一种双向TEC自动高精度温度控制电路制造技术

本发明专利技术涉及一种温度控制电路，属于激光设备领域，具体涉及一种双向TEC自动高精度温度控制电路。包括：NTC测温电路，与激光器相连，用于测量激光器温度并将测量数据送至单片机；单片机，用于接收NTC测温电路测量得到的温度数据并通过H桥电路和DAC恒流电路控制TEC热能转换器工作；激光器，与TEC热能转转换器相连；因此，本发明专利技术具有如下优点：在输出功率稳定性要求较高的情况下，功率波动较小，能更好地保护激光器以及延长激光器的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种温度控制电路，属于激光设备领域，具体涉及一种双向TEC自动高精度温度控制电路。
技术介绍
作为应用于激光设备的核心部件，为达到保护激光器以及延长激光器的使用寿命的目的，激光器的工作和储存环境都有严格的温度要求。此外激光器的输出功率受温度波动影响较大，为使激光器工作时达到可靠稳定的功率输出，设计此高精度双向自动温度控制电路，提高系统性能的稳定可靠性。
技术实现思路
本专利技术主要是解决现有技术所存在的温度极其敏感型激光器，在输出功率稳定性要求较高的情况下，传统的单向TEC制冷温控出现的功率波动较大的问题，提供了一种双向TEC自动高精度温度控制电路，该电路能更好地保护激光器以及延长激光器的使用寿命。本专利技术的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种双向TEC自动高精度温度控制电路，包括：NTC测温电路，与激光器相连，用于测量激光器温度并将测量数据送至单片机；单片机，用于接收NTC测温电路测量得到的温度数据并通过H桥电路和DAC恒流电路控制TEC热能转换器工作；激光器，与TEC热能转转换器相连；其中，所述H桥电路包括：一H桥翻转控制电路，用于控制H桥电路翻转，具体包括：运放U1，其同向输入端分别连接R5、电容C3，电阻R4，所述电容C3和电阻R5并联后接地，所述电阻R4与电源VCC相连；其反向输入端通过电阻R2与单片机I/O口相连；其输出端连接电阻R1，电阻R30，电容C2，所述电容C2接地，所述电阻R1与运放U1的反向输入端相连；其正极与电源VCC相连并通过电容C1接地，其负级接地；一H桥受控电路，受控于所述H桥翻转控制电路，具体包括：MOS管Q1、MOS管Q2、MOS管Q3、MOS管Q4，所述MOS管Q1和MOS管Q3的栅级连接后通过三级管Q6与H桥翻转换制电路的制热输出端HOT相连；所述MOS管Q2和MOS管Q4的栅级连接后通过三级管Q5与H桥翻转换制电路的制冷输出端COL相连；所述MOS管Q1的源集连接MOS管Q3的漏极；所述MOS管Q2的源集连接MOS管Q4的漏极；所述MOS管Q1、MOS管Q2、MOS管Q3、MOS管Q4的源极和漏极之间分别连接二极管D2、二极管D3、二极管D4、二极管D5；所述二级管D2的正极和二级管D4的负极与电容C24的一端连接，电容C24的另一端与二极管D3的正极和二极管D5的负极连接；所述电容C24并联电容C25和电阻R29；所述电容C24的两端连接TEC热能转换器的输入端P5。其中，所述DAC恒流电路包括：DAC放大电路，包括：运放U1A，其同向输入端连接电阻R16,电容C17,电阻R12，其中，所述电阻R12的一端与单片机的输出口连接；所述运放U1A的反向输入端连接电阻R11，电阻R9，所述电阻R11接地，所述电阻R9连接运放U1A的输出端；DAC恒流电路，包括一运放U3，其同向输入端连接电容C9，电阻R20，电阻R21，可调电阻W1；其中，所述电容C19和所述电阻R20接地，所述可调电阻连接DAC放大电路输出端；所述运放U3的反向输入端串联接电阻R6、电容C4、电阻R18后接地；所述电阻R18的一端连接运放U3的输出端，电阻R15，所述电阻R15、MOS管M1、电阻R22，电阻R21串联后与运放U3的反向输入端连接；所述运放U3的正级通过电阻R10与12V电源连接，所述运放U3的正极分别通过电容C6、电容C8接地。