專利名稱：基于熱電制冷器的溫度控制方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及熱電控制技術(shù)，尤其涉及一種基于熱電制冷器的溫度控制方法及裝置。
背景技術(shù)：
為了實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)在光纖上的傳輸，數(shù)據(jù)需要通過光纖收發(fā)器進(jìn)行電光轉(zhuǎn)換和光電轉(zhuǎn)換。其中，電光轉(zhuǎn)換是通過半導(dǎo)體激光器來完成的。
根據(jù)調(diào)制方式的不同，半導(dǎo)體激光器主要分為直接調(diào)制激光器和外調(diào)制激光器。
電吸收調(diào)制激光器(EML,Electro-absorption Modulated Laser)是外調(diào)制激光器中的一種，能夠更好的適應(yīng)長距離高速率的光傳輸。且由于其擁有較好的光譜特性、響應(yīng)速度快、功耗低等特點(diǎn)，在光通信領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛。
在使用中，電吸收調(diào)制激光器的中心波長、輸出功率等性能參數(shù)都受到電吸收調(diào)制激光器溫度的影響。所以，對電吸收調(diào)制激光器溫度的控制顯得尤其重要。其中，熱電制冷器(TEC, Thermoelectric Cooler)是電吸收調(diào)制激光器中調(diào)節(jié)溫度的部分,通過控制流過熱電制冷器的電流大小和方向就能控制電吸收調(diào)制激光器的溫度，從而穩(wěn)定電吸收調(diào)制激光器的輸出功率和中心波長。
而現(xiàn)有的大多數(shù)熱電制冷器的自動控制電路，由濾波電感和電容以及MOS管組成，并且由兩個脈寬調(diào)制(PWM，Pulse Width Modulation)信號來控制H橋的四個開關(guān)的通斷。
圖1是現(xiàn)有技術(shù)中基于熱電制冷器的溫度控制裝置的電路結(jié)構(gòu)示意圖。參見圖1，該裝置包括:第一 P型MOS管101、第二 P型MOS管102、電感器103、熱電制冷器104、電感器105、第一 N型MOS管106以及第二 N型MOS管107。其中，
輸入到第一 P型MOS管101的PWM信號和輸入到第一 N型MOS管106的PWM信號為同一路信號，設(shè)為第一路PWM信號。輸入到第二 P型MOS管102的PWM信號和輸入到第二 N型MOS管107的PWM信號為同一路信號，設(shè)為第二路PWM信號。
當(dāng)?shù)谝?P型MOS管101的柵極輸入的PWM信號為低電平信號、第二 P型MOS管102的柵極輸入的PWM信號為高電平信號、第一 N型MOS管106的柵極輸入的PWM信號為低電平信號以及第二 N型MOS管107的柵極輸入的PWM信號為高電平信號時，第一 P型MOS管101導(dǎo)通，第二 P型MOS管102截止，第一 N型MOS管106截止，第二 N型MOS管107導(dǎo)通，電流從電源Vcc流入第一 P型MOS管101，接著流過電感器103，然后流過熱電制冷器104，之后流過電感器105，隨后流過第二 N型MOS管107，最后流入地，此過程使得熱電制冷器進(jìn)行加熱。當(dāng)?shù)谝?P型MOS管101的柵極輸入的PWM信號為高電平信號、第二 P型MOS管102的柵極輸入的PWM信號為低電平信號、第一 N型MOS管106的柵極輸入的PWM信號為高電平信號以及第二 N型MOS管107的柵極輸入的PWM信號為低電平信號時，第一 P型MOS管101截止，第二 P型MOS管102導(dǎo)通，第一 N型MOS管106導(dǎo)通，第二 N型MOS管107截止，電流從電源Vcc流入第二 P型MOS管102，接著流過電感器105，然后流過熱電制冷器104，之后流過電感器103，隨后流過第一 N型MOS管106，最后流入地，此過程使得熱電制冷器進(jìn)行制冷。這樣，通過控制第一路PWM信號和第二路PWM信號，可以控制流經(jīng)熱電制冷器中電流的方向，使熱電制冷器進(jìn)行加熱或制冷，從而控制電吸收調(diào)制激光器中溫度在預(yù)先設(shè)置的溫度范圍內(nèi)。
由上述可知，目前的熱電制冷器，通過PWM信號控制流經(jīng)熱電制冷器中電流的方向進(jìn)行溫度控制，流經(jīng)熱電制冷器的電流較為恒定，不能調(diào)節(jié)流經(jīng)熱電制冷器的電流大小，使得溫度控制所需的時間較長，控制效率較低。例如，在初始加熱以及制冷時，需要增大流經(jīng)熱電制冷器的電流，以減少熱電制冷器加熱到預(yù)先設(shè)置的溫度所需的時間，從而更快地穩(wěn)定電吸收調(diào)制激光器的性能參數(shù)。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實(shí)施例提供一種基于熱電制冷器的溫度控制方法，降低溫度控制所需的時間、提升控制效率。
本發(fā)明的實(shí)施例還提供一種基于熱電制冷器的溫度控制裝置，降低溫度控制所需的時間、提升控制效率。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的一種基于熱電制冷器的溫度控制方法，該方法包括:
A，接收感測的電吸收調(diào)制激光器溫度，判斷接收的溫度是否小于預(yù)先設(shè)置的溫度閾值，如果小于，執(zhí)行步驟B，如果大于，執(zhí)行步驟C，如果等于，執(zhí)行步驟D ；
