基于pwm控制的tec溫控電路的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開一種基于PWM控制的TEC溫控電路，包括：提供供電的開關(guān)電源電路、溫度采集單元、信號處理單元、PWM控制芯片和TEC模塊；所述溫度采集單元用于采集TEC模塊的工作溫度，并將溫度信號輸出到所述信號處理單元；所述信號處理單元用于將溫度信號轉(zhuǎn)換為電信號，并將電信號輸出到所述PWM控制芯片；所述PWM控制芯片用于根據(jù)所述電信號調(diào)節(jié)所述TEC模塊的工作電壓。本實用新型的TEC溫控電路采用PWM控制芯片對TEC模塊的工作電壓進(jìn)行控制，保證高精度的輸出電壓；利用溫度采集單元和信號處理單元組成反饋回路，保證了溫度反饋的穩(wěn)定性和及時性。
【專利說明】基于PWM控制的TEC溫控電路

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及電子科學(xué)與【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種基于PWM控制的TEC溫控電路。

【背景技術(shù)】
[0002]TECCThermo electric Cooler,半導(dǎo)體致冷器)是利用半導(dǎo)體材料的拍爾帖效應(yīng)制成的，所謂珀爾帖效應(yīng)，是指當(dāng)直流電流通過兩種半導(dǎo)體材料組成的電偶時，其一端吸熱，一端放熱的現(xiàn)象。TEC的用途非常廣泛，最典型的應(yīng)用是激光器的溫控和PCR的溫控。眾所周知，激光器對于溫度是非常敏感的，因此對TEC的要求非常高。傳統(tǒng)PWM (脈沖寬度調(diào)制)的TEC溫控電路是通過對單片機的定時器進(jìn)行設(shè)置來調(diào)節(jié)電壓以達(dá)到對TEC溫控電路的控制作用，但是用單片機的定時器精度及頻率有限，使得其對TEC溫控電路的控制精度和調(diào)節(jié)溫度的反應(yīng)時間都無法滿足高精密及高速度溫度控制設(shè)備(如激光器等)的要求。
實用新型內(nèi)容
[0003]本實用新型的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提出一種基于PWM控制的TEC溫控電路，解決現(xiàn)有技術(shù)中控制精度低、調(diào)節(jié)溫度反應(yīng)時間長的技術(shù)問題。
[0004]本實用新型的技術(shù)方案包括一種基于PWM控制的TEC溫控電路，包括:提供供電的開關(guān)電源電路、溫度采集單元、信號處理單元、PWM控制芯片和TEC模塊；所述溫度采集單元用于采集TEC模塊的工作溫度，并將溫度信號輸出到所述信號處理單元；所述信號處理單元用于將溫度信號轉(zhuǎn)換為電信號，并將電信號輸出到所述PWM控制芯片；所述PWM控制芯片用于根據(jù)所述電信號調(diào)節(jié)所述TEC模塊的工作電壓。
[0005]優(yōu)選地，所述PWM控制芯片包括:
[0006]采樣模塊，用于對所述電信號進(jìn)行采樣；
[0007]PWM控制模塊，用于進(jìn)行脈沖寬度調(diào)制控制以生成PWM控制信號；
[0008]基準(zhǔn)控制模塊，用于輸出預(yù)設(shè)占空比的低頻率控制信號；
[0009]比較模塊，用于判斷所述采樣模塊的采樣結(jié)果是否低于第一閾值或是否高于第二閾值，所述第一閾值小于所述第二閾值，若低于第一閾值則啟動PWM控制模塊,若高于第二閾值則啟動基準(zhǔn)控制模塊；
[0010]振蕩器，用于提供時鐘信號；
[0011]邏輯控制模塊，用于根據(jù)所述振蕩器的時鐘信號以及所述PWM控制模塊的PWM控制信號或基準(zhǔn)控制模塊的預(yù)設(shè)占空比的低頻率控制信號生成具有相應(yīng)占空比的信號；
[0012]信號放大模塊，用于對邏輯控制模塊生成的具有相應(yīng)占空比的信號進(jìn)行放大。
[0013]優(yōu)選地，所述TEC模塊包括一個冷端以及一個與冷端相對的熱端。