其中，所述NTC测温电路包括：可控精密稳压源TLV431，其1脚与2脚间连接电阻R117，其1脚和3脚间连接电阻R119，其3脚接地；其2脚连接电阻R116，所述电阻R116的一端连接12V电源并通过电容C80接地；所述可控精密稳压源TLV431的2脚连接4.5V电源和电阻R118，所述电阻R118的一端通过电容C82接地；所述电阻R118的一端连接运放U16A的同向输入端，所述运放U16A的反向输入端连接其输出端并通过电阻R120和电容C83接地；所述电阻R120的一端连接单片机的AD口；所述运放U16A的正级连接5V电源并通过电容C81接地。因此，本专利技术具有如下优点：在输出功率稳定性要求较高的情况下，功率波动较小，能更好地保护激光器以及延长激光器的使用寿命。附图说明附图1是本专利技术的一种原理图；附图2是本专利技术的NTC测温电路图；附图3是本专利技术的H桥翻转控制电路结构示意图；附图4是本专利技术的H桥受控电路；附图5是本专利技术的DAC放大电路；附图6是本专利技术的DAC恒流电路。具体实施方式下面通过实施例，并结合附图，对本专利技术的技术方案作进一步具体的说明。实施例：如图1所示，为本专利技术的结构图。包括:NTC测温电路，与激光器相连，用于测量激光器温度并将测量数据送至单片机；单片机，用于接收NTC测温电路测量得到的温度数据并通过H桥电路和DAC恒流电路控制TEC热能转换器工作；激光器，与TEC热能转转换器相连；采用上述结构后，此电路通过软件PID算法调节实现TEC温度控制。高精度快响应的NTC电阻(温度传感器)(内置在激光器内部26℃—10K，或通过安装在激光器外部表面外置NTC电阻26℃—10K)通过高精度AD采样器电压实现对激光器的实际温度的精确测量。通过大功率H桥电路实现对TEC电流流向控制，达到控制制冷或制热效果。高精度DA调节型恒流源电路实现对TEC的电流高精度控制取代传统的PWM的调节方式。如图2所示，为本专利技术的NTC测温电路。其结构包括：可控精密稳压源TLV431，其1脚与2脚间连接电阻R117，其1脚和3脚间连接电阻R119，其3脚接地；其2脚连接电阻R116，所述电阻R116的一端连接12V电源并通过电容C80接地；所述可控精密稳压源TLV431的2脚连接4.5V电源和电阻R118，所述电阻R118的一端通过电容C82接地；所述电阻R118的一端连接运放U16A的同向输入端，所述运放U16A的反向输入端连接其输出端并通过电阻R120和电容C83接地；所述电阻R120的一端连接单片机的AD口；所述运放U16A的正级连接5V电源并通过电容C81接地。采用上述结构后，该NTC测温转换电路的工作原理是：通过单片机的AD转换端口识别电压信号获取相应的环境温度。当温度变化时对应的NTC电阻发生变化，NTC电阻的分压发生变化，通过识别电压获取相应的温度。图2中的NTC_LD+为NTC电阻的输入。NTC是NegativeTemperatureCoefficient的缩写，意思是负的温度系数，泛指负温度系数很大的半导体材料或元器件，所谓NTC热敏电阻器就是负温度系数热敏电阻器。它是以锰、钴、镍和铜等金属氧化物为主要材料，采用陶瓷工艺制造而成的。这些金属氧化物材料都具有半导体性质，因为在导电方式上完全类似锗、硅等半导体材料。温度低时，这些氧化物材料的载流子(电子和孔穴)数目少，所以其电阻值较高；随着温度的升高，载流子数目增加，所以电阻值降低。