B，向直流轉(zhuǎn)換器輸出電壓降低信息，觸發(fā)調(diào)低與直流轉(zhuǎn)換器相連的電吸收調(diào)制激光器一端的電壓；
C，向直流轉(zhuǎn)換器輸出電壓升高信息，觸發(fā)升高與直流轉(zhuǎn)換器相連的電吸收調(diào)制激光器一端的電壓；
D，向直流轉(zhuǎn)換器輸出電壓默認(rèn)信息，觸發(fā)與直流轉(zhuǎn)換器相連的電吸收調(diào)制激光器一端的電壓調(diào)節(jié)到預(yù)先設(shè)置的默認(rèn)值。
其中，所述步驟B進(jìn)一步包括:
輸出第一觸發(fā)信息，在第一觸發(fā)信息為低電平時，驅(qū)動電流依序流經(jīng)P型MOS管、電感器、電吸收調(diào)制激光器以及直流轉(zhuǎn)換器，形成電流回路。
其中，所述步驟C進(jìn)一步包括:
輸出第二觸發(fā)信息，在第二觸發(fā)信息為高電平時，驅(qū)動電流依序流經(jīng)直流轉(zhuǎn)換器、電吸收調(diào)制激光器、電感器以及N型MOS管，形成電流回路。
其中，所述步驟D進(jìn)一步包括:
輸出第三觸發(fā)信息，在第三觸發(fā)信息為高電平時，驅(qū)動電流依序流經(jīng)直流轉(zhuǎn)換器、電吸收調(diào)制激光器、電感器以及N型MOS管，形成電流回路，在第三觸發(fā)信息為低電平時，驅(qū)動電流依序流經(jīng)P型MOS管、電感器、電吸收調(diào)制激光器以及直流轉(zhuǎn)換器，形成電流回路。
其中，所述溫度閾值包括:低溫閾值以及高溫閾值，所述步驟A為:
感測電吸收調(diào)制激光器的溫度，如果接收的溫度是否小于預(yù)先設(shè)置的低溫閾值，如果小于，執(zhí)行步驟B，如果接收的溫度大于高溫閾值，執(zhí)行步驟C，如果接收的溫度不小于預(yù)先設(shè)置的低溫閾值、且不大于預(yù)先設(shè)置的高溫閾值，執(zhí)行步驟D。
其中，所述第一觸發(fā)信息、第二觸發(fā)信息和第三觸發(fā)信息為PWM信號，第一觸發(fā)信息對應(yīng)的PWM信號的占空比小于0.5，第二觸發(fā)信息對應(yīng)的PWM信號的占空比大于0.5，第三觸發(fā)信息對應(yīng)的PWM信號的占空比等于0.5。
其中，所述第一觸發(fā)信息包括:第一 PWM信號以及第二 PWM信號，其中，微控制器將第一 PWM信號輸出至P型MOS管的柵極，將第二 PWM信號輸出至N型MOS管的柵極，在第一PWM信號處于低電平時，第二 PWM信號為低電平，在第一 PWM信號處于高電平且占空比小于0.5時，第二 PWM信號為高電平或低電平。
其中，所述第二觸發(fā)信息包括:第三PWM信號以及第四PWM信號，其中，微控制器將第三PWM信號輸出至P型MOS管的柵極，將第四PWM信號輸出至N型MOS管的柵極，在第四PWM信號處于高電平時，第三PWM信號為高電平；在第四PWM信號處于低電平且占空比大于0.5時，第三PWM信號為高電平或低電平。
一種基于熱電制冷器的溫度控制裝置，該裝置包括:電吸收調(diào)制激光器、直流轉(zhuǎn)換器、微控制器、P型MOS管、N型MOS管以及電感器，其中，
電吸收調(diào)制激光器，用于感測溫度，將感測得到的溫度信息輸出至微控制器；在電流通過電感器流進(jìn)時，產(chǎn)生熱量，在電流流出進(jìn)入電感器時，產(chǎn)生制冷量；
微控制器，用于接收溫度信息，判斷接收的溫度是否小于預(yù)先設(shè)置的溫度閾值，如果小于，向P型MOS管以及N型MOS管輸出第一觸發(fā)信息，向直流轉(zhuǎn)換器輸出電壓降低信息；如果大于，向P型MOS管以及N型MOS管輸出第二觸發(fā)信息，向直流轉(zhuǎn)換器輸出電壓升高信息；如果等于，向P型MOS管以及N型MOS管輸出第三觸發(fā)信息，向直流轉(zhuǎn)換器輸出電壓默認(rèn)信息；
P型MOS管，用于在接收的第一觸發(fā)信息或第三觸發(fā)信息為低電平時，切換至導(dǎo)通狀態(tài)，驅(qū)動電流依序流經(jīng)P型MOS管、電感器、電吸收調(diào)制激光器以及直流轉(zhuǎn)換器，形成電流回路；在接收的第二觸發(fā)信息或第三觸發(fā)信息為高電平時，切換至截止?fàn)顟B(tài)；
N型MOS管，用于在接收的第一觸發(fā)信息或第三觸發(fā)信息為低電平時，切換至截止?fàn)顟B(tài)；在接收的第二觸發(fā)信息或第三觸發(fā)信息為高電平時，切換至導(dǎo)通狀態(tài)，驅(qū)動電流依序流經(jīng)直流轉(zhuǎn)換器、電吸收調(diào)制激光器、電感器以及N型MOS管，形成電流回路；
直流轉(zhuǎn)換器，用于接收電壓降低信息，調(diào)低與直流轉(zhuǎn)換器相連的電吸收調(diào)制激光器一端的電壓；接收電壓升高信息，調(diào)高與直流轉(zhuǎn)換器相連的電吸收調(diào)制激光器一端的電壓；接收電壓默認(rèn)信息，將與直流轉(zhuǎn)換器相連的電吸收調(diào)制激光器一端的電壓調(diào)節(jié)到預(yù)先設(shè)置的默認(rèn)值；
電感器，用于對流經(jīng)的電流進(jìn)行濾波。
較佳地，所述P型MOS管的柵極與微控制器相連，漏極與工作電壓相連，源極與電感器的一端相連；N型MOS管的柵極與微控制器相連，漏極接地，源極與電感器的一端相連。
