǎn)換芯片IC2的3和5腳、穩(wěn)壓管D5的陽極接數(shù)字地；電感L4的一端和瓷片電容C28的一端、電感L5的一端和瓷片電容C29的一端同時與電源轉(zhuǎn)換芯片IC2的+5V輸出連接，電感L4的另一端與鉭電容C19的正極和瓷片電容C18的一端連接，鉭電容C19的負極、瓷片電容C18的另一端和電阻R27的一端接模擬地，電阻R27的另一端和瓷片電容C28的另一端接數(shù)字地，電感L5的另一端與鉭電容C47的正極和瓷片電容C47的一端連接，瓷片電容C29、C46和鉭電容C47的另一端接數(shù)字地；惠斯登橋電路包括5個固定值電阻R31、R33、R34、R36和R37、1個可變電阻器R32和2個接口P1、P3；電阻R31和R34的公共端、接口P1的2腳與溫控芯片IC1的46腳連接，電阻R31的另一端與電阻R37的另一端、接口P1的1腳和可變電阻器R32的一端連接，可變電阻器R32的另一端與電阻R33的一端連接，電阻R33的另一端、接口P3的2腳與數(shù)字地連接，電阻R34的另一端與電阻R36的另一端和接口P3的1腳連接；其中接口P3與NTC負溫度系數(shù)電阻的兩端連接；溫控芯片電路包括溫控芯片IC1及其外圍電路；溫控芯片IC1的7腳、10腳、27腳、30腳和44腳與電源供電電路中的鉭電容C19的正極連接，3腳、5腳、33腳和34腳接模擬地，16腳、25腳、26腳、42腳和43腳接數(shù)字地；主控芯片IC1的1腳與功率電感L2的一端和瓷片電容C1、C12的一端以及接口P2的1腳連接，4腳、6腳和9腳與功率電感L2的另一端連接，瓷片電容C12另一端接模擬地；瓷片電容C11一端與溫控芯片IC1的7腳和10腳連接，瓷片電容C6一端與溫控芯片IC1的27腳和30腳連接，瓷片電容C4一端與溫控芯片IC1的38腳連接，瓷片電容C3一端與溫控芯片IC1的44腳連接，瓷片電容C11和C6另一端接模擬地、C3和C4的另一端接數(shù)字地；溫控芯片IC1的11腳與電阻R8的一端和選擇開關(guān)P4的一端連接，電阻R8的另一端與電源供電電路中的鉭電容C47的正極連接，選擇開關(guān)P4的另一端接數(shù)字地；溫控芯片IC1的12腳與發(fā)光二極管D3的陰極連接，13腳與發(fā)光二極管D2的陰極連接，發(fā)光二極管的D2和D3的陽極與電阻R7的一端和接口JP2的4腳連接，電阻R7的另一端與電源供電電路中的鉭電容C47的正極連接；溫控芯片IC1的14腳與瓷片電容C9、C10和接口JP2的3腳連接，溫控芯片IC1的15腳與瓷片電容C10的另一端、電阻R16的一端和瓷片電容C8、電阻R14的公共端連接，瓷片電容C19的另一端與電阻R16的另一端連接；溫控芯片IC1的17腳與電阻R18和R14的公共端連接，電阻R18的另一端與瓷片電容C8的另一端連接?；溫控芯片IC1的18腳、19腳分別與惠斯登橋電路中的電阻R36、R37的一端連接；溫控芯片IC1的20腳與電阻R12的一端連接，溫控芯片IC1的23腳與電阻R12的另一端、瓷片電容C16和電阻R9的一個公共端連接，溫控芯片IC1的24腳與瓷片電容C16和電阻R9的另一公共端、接口JP2的2腳連接；溫控芯片IC1的22腳與電阻R10和電阻R11的公共端連接，瓷片電容C17的一端與電阻R10的另一端和溫控芯片IC1的46腳連接，瓷片電容C17的另一端與電阻R11和數(shù)字地連接；溫控芯片IC1的28腳、31腳和33腳與功率電感L1的一端連接，功率電感L1的另一端與瓷片電容C7的一端連接，瓷片電容C7的另一端接模擬地；溫控芯片IC1的36腳與選擇開關(guān)P5的2腳和數(shù)字地連接，選擇開關(guān)P5的1腳與電阻R6的一端連接，電阻R6的另一端與電源供電電路中的鉭電容C47的正極連接；溫控芯片IC1的37腳與接口JP2的1腳連接；溫控芯片IC1的39腳、40腳與電阻R4和R5的公共端連接，溫控芯片IC1的41腳與電阻R2和R3的公共端連接，電阻R2和R4的公共端與溫控芯片IC1的46腳連接，電阻R3和R5的公共端接數(shù)字地；溫控芯片IC1的45腳與電阻R17和瓷片電容C13的一端連接，瓷片電容C13的另一端與數(shù)字地連接，電阻R17的另一端與接口JP2的3腳連接；溫控芯片IC1的46腳...

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：章雪挺，曾凡宗，高祎軒，魏晗冬，
申請(專利權(quán))人：杭州電子科技大學，
類型：發(fā)明
國別省市：浙江;33