如图3所示，为本专利技术的H桥翻转控制电路，用于控制H桥电路翻转，具体包括：运放U1，其同向输入端分别连接R5、电容C3，电阻R4，所述电容C3和电阻R5并联后接地，所述电阻R4与电源VCC相连；其反向输入端通过电阻R2与单片机I/O口相连；其输出端连接电阻R1，电阻R30，电容C2，所述电容C2接地，所述电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双向TEC自动高精度温度控制电路，其特征在于，包括：NTC测温电路，与激光器相连，用于测量激光器温度并将测量数据送至单片机；单片机，用于接收NTC测温电路测量得到的温度数据并通过H桥电路和DAC恒流电路控制TEC热能转换器工作；激光器，与TEC热能转转换器相连；其中，所述H桥电路包括：一H桥翻转控制电路，用于控制H桥电路翻转，具体包括：运放U1，其同向输入端分别连接R5、电容C3，电阻R4，所述电容C3和电阻R5并联后接地，所述电阻R4与电源VCC相连；其反向输入端通过电阻R2与单片机I/O口相连；其输出端连接电阻R1，电阻R30，电容C2，所述电容C2接地，所述电阻R1与运放U1的反向输入端相连；其正极与电源VCC相连并通过电容C1接地，其负级接地；一H桥受控电路，受控于所述H桥翻转控制电路，具体包括：MOS管Q1、MOS管Q2、MOS管Q3、MOS管Q4，所述MOS管Q1和MOS管Q3的栅级连接后通过三级管Q6与H桥翻转换制电路的制热输出端HOT相连；所述MOS管Q2和MOS管Q4的栅级连接后通过三级管Q5与H桥翻转换制电路的制冷输出端COL相连；所述MOS管Q1的源集连接MOS管Q3的漏极；所述MOS管Q2的源集连接MOS管Q4的漏极；所述MOS管Q1、MOS管Q2、MOS管Q3、MOS管Q4的源极和漏极之间分别连接二极管D2、二极管D3、二极管D4、二极管D5；所述二级管D2的正极和二级管D4的负极与电容C24的一端连接，电容C24的另一端与二极管D3的正极和二极管D5的负极连接；所述电容C24并联电容C25和电阻R29；所述电容C24的两端连接TEC热能转换器的输入端P5。...

【技术特征摘要】
1.一种双向TEC自动高精度温度控制电路，其特征在于，包括：NTC测温电路，与激光器相连，用于测量激光器温度并将测量数据送至单片机；单片机，用于接收NTC测温电路测量得到的温度数据并通过H桥电路和DAC恒流电路控制TEC热能转换器工作；激光器，与TEC热能转转换器相连；其中，所述H桥电路包括：一H桥翻转控制电路，用于控制H桥电路翻转，具体包括：运放U1，其同向输入端分别连接R5、电容C3，电阻R4，所述电容C3和电阻R5并联后接地，所述电阻R4与电源VCC相连；其反向输入端通过电阻R2与单片机I/O口相连；其输出端连接电阻R1，电阻R30，电容C2，所述电容C2接地，所述电阻R1与运放U1的反向输入端相连；其正极与电源VCC相连并通过电容C1接地，其负级接地；一H桥受控电路，受控于所述H桥翻转控制电路，具体包括：MOS管Q1、MOS管Q2、MOS管Q3、MOS管Q4，所述MOS管Q1和MOS管Q3的栅级连接后通过三级管Q6与H桥翻转换制电路的制热输出端HOT相连；所述MOS管Q2和MOS管Q4的栅级连接后通过三级管Q5与H桥翻转换制电路的制冷输出端COL相连；所述MOS管Q1的源集连接MOS管Q3的漏极；所述MOS管Q2的源集连接MOS管Q4的漏极；所述MOS管Q1、MOS管Q2、MOS管Q3、MOS管Q4的源极和漏极之间分别连接二极管D2、二极管D3、二极管D4、二极管D5；所述二级管D2的正极和二级管D4的负极与电容C24的一端连接，电容C24的另一端与二极管D3的正极和二极管D5的负极连接；所述电容C24并联电容C25和电阻R29；所述电容C24的两端连接TEC热能转换器的输入端P5。2.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪汉润，焦刚，
申请(专利权)人：武汉博激世纪科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42