較佳地，所述電吸收調(diào)制激光器包括:熱電制冷器、熱敏電阻以及電阻，其中，
熱電制冷器的一端與電感器的另一端相連，另一端與直流轉(zhuǎn)換器相連，在電流通過電感器流進(jìn)時，產(chǎn)生熱量，在電流流出進(jìn)入電感器時，產(chǎn)生制冷量；
熱敏電阻的一端接地，另一端分別與用于分壓的電阻的一端以及微控制器相連；電阻的另一端與第二工作電壓相連；
熱敏電阻感測熱電制冷器的溫度，將感測得到的溫度信息輸出至微控制器。
較佳地，所述電吸收調(diào)制激光器包括:熱電制冷器以及溫度傳感器，其中，
熱電制冷器的一端與電感器的另一端相連，另一端與直流轉(zhuǎn)換器相連，在電流通過電感器流進(jìn)時，產(chǎn)生熱量，在電流流出進(jìn)入電感器時，產(chǎn)生制冷量；
溫度傳感器感測熱電制冷器的溫度，將感測得到的溫度信息輸出至微控制器。
較佳地，所述溫度閾值包括:低溫閾值以及高溫閾值，
所述微控制器，用于接收溫度信息，如果接收的溫度小于預(yù)先設(shè)置的低溫閾值，向P型MOS管以及N型MOS管輸出第一觸發(fā)信息，向直流轉(zhuǎn)換器輸出電壓降低信息；如果接收的溫度大于預(yù)先設(shè)置的高溫閾值，向P型MOS管以及N型MOS管輸出第二觸發(fā)信息，向直流轉(zhuǎn)換器輸出電壓升高信息；如果接收的溫度不小于預(yù)先設(shè)置的低溫閾值、且不大于預(yù)先設(shè)置的高溫閾值，向P型MOS管以及N型MOS管輸出第三觸發(fā)信息，向直流轉(zhuǎn)換器輸出電壓默認(rèn)信息。
較佳地，所述第一觸發(fā)信息、第二觸發(fā)信息和第三觸發(fā)信息為PWM信號，第一觸發(fā)信息對應(yīng)的PWM信號的占空比小于0.5，第二觸發(fā)信息對應(yīng)的PWM信號的占空比大于0.5，第三觸發(fā)信息對應(yīng)的PWM信號的占空比等于0.5。
由上述技術(shù)方案可見，本發(fā)明實(shí)施例提供的一種基于熱電制冷器的溫度控制方法及裝置。A，接收感測的電吸收調(diào)制激光器溫度，判斷接收的溫度是否小于預(yù)先設(shè)置的溫度閾值，如果小于，執(zhí)行步驟B，如果大于，執(zhí)行步驟C，如果等于，執(zhí)行步驟D ；B,向直流轉(zhuǎn)換器輸出電壓降低信息，觸發(fā)調(diào)低與直流轉(zhuǎn)換器相連的電吸收調(diào)制激光器一端的電壓；C，向直流轉(zhuǎn)換器輸出電壓升高信息，觸發(fā)升高與直流轉(zhuǎn)換器相連的電吸收調(diào)制激光器一端的電壓；D，向直流轉(zhuǎn)換器輸出電壓默認(rèn)信息，觸發(fā)與直流轉(zhuǎn)換器相連的電吸收調(diào)制激光器一端的電壓調(diào)節(jié)到預(yù)先設(shè)置的默認(rèn)值。這樣，通過增加直流轉(zhuǎn)換器以和原來的脈寬調(diào)制信號共同控制熱電制冷器的電流大小和方向，降低了溫度控制所需的時間、提升了控制效率，提高了控制精度。


為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，以下將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹。顯而易見地，以下描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言，還可以根據(jù)這些附圖所示實(shí)施例得到其它的實(shí)施例及其附圖。
圖1是現(xiàn)有技術(shù)中熱電制冷器的溫度控制裝置的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本發(fā)明基于熱電制冷器的溫度控制裝置的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為本發(fā)明基于熱電制冷器的溫度控制方法流程示意圖。
具體實(shí)施方式
以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明各實(shí)施例的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所得到的所有其它實(shí)施例，都屬于本發(fā)明所保護(hù)的范圍。
本發(fā)明提出一種基于熱電制冷器的溫度控制裝置，和現(xiàn)有技術(shù)中只通過控制PWM信號來控制熱電制冷器的電流方向的裝置相比，本發(fā)明通過增加直流轉(zhuǎn)換器(DC/DC)，從而和輸出的PWM信號相互配合共同控制熱電制冷器的電流方向和大小，使得溫度控制精度更聞。
圖2是本發(fā)明基于熱電制冷器的溫度控制裝置的電路結(jié)構(gòu)示意圖。參見圖2，該裝置包括:電吸收調(diào)制激光器205、直流轉(zhuǎn)換器204、微控制器(MCU，Micro Control Unit)201、P型MOS管202、N型MOS管203、以及電感器208，其中，