[0014]優(yōu)選地，所述熱端和所述冷端分別設(shè)有散熱機構(gòu)。
[0015]優(yōu)選地，上述TEC溫控電路還包括過壓保護模塊，用于檢測所述TEC模塊的輸入電壓是否超過電壓閾值，如果超過所述電壓閾值則停止所述TEC模塊的工作。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果包括:本實用新型的TEC溫控電路采用PWM控制芯片對TEC模塊的工作電壓進(jìn)行控制，保證高精度的輸出電壓；本實用新型的TEC溫控電路利用溫度采集單元和信號處理單元組成反饋回路，保證了溫度反饋的穩(wěn)定性和及時性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是本實用新型實施例1的TEC溫控電路的結(jié)構(gòu)框圖；
[0018]圖2是本實用新型實施例1的TEC溫控電路中PWM控制芯片的結(jié)構(gòu)框圖。

【具體實施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0020]本實用新型提供了一種基于PWM控制的TEC溫控電路，包括:提供供電的開關(guān)電源電路、溫度采集單元、信號處理單元、PWM控制芯片和TEC模塊；所述溫度采集單元用于采集TEC模塊的工作溫度，并將溫度信號輸出到所述信號處理單元；所述信號處理單元用于將溫度信號轉(zhuǎn)換為電信號，并將電信號輸出到所述PWM控制芯片；所述PWM控制芯片用于根據(jù)所述電信號調(diào)節(jié)所述TEC模塊的工作電壓。
[0021]具體地，上述TEC溫控電路采用PWM控制芯片對TEC模塊的工作電壓進(jìn)行控制，保證高精度的輸出電壓；上述TEC溫控電路利用溫度采集單元和信號處理單元組成反饋回路，保證了溫度反饋的穩(wěn)定性和及時性。
[0022]實施例1:
[0023]本實用新型的實施例1提供了一種基于PWM控制的TEC溫控電路，如圖1所示，該TEC溫控電路包括:開關(guān)電源電路1、溫度采集單元2、信號處理單元3、PWM控制芯片4、TEC模塊5和過壓保護模塊6，其中，開關(guān)電源電路I為整個溫控電路供電，溫度采集單元2用于采集TEC模塊5的工作溫度，并將溫度信號輸出到信號處理單元3 ;信號處理單元3用于將溫度信號轉(zhuǎn)換為電信號，并將電信號輸出到PWM控制芯片4 ;PWM控制芯片4用于根據(jù)所述電信號調(diào)節(jié)TEC模塊5的工作電壓，進(jìn)而進(jìn)行溫控；過壓保護模塊6用于檢測TEC模塊5的輸入電壓是否超過電壓閾值，如果超過電壓閾值則停止TEC模塊5的工作。進(jìn)一步地，TEC模塊5包括一個冷端以及一個與冷端相對的熱端；更近一步地，熱端和冷端分別設(shè)有散熱機構(gòu)。
[0024]上述TEC溫控電路采用PWM控制芯片對TEC模塊的工作電壓進(jìn)行控制，保證高精度的輸出電壓，進(jìn)一步地，本實施例中，PWM控制芯片4的結(jié)構(gòu)如圖2所示，包括:采樣模塊4UPWM控制模塊42、基準(zhǔn)控制模塊43、比較模塊44、振蕩器45、邏輯控制模塊46和信號放大模塊47。其中，采樣模塊41用于對信號處理單元3生成的電信號進(jìn)行采樣，所述的電信號為電流信號或電壓信號。PWM控制模塊42用于進(jìn)行脈沖寬度調(diào)制控制以生成PWM控制信號?；鶞?zhǔn)控制模塊43用于輸出預(yù)設(shè)占空比的低頻率控制信號，該預(yù)設(shè)占空比為一較低的值。比較模塊44用于判斷采樣模塊41的采樣結(jié)果是否低于第一閾值或是否高于第二閾值，其中，第一閾值小于第二閾值，若低于第一閾值則啟動PWM控制模塊，若高于第二閾值則啟動基準(zhǔn)控制模塊。振蕩器45用于提供時鐘信號。邏輯控制模塊46用于根據(jù)振蕩器45的時鐘信號以及PWM控制模塊42的PWM控制信號或基準(zhǔn)控制模塊43的預(yù)設(shè)占空比的低頻率控制信號生成具有相應(yīng)占空比的信號。信號放大模塊47用于對邏輯控制模塊46生成的具有相應(yīng)占空比的信號進(jìn)行放大。其中，振蕩器45的時鐘信號的上升沿產(chǎn)生上述具有相應(yīng)占空比的信號的上升沿，PWM控制模塊42的PWM控制信號或基準(zhǔn)控制模塊43的預(yù)設(shè)占空比的低頻率控制信號的下降沿產(chǎn)生上述具有相應(yīng)占空比的信號的下降沿。