在本實(shí)施例中，設(shè)熱電制冷器206和電感器208相連的一端為輸入端，和直流轉(zhuǎn)換器204相連的另一端為輸出端。其中，電流從熱電制冷器206的輸入端正向流入時,熱電制冷器206處于加熱狀態(tài)；電流從熱電制冷器206的輸出端反向流入時，熱電制冷器206處于制冷狀態(tài)。熱電制冷器206通過制冷或制熱來改變電吸收調(diào)制激光器205的溫度，且熱電制冷器206總是處于一個動態(tài)平衡的狀態(tài)。熱敏電阻207用于感受電吸收調(diào)制激光器205的溫度，并將其感受到的溫度值以電壓信號的形式通過微控制器201的輸入端(即模數(shù)轉(zhuǎn)換(A/D)接口)輸入到微控制器201內(nèi)部的模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC,Analog-to_Digital Converter)。
電吸收調(diào)制激光器205，用于感測溫度，將感測得到的溫度信息輸出至微控制器201 ;在電流通過電感器208流進(jìn)時，產(chǎn)生熱量，在電流流出進(jìn)入電感器208時，產(chǎn)生制冷量;
微控制器201，用于接收溫度信息，判斷接收的溫度是否小于預(yù)先設(shè)置的溫度閾值，如果小于，向P型MOS管202以及N型MOS管203輸出第一觸發(fā)信息，向直流轉(zhuǎn)換器204輸出電壓降低信息；如果大于，向P型MOS管202以及N型MOS管203輸出第二觸發(fā)信息，向直流轉(zhuǎn)換器204輸出電壓升高信息；如果等于，向P型MOS管202以及N型MOS管203輸出第三觸發(fā)信息，向直流轉(zhuǎn)換器204輸出電壓默認(rèn)信息；
P型MOS管202，用于在接收的第一觸發(fā)信息或第三觸發(fā)信息為低電平時，切換至導(dǎo)通狀態(tài)，驅(qū)動電流依序流經(jīng)P型MOS管202、電感器208、電吸收調(diào)制激光器205以及直流轉(zhuǎn)換器204，形成電流回路；在接收的第二觸發(fā)信息或第三觸發(fā)信息為高電平時，切換至截止?fàn)顟B(tài)；
本發(fā)明實(shí)施例中，在P型MOS管202導(dǎo)通時，直流轉(zhuǎn)換器204內(nèi)設(shè)置有置地端，P型MOS管202、電感器208、電吸收調(diào)制激光器205以及直流轉(zhuǎn)換器204內(nèi)設(shè)置的置地端形成電流回路。
N型MOS管203，用于在接收的第一觸發(fā)信息或第三觸發(fā)信息為低電平時，切換至截止?fàn)顟B(tài)；在接收的第二觸發(fā)信息或第三觸發(fā)信息為高電平時，切換至導(dǎo)通狀態(tài)，驅(qū)動電流依序流經(jīng)直流轉(zhuǎn)換器204、電吸收調(diào)制激光器205、電感器208以及N型MOS管203，形成電流回路；
直流轉(zhuǎn)換器204，用于接收電壓降低信息，調(diào)低與直流轉(zhuǎn)換器204相連的電吸收調(diào)制激光器205 —端的電壓；接收電壓升高信息，調(diào)高與直流轉(zhuǎn)換器204相連的電吸收調(diào)制激光器205 —端的電壓；接收電壓默認(rèn)信息，將與直流轉(zhuǎn)換器204相連的電吸收調(diào)制激光器205 一端的電壓調(diào)節(jié)到預(yù)先設(shè)置的默認(rèn)值；
本發(fā)明實(shí)施例中，在電吸收調(diào)制激光器205小于預(yù)先設(shè)置的溫度閾值時，調(diào)低與直流轉(zhuǎn)換器204相連的電吸收調(diào)制激光器205 —端的電壓，由于P型MOS管202的工作電壓恒定，使得電吸收調(diào)制激光器205兩端的電壓差增大，從而使得由P型MOS管202流經(jīng)電吸收調(diào)制激光器205的電流增大，產(chǎn)生的熱量多，使得溫度控制所需的時間縮短，從而提升了控制效率；而在電吸收調(diào)制激光器205大于預(yù)先設(shè)置的溫度閾值時，由直流轉(zhuǎn)換器204提供電吸收調(diào)制激光器205的工作電壓，通過調(diào)高與直流轉(zhuǎn)換器204相連的電吸收調(diào)制激光器205 —端的電壓，使得電吸收調(diào)制激光器205兩端的電壓差增大，從而使得由直流轉(zhuǎn)換器204流經(jīng)電吸收調(diào)制激光器205的電流增大，產(chǎn)生的制冷量多，使得達(dá)到溫度控制所需的時間縮短，從而也提升了控制效率。
電感器208，用于對流經(jīng)的電流進(jìn)行濾波。
本發(fā)明實(shí)施例中，P型MOS管202的柵極與微控制器201相連，漏極與工作電壓(Vccl)相連，源極與電感器208的一端相連小型MOS管203的柵極與微控制器201相連，漏極接地，源極與電感器208的一端相連。
較佳地，第一觸發(fā)信息、第二觸發(fā)信息和第三觸發(fā)信息為PWM信號。其中，第一觸發(fā)信息對應(yīng)的PWM信號的占空比小于0.5，以使得電吸收調(diào)制激光器205的加熱時間超過制冷時間，使電吸收調(diào)制激光器205的溫度升高；第二觸發(fā)信息對應(yīng)的PWM信號的占空比大于0.5，以使得電吸收調(diào)制激光器205的制冷時間超過加熱時間，使電吸收調(diào)制激光器205的溫度降低；第三觸發(fā)信息對應(yīng)的PWM信號的占空比等于0.5，以使得電吸收調(diào)制激光器205的加熱時間與制冷時間相均衡，使電吸收調(diào)制激光器205的溫度維持在預(yù)先設(shè)置的溫度范圍內(nèi)。
當(dāng)然，實(shí)際應(yīng)用中，第一觸發(fā)信息以及第二觸發(fā)信息中，也可以包括不同的PWM信號。例如，第一觸發(fā)信息包括第一 PWM信號以及第二 PWM信號，其中，微控制器201將第一PWM信號輸出至P型MOS管202的柵極，將第二 PWM信號輸出至N型MOS管203的柵極，在第一 PWM信號處于低電平時，第二 PWM信號為低電平，在第一 PWM信號處于高電平時，第二PWM信號可以為高電平，也可以為低電平。也就是說，在對電吸收調(diào)制激光器205進(jìn)行升溫時，在P型MOS管202導(dǎo)通時，必須保證N型MOS管203截止。而在P型MOS管202截止時，N型MOS管203可以截止，使電吸收調(diào)制激光器205處于空閑狀態(tài)，也可以導(dǎo)通，對電吸收調(diào)制激光器205進(jìn)行制冷，但制冷時間需小于加熱時間。
其中，
電吸收調(diào)制激光器105包括:熱電制冷器206、熱敏電阻207以及電阻209，其中，
熱電制冷器的一端206與電感器208的另一端相連，另一端與直流轉(zhuǎn)換器204相連，在電流通過電感器208流進(jìn)時，產(chǎn)生熱量，在電流流出進(jìn)入電感器208時，產(chǎn)生制冷量；
熱敏電阻207的一端接地，另一端分別與電阻209的一端以及微控制器201相連；電阻209的另一端與第二工作電壓(Vcc2)相連，電阻209用于分壓；
熱敏電阻207感測熱電制冷器206的溫度，將感測得到的溫度信息輸出至微控制器 201。
本發(fā)明實(shí)施例中，熱敏電阻207以及電阻209組成溫度感測電路，由于熱敏電阻207的熱敏特性，在熱電制冷器206的溫度發(fā)生變化時，熱敏電阻207的電阻特性相應(yīng)發(fā)生變化，使得溫度感測電路的電流或熱敏電阻207上的電壓降變化。這樣，通過預(yù)先設(shè)置該熱敏電阻與溫度的映射關(guān)系，從而可以根據(jù)溫度感測電路的電流或熱敏電阻207上的電壓降變化值以及預(yù)先設(shè)置的映射關(guān)系，可以獲取熱電制冷器206的溫度信息。
當(dāng)然，實(shí)際應(yīng)用中，也可以通過溫度傳感器直接獲取熱電制冷器206的溫度信息，電吸收調(diào)制激光器105也可以包括:熱電制冷器以及溫度傳感器，其中，
熱電制冷器的一端206與電感器208的另一端相連，另一端與直流轉(zhuǎn)換器204相連，在電流通過電感器208流進(jìn)時，產(chǎn)生熱量，在電流流出進(jìn)入電感器208時，產(chǎn)生制冷量；
溫度傳感器感測熱電制冷器206的溫度，將感測得到的溫度信息輸出至微控制器201。
進(jìn)一步地，溫度傳感器也可以設(shè)置在微控制器中。
較佳地，本發(fā)明實(shí)施例中，預(yù)先設(shè)置的溫度閾值還可以是多個數(shù)值，例如，包括:低溫閾值以及高溫閾值。相應(yīng)地，
微控制器201，用于接收溫度信息，如果接收的溫度小于預(yù)先設(shè)置的低溫閾值，向P型MOS管202以及N型MOS管203輸出第一觸發(fā)信息，向直流轉(zhuǎn)換器204輸出電壓降低信息；如果接收的溫度大于預(yù)先設(shè)置的高溫閾值，向P型MOS管202以及N型MOS管203輸出第二觸發(fā)信息，向直流轉(zhuǎn)換器204輸出電壓升高信息；如果接收的溫度不小于預(yù)先設(shè)置的低溫閾值、且不大于預(yù)先設(shè)置的高溫閾值，向P型MOS管202以及N型MOS管203輸出第三觸發(fā)信息，向直流轉(zhuǎn)換器204輸出電壓默認(rèn)信息。
當(dāng)然，實(shí)際應(yīng)用中，溫度閾值也可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行設(shè)置并實(shí)現(xiàn)多級溫度控制，使得電吸收調(diào)制激光器205的溫度更為穩(wěn)定，控制精度更高、控制效率更好。
本發(fā)明實(shí)施例中，當(dāng)溫度值小于預(yù)先設(shè)置的溫度閾值時，在調(diào)節(jié)的初始階段，微控制器201控制其第一輸出端和第二輸出端同時輸出PWM的低電平信號，從而使得P型MOS管202導(dǎo)通，N型MOS管203截止，電流從第一電源Vccl流入P型MOS管202，再流入電感器208，接著流入熱電制冷器206，最終流入直流轉(zhuǎn)換器204的內(nèi)部接地點(diǎn)。其中，微控制器201的第一輸出端和第二輸出端輸出的PWM信號為同一路PWM信號。與此同時，微控制器201通過其第三輸出端(即兩線式串行總線(I2C)端口)控制直流轉(zhuǎn)換器204的輸出電壓，從而當(dāng)熱電制冷器206輸入端的電壓不變時，減小直流轉(zhuǎn)換器204的輸出電壓，增大熱電制冷器206兩端的壓差，從而使得流過熱電制冷器206的電流變大，以加快熱電制冷器206的加熱速度。隨著熱電制冷器206的加熱溫度逐漸接近預(yù)先設(shè)置的溫度閾值，微控制器201通過其第一輸出端和第二輸出端控制輸出的PWM信號的占空比逐漸增大，直至接近50%，從而使得P型MOS管202的導(dǎo)通時間逐漸變短，N型MOS管203的導(dǎo)通時間逐漸變長，由此，熱電制冷器處于加熱狀態(tài)的時間變短。與此同時，微控制器201通過其第三輸出端控制直流轉(zhuǎn)換器204輸出的電壓逐漸增大，使得熱電制冷器206兩端的壓差逐漸變小，流過熱電制冷器206的電流逐漸變小，從而減緩熱電制冷器206的加熱速度，使得熱電制冷器206的溫度值逐漸接近并維持在預(yù)先設(shè)置的溫度閾值。