[0025]本實施例中，首先溫度采集單元將當(dāng)前溫控電路的溫度采集后將采集的信號傳輸給信號處理單元，然后PWM電壓控制芯片根據(jù)信號電路處理后的信號輸出高速高精度的脈寬及頻率均可以調(diào)節(jié)的脈沖信號，然后根據(jù)脈沖信號轉(zhuǎn)換成TEC模塊的控制電壓，實現(xiàn)了高精度、高速度的TEC溫控電路。PWM控制芯片具有高精度及高反應(yīng)速度，根據(jù)信號處理單元處理后的信號輸出高速高精度的脈寬及頻率均可以調(diào)節(jié)的脈沖信號，此脈沖信號的脈寬控制精度高達(dá)16位，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了一般用單片機的定時器生成的8到12位的脈寬可調(diào)的脈沖信號。經(jīng)過實際測試整套電路可以將溫度控制在±0.05°C。
[0026]以上所述本實用新型的【具體實施方式】，并不構(gòu)成對本實用新型保護范圍的限定。任何根據(jù)本實用新型的技術(shù)構(gòu)思所做出的各種其他相應(yīng)的改變與變形，均應(yīng)包含在本實用新型權(quán)利要求的保護范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于PWM控制的TEC溫控電路，其特征在于，包括:提供供電的開關(guān)電源電路、溫度采集單元、信號處理單元、PWM控制芯片和TEC模塊；所述溫度采集單元用于采集TEC模塊的工作溫度，并將溫度信號輸出到所述信號處理單元；所述信號處理單元用于將溫度信號轉(zhuǎn)換為電信號，并將電信號輸出到所述PWM控制芯片；所述PWM控制芯片用于根據(jù)所述電信號調(diào)節(jié)所述TEC模塊的工作電壓； 其中，所述PWM控制芯片包括: 采樣模塊，用于對所述電信號進(jìn)行采樣； PWM控制模塊，用于進(jìn)行脈沖寬度調(diào)制控制以生成PWM控制信號； 基準(zhǔn)控制模塊，用于輸出預(yù)設(shè)占空比的低頻率控制信號； 比較模塊，用于判斷所述采樣模塊的采樣結(jié)果是否低于第一閾值或是否高于第二閾值，所述第一閾值小于所述第二閾值，若低于第一閾值則啟動PWM控制模塊，若高于第二閾值則啟動基準(zhǔn)控制模塊； 振蕩器，用于提供時鐘信號； 邏輯控制模塊，用于根據(jù)所述振蕩器的時鐘信號以及所述PWM控制模塊的PWM控制信號或基準(zhǔn)控制模塊的預(yù)設(shè)占空比的低頻率控制信號生成具有相應(yīng)占空比的信號； 信號放大模塊，用于對邏輯控制模塊生成的具有相應(yīng)占空比的信號進(jìn)行放大。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于PWM控制的TEC溫控電路，其特征在于，所述TEC模塊包括一個冷端以及一個與冷端相對的熱端。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于PWM控制的TEC溫控電路，其特征在于，所述熱端和所述冷端分別設(shè)有散熱機構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于PWM控制的TEC溫控電路，其特征在于，還包括過壓保護模塊，用于檢測所述TEC模塊的輸入電壓是否超過電壓閾值，如果超過所述電壓閾值則停止所述TEC模塊的工作。
【文檔編號】F25B49/00GK204128255SQ201420228222
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年5月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月6日
【發(fā)明者】楊林, 李曦, 胡嘯 申請人:武漢洛芙科技股份有限公司