當(dāng)溫度值大于預(yù)先設(shè)置的溫度閾值時，微控制器201控制其第一輸出端和第二輸出端同時輸出PWM的高電平信號，從而使得P型MOS管202截止，N型MOS管203導(dǎo)通，電流從直流轉(zhuǎn)換器204的內(nèi)部電源流入熱電制冷器206，再流過電感器208，之后流過N型MOS管203，最終流入地。與此同時，微控制器201通過其第三輸出端控制直流轉(zhuǎn)換器204的輸出電壓，從而在熱電制冷器206輸入端電壓不變的情況下，使直流轉(zhuǎn)換器204輸出的電壓變大，導(dǎo)致熱電制冷器206兩端壓差變大，使得流過熱電制冷器206的電流變大，從而加快熱電制冷器206的制冷速度。隨著熱電制冷器206的制冷溫度逐漸接近標(biāo)準(zhǔn)溫度值時，微控制器201通過其第一輸出端和第二輸出端控制輸出的PWM信號的占空比逐漸減小，直至接近50%，N型MOS管203的導(dǎo)通時間逐漸變短，P型MOS管202的導(dǎo)通時間逐漸變長，從而使得熱電制冷器206的制冷時間變短。與此同時，微控制器201通過其第三輸出端控制直流轉(zhuǎn)換器204的輸出電壓逐漸減小，熱電制冷器206兩端的壓差逐漸變小，流過熱電制冷器206的電流逐漸變小，熱電制冷器206的制冷速度逐漸減慢，使得熱電制冷器206的溫度值逐漸接近并維持在預(yù)先設(shè)置的溫度閾值。
較佳地，本實(shí)施例中選用了 IObit的P麗信號進(jìn)行輸出。
較佳地，本實(shí)施例中在微控制器中，選用12bit精度的模數(shù)轉(zhuǎn)換器對電吸收調(diào)制激光器105采集的溫度信息進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。
除此之外，如果本發(fā)明中需要更高精度的控制，可以通過選用更高精度的直流轉(zhuǎn)換器、PWM信號以及模數(shù)轉(zhuǎn)換器來滿足要求。
圖3為本發(fā)明基于熱電制冷器的溫度控制方法流程示意圖。參見圖3，該流程包括:
步驟301，接收感測的電吸收調(diào)制激光器溫度，判斷接收的溫度是否小于預(yù)先設(shè)置的溫度閾值，如果小于，執(zhí)行步驟302，如果大于，執(zhí)行步驟303，如果等于，執(zhí)行步驟304 ；
本步驟中，溫度閾值包括:低溫閾值以及高溫閾值，則步驟301為:
感測電吸收調(diào)制激光器的溫度，如果接收的溫度是否小于預(yù)先設(shè)置的低溫閾值，如果小于，執(zhí)行步驟302，如果接收的溫度大于高溫閾值，執(zhí)行步驟303，如果接收的溫度不小于預(yù)先設(shè)置的低溫閾值、且不大于預(yù)先設(shè)置的高溫閾值，執(zhí)行步驟304。
步驟302，向直流轉(zhuǎn)換器輸出電壓降低信息，觸發(fā)調(diào)低與直流轉(zhuǎn)換器相連的電吸收調(diào)制激光器一端的電壓；
本步驟還可以進(jìn)一步包括:
輸出第一觸發(fā)信息，在第一觸發(fā)信息為低電平時，驅(qū)動電流依序流經(jīng)P型MOS管、電感器、電吸收調(diào)制激光器以及直流轉(zhuǎn)換器，形成電流回路。
本發(fā)明實(shí)施例中，直流轉(zhuǎn)換器內(nèi)置有接地端，P型MOS管接入工作電壓，在第一觸發(fā)信息為低電平時，P型MOS管導(dǎo)通，P型MOS管、電感器、電吸收調(diào)制激光器以及直流轉(zhuǎn)換器內(nèi)置的接地端形成電流回路，電流通過電感器流進(jìn)電吸收調(diào)制激光器，產(chǎn)生熱量；同時，調(diào)低與直流轉(zhuǎn)換器相連的電吸收調(diào)制激光器一端的電壓，使得電吸收調(diào)制激光器兩端的電壓差增大，產(chǎn)生熱量的速率更快。
步驟303，向直流轉(zhuǎn)換器輸出電壓升高信息，觸發(fā)升高與直流轉(zhuǎn)換器相連的電吸收調(diào)制激光器一端的電壓；
本步驟還可以進(jìn)一步包括:
輸出第二觸發(fā)信息，在第二觸發(fā)信息為高電平時，驅(qū)動電流依序流經(jīng)直流轉(zhuǎn)換器、電吸收調(diào)制激光器、電感器以及N型MOS管，形成電流回路。
本發(fā)明實(shí)施例中，直流轉(zhuǎn)換器作為電源，N型MOS管的源極接地，在第二觸發(fā)信息為高電平時，N型MOS管導(dǎo)通，電流從直流轉(zhuǎn)換器流出，依序流經(jīng)電吸收調(diào)制激光器、電感器以及N型MOS管，經(jīng)N型MOS管的源極流入地，電流通過直流轉(zhuǎn)換器流進(jìn)電吸收調(diào)制激光器，產(chǎn)生制冷量；同時，升高與直流轉(zhuǎn)換器相連的電吸收調(diào)制激光器一端的電壓，使得電吸收調(diào)制激光器兩端的電壓差增大，產(chǎn)生制冷量的速率更快。
步驟304，向直流轉(zhuǎn)換器輸出電壓默認(rèn)信息，觸發(fā)與直流轉(zhuǎn)換器相連的電吸收調(diào)制激光器一端的電壓調(diào)節(jié)到預(yù)先設(shè)置的默認(rèn)值。
本步驟還可以進(jìn)一步包括:
輸出第三觸發(fā)信息，在第三觸發(fā)信息為高電平時，驅(qū)動電流依序流經(jīng)直流轉(zhuǎn)換器、電吸收調(diào)制激光器、電感器以及N型MOS管，形成電流回路，在第三觸發(fā)信息為低電平時，驅(qū)動電流依序流經(jīng)P型MOS管、電感器、電吸收調(diào)制激光器以及直流轉(zhuǎn)換器，形成電流回路。
本發(fā)明實(shí)施例中，電吸收調(diào)制激光器在第三觸發(fā)信息的作用下，在加熱及制冷之間進(jìn)行循環(huán)，從而保持電吸收調(diào)制激光器的溫度在預(yù)先設(shè)置的溫度范圍內(nèi)。
較佳地，第一觸發(fā)信息、第二觸發(fā)信息和第三觸發(fā)信息為PWM信號。其中，第一觸發(fā)信息對應(yīng)的PWM信號的占空比小于0.5，以使得電吸收調(diào)制激光器的加熱時間超過制冷時間，使電吸收調(diào)制激光器的溫度升高；第二觸發(fā)信息對應(yīng)的PWM信號的占空比大于0.5，以使得電吸收調(diào)制激光器的制冷時間超過加熱時間，使電吸收調(diào)制激光器的溫度降低；第三觸發(fā)信息對應(yīng)的PWM信號的占空比等于0.5，以使得電吸收調(diào)制激光器的加熱時間與制冷時間相均衡，使電吸收調(diào)制激光器的溫度維持在預(yù)先設(shè)置的溫度范圍內(nèi)。
當(dāng)然，第一觸發(fā)信息還可以包括:第一PWM信號以及第二PWM信號，其中，微控制器將第一 PWM信號輸出至P型MOS管的柵極，將第二 PWM信號輸出至N型MOS管的柵極，在第一 PWM信號處于低電平時，第二 PWM信號為低電平，在第一 PWM信號處于高電平時，第二 PWM信號可以為高電平，也可以為低電平。其中，如果第一 PWM信號處于高電平時，第二 PWM信號為高電平，則第一 PWM信號的占空比小于0.5。
第二觸發(fā)信息還可以包括:第三PWM信號以及第四PWM信號，其中，微控制器將第三PWM信號輸出至P型MOS管的柵極，將第四PWM信號輸出至N型MOS管的柵極，在第四PWM信號處于高電平時，第三PWM信號為高電平；在第四PWM信號處于低電平時，第三PWM信號可以為高電平，也可以為低電平。其中，如果第四PWM信號處于低電平時，第三PWM信號為低電平，則第四PWM信號的占空比大于0.5。
進(jìn)一步地，在加熱過程中，微控制器可以逐漸增大輸出的PWM信號的占空比，并逐漸升高與直流轉(zhuǎn)換器相連的電吸收調(diào)制激光器一端的電壓；而在制冷過程中，微控制器可以逐漸減小輸出的PWM信號的占空比，并逐漸減小與直流轉(zhuǎn)換器相連的電吸收調(diào)制激光器一端的電壓。
顯然，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明進(jìn)行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若對本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也包含這些改動和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種基于熱電制冷器的溫度控制方法，該方法包括: A，接收感測的電吸收調(diào)制激光器溫度，判斷接收的溫度是否小于預(yù)先設(shè)置的溫度閾值，如果小于，執(zhí)行步驟B，如果大于，執(zhí)行步驟C，如果等于，執(zhí)行步驟D ； B，向直流轉(zhuǎn)換器輸出電壓降低信息，觸發(fā)調(diào)低與直流轉(zhuǎn)換器相連的電吸收調(diào)制激光器一端的電壓； C，向直流轉(zhuǎn)換器輸出電壓 升高信息，觸發(fā)升高與直流轉(zhuǎn)換器相連的電吸收調(diào)制激光器一端的電壓； D，向直流轉(zhuǎn)換器輸出電壓默認(rèn)信息，觸發(fā)與直流轉(zhuǎn)換器相連的電吸收調(diào)制激光器一端的電壓調(diào)節(jié)到預(yù)先設(shè)置的默認(rèn)值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述步驟B進(jìn)一步包括: 輸出第一觸發(fā)信息，在第一觸發(fā)信息為低電平時，驅(qū)動電流依序流經(jīng)P型MOS管、電感器、電吸收調(diào)制激光器以及直流轉(zhuǎn)換器，形成電流回路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述步驟C進(jìn)一步包括: 輸出第二觸發(fā)信息，在第二觸發(fā)信息為高電平時，驅(qū)動電流依序流經(jīng)直流轉(zhuǎn)換器、電吸收調(diào)制激光器、電感器以及N型MOS管，形成電流回路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述步驟D進(jìn)一步包括: 輸出第三觸發(fā)信息，在第三觸發(fā)信息為高電平時，驅(qū)動電流依序流經(jīng)直流轉(zhuǎn)換器、電吸收調(diào)制激光器、電感器以及N型MOS管，形成電流回路，在第三觸發(fā)信息為低電平時，驅(qū)動電流依序流經(jīng)P型MOS管、電感器、電吸收調(diào)制激光器以及直流轉(zhuǎn)換器，形成電流回路。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述溫度閾值包括:低溫閾值以及高溫閾值，所述步驟A為: 感測電吸收調(diào)制激光器的溫度，如果接收的溫度是否小于預(yù)先設(shè)置的低溫閾值，如果小于，執(zhí)行步驟B，如果接收的溫度大于高溫閾值，執(zhí)行步驟C，如果接收的溫度不小于預(yù)先設(shè)置的低溫閾值、且不大于預(yù)先設(shè)置的高溫閾值，執(zhí)行步驟D。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述第一觸發(fā)信息、第二觸發(fā)信息和第三觸發(fā)信息為PWM信號，第一觸發(fā)信息對應(yīng)的PWM信號的占空比小于0.5，第二觸發(fā)信息對應(yīng)的PWM信號的占空比大于0.5，第三觸發(fā)信息對應(yīng)的PWM信號的占空比等于0.5。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述第一觸發(fā)信息包括:第一PWM信號以及第二PWM信號，其中，微控制器將第一 PWM信號輸出至P型MOS管的柵極，將第二 PWM信號輸出至N型MOS管的柵極，在第一 PWM信號處于低電平時，第二 PWM信號為低電平，在第一 PWM信號處于高電平且占空比小于0.5時，第二 PWM信號為高電平或低電平。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述第二觸發(fā)信息包括:第三PWM信號以及第四PWM信號，其中，微控制器將第三PWM信號輸出至P型MOS管的柵極，將第四PWM信號輸出至N型MOS管的柵極，在第四PWM信號處于高電平時，第三PWM信號為高電平；在第四PWM信號處于低電平且占空比大于0.5時，第三PWM信號為高電平或低電平。
9.一種基于熱電制冷器的溫度控制裝置，其特征在于，該裝置包括:電吸收調(diào)制激光器、直流轉(zhuǎn)換器、微控制器、P型MOS管、N型MOS管以及電感器，其中， 電吸收調(diào)制激光器，用于感測溫度，將感測得到的溫度信息輸出至微控制器；在電流通過電感器流進(jìn)時，產(chǎn)生熱量，在電流流出進(jìn)入電感器時，產(chǎn)生制冷量；微控制器，用于接收溫度信息，判斷接收的溫度是否小于預(yù)先設(shè)置的溫度閾值，如果小于，向P型MOS管以及N型MOS管輸出第一觸發(fā)信息，向直流轉(zhuǎn)換器輸出電壓降低信息；如果大于，向P型MOS管以及N型MOS管輸出第二觸發(fā)信息，向直流轉(zhuǎn)換器輸出電壓升高信息；如果等于，向P型MOS管以及N型MOS管輸出第三觸發(fā)信息，向直流轉(zhuǎn)換器輸出電壓默認(rèn)信息； P型MOS管，用于在接收的第一觸發(fā)信息或第三觸發(fā)信息為低電平時，切換至導(dǎo)通狀態(tài)，驅(qū)動電流依序流經(jīng)P型MOS管、電感器、電吸收調(diào)制激光器以及直流轉(zhuǎn)換器，形成電流回路；在接收的第二觸發(fā)信息或第三觸發(fā)信息為高電平時，切換至截止?fàn)顟B(tài)； N型MOS管，用于在接收的第一觸發(fā)信息或第三觸發(fā)信息為低電平時，切換至截止?fàn)顟B(tài)；在接收的第二觸發(fā)信息或第三觸發(fā)信息為高電平時，切換至導(dǎo)通狀態(tài)，驅(qū)動電流依序流經(jīng)直流轉(zhuǎn)換器、電吸收調(diào)制激光器、電感器以及N型MOS管，形成電流回路； 直流轉(zhuǎn)換器，用于接收電壓降低信息，調(diào)低與直流轉(zhuǎn)換器相連的電吸收調(diào)制激光器一端的電壓；接收電壓升高信息，調(diào)高與直流轉(zhuǎn)換器相連的電吸收調(diào)制激光器一端的電壓；接收電壓默認(rèn)信息，將與直流轉(zhuǎn)換器相連的電吸收調(diào)制激光器一端的電壓調(diào)節(jié)到預(yù)先設(shè)置的默認(rèn)值； 電感器，用于對流經(jīng)的電流進(jìn)行濾波。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，所述P型MOS管的柵極與微控制器相連，漏極與工作電壓相連，源極與電感器的一端相連#型MOS管的柵極與微控制器相連，漏極接地，源極與電感器的一 端相連。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于熱電制冷器的溫度控制方法及裝置。該方法包括A，接收感測的電吸收調(diào)制激光器溫度，判斷接收的溫度是否小于預(yù)先設(shè)置的溫度閾值，如果小于，執(zhí)行步驟B，如果大于，執(zhí)行步驟C，如果等于，執(zhí)行步驟D；B，向直流轉(zhuǎn)換器輸出電壓降低信息，觸發(fā)調(diào)低與直流轉(zhuǎn)換器相連的電吸收調(diào)制激光器一端的電壓；C，向直流轉(zhuǎn)換器輸出電壓升高信息，觸發(fā)升高與直流轉(zhuǎn)換器相連的電吸收調(diào)制激光器一端的電壓；D，向直流轉(zhuǎn)換器輸出電壓默認(rèn)信息，觸發(fā)與直流轉(zhuǎn)換器相連的電吸收調(diào)制激光器一端的電壓調(diào)節(jié)到預(yù)先設(shè)置的默認(rèn)值。應(yīng)用本發(fā)明，可以降低溫度控制所需時間、提升控制效率。
文檔編號H01S5/024GK103208736SQ20131008722
公開日2013年7月17日 申請日期2013年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月18日
發(fā)明者胥嫏 申請人:青島海信寬帶多媒體技術(shù)有限公司