一种半导体制冷温控系统技术方案

本发明专利技术一种半导体制冷温控系统，完全可实现对半导体制冷器的双向精确恒温控制。本发明专利技术包括二级半导体制冷器、测温铂电阻R9和温控电路；所述二级半导体制冷器包括半导体致冷片和制冷负载，所述温控电路包括恒流源U1和U2、可调电阻R7、运算放大器U4和U5、比较器U3、互补功率放大电路；所述恒流源U1输出端连接测温铂电阻R9，所述恒流源U2的输出端连接可调电阻R7，所述测温铂电阻R9的一端连接运算放大器U4，所述可调电阻R7的一端连接运算放大器U5，所述运算放大器U4和U5的输出端分别连接比较器U3的输入端，所述比较器U3的输出端连接互补功率放大电路；所述互补功率放大电路的输出端连接半导体致冷片。

Semiconductor refrigeration temperature control system

The invention relates to a semiconductor refrigeration temperature control system, which can completely realize the bidirectional and constant temperature control of the semiconductor refrigerator. The present invention includes two stage semiconductor refrigerator, temperature measuring platinum resistance R9 and a temperature control circuit; the two stage semiconductor refrigerator comprises a semiconductor refrigeration slice and the cooling load, the temperature control circuit comprises a constant current source of U1 and U2, adjustable resistor R7, amplifier U4 and U5, comparator U3, the complementary power amplifying circuit; the constant current source U1 is connected with the output end of the temperature measuring platinum resistance R9, the output of the constant current source U2 is connected with the adjustable resistor R7, wherein one end of the PT100 R9 connection operation amplifier U4, one end of the adjustable resistor R7 connected U5 operational amplifier, the output of the operational amplifier U4 and U5 terminals are respectively connected with the input end of the comparator U3, the comparator output end of the U3 connecting complementary power amplifying circuit; the complementary power output end of the amplifying circuit is connected with the semiconductor refrigeration piece.

【技术实现步骤摘要】
一种半导体制冷温控系统
本专利技术属于半导体制冷
，具体地涉及一种半导体制冷温控系统。
技术介绍
半导体制冷也叫温差制冷、热电制冷或电子制冷，是利用“塞贝克效应”的逆效应—“珀尔帖效应”进行制冷。其结构简单、工作环境要求很低、无制冷工质、无机械部件、无振动、可做到很长寿命，制冷迅速，而且交换电流方向即可实现制冷或制热，调节电流大小即可控制冷量输出，改变电臂大小及温差电对的排布方式，就可满足各种不同需要，制成大到千瓦级的空调，小到冷却红外探测器件的毫瓦级的微型制冷器。
技术实现思路
本专利技术就是针对上述问题，弥补现有技术的不足，提供一种半导体制冷温控系统；本专利技术完全可实现对半导体制冷器的双向精确恒温控制。为实现本专利技术的上述目的，本专利技术采用如下技术方案。本专利技术一种半导体制冷温控系统，包括二级半导体制冷器、测温铂电阻R9和温控电路；其结构要点是：所述二级半导体制冷器包括半导体致冷片和制冷负载，所述温控电路包括恒流源U1和U2、可调电阻R7、运算放大器U4和U5、比较器U3、互补功率放大电路；所述恒流源U1输出端连接测温铂电阻R9，所述恒流源U2的输出端连接可调电阻R7，所述测温铂电阻R9的一端连接运算放大器U4，所述可调电阻R7的一端连接运算放大器U5，所述运算放大器U4和U5的输出端分别连接比较器U3的输入端，所述比较器U3的输出端连接互补功率放大电路；所述互补功率放大电路的输出端连接半导体致冷片。作为本专利技术的一种优选方案，所述恒流源U1和U2均采用LM234，所述恒流源U1LM234的V-端连接有二极管VD1，所述恒流源U1LM234的R端连接有电阻R2、R3；所述二极管VD1的阴极分别连接测温铂电阻R9的一端和运算放大器U4的负极端。作为本专利技术的另一种优选方案，所述所述恒流源U2LM234的V-端连接有二极管VD2，所述恒流源U2LM234的R端连接有电阻R1、R4；所述二极管VD2的阴极分别连接可调电阻R7的一端和运算放大器U5的负极端。进一步地，所述运算放大器U4和U5均采用AD8552。作为本专利技术的另一种优选方案，所述比较器U3采用MAX903。作为本专利技术的另一种优选方案，所述测温铂电阻R9为PT100。本专利技术的有益效果是。1、本专利技术提供的一种半导体制冷温控系统，包括二级半导体制冷器、测温铂电阻R9和温控电路，具有良好的制冷效果，完全可实现对半导体制冷器的双向精确恒温控制；本专利技术在低温工作时，噪音显著降低，灵敏度和探测率提高，探测器在-20℃时的响应比20℃大几倍；本专利技术温控系统还可以应用于其他红外探测器上,由于红外探测器要求冷却到零下几十°C,热负载很小，只需几十mW，用1～2对半导体电偶制成的单级热电制冷器即可获得明显的效果。另外，本专利技术在电子冷冻铸型、电子冷冻加工、电子仪器制冷、医学仪器制冷等领域也有重大的应用前景。附图说明图1是本专利技术一种半导体制冷温控系统的系统框图。图2是本专利技术一种半导体制冷温控系统的温控电路原理图。具体实施方式参见附图1和2所示，本专利技术一种半导体制冷温控系统，包括二级半导体制冷器、测温铂电阻R9和温控电路；其结构要点是：所述二级半导体制冷器包括半导体致冷片和制冷负载，所述温控电路包括恒流源U1和U2、可调电阻R7、运算放大器U4和U5、比较器U3、互补功率放大电路；所述恒流源U1输出端连接测温铂电阻R9，所述恒流源U2的输出端连接可调电阻R7，所述测温铂电阻R9的一端连接运算放大器U4，所述可调电阻R7的一端连接运算放大器U5，所述运算放大器U4和U5的输出端分别连接比较器U3的输入端，所述比较器U3的输出端连接互补功率放大电路；所述互补功率放大电路的输出端连接半导体致冷片。如图2所示，为本专利技术的温控电路原理图；图中，所述恒流源U1和U2均采用LM234，所述恒流源U1LM234的V-端连接有二极管VD1，所述恒流源U1LM234的R端连接有电阻R2、R3；所述二极管VD1的阴极分别连接测温铂电阻R9的一端和运算放大器U4的负极端。所述所述恒流源U2LM234的V-端连接有二极管VD2，所述恒流源U2LM234的R端连接有电阻R1、R4；所述二极管VD2的阴极分别连接可调电阻R7的一端和运算放大器U5的负极端。本专利技术采用恒流源LM234为热铂电阻提供恒定电流，温度每变化0.1℃铂电阻两端电压将有约0.3mV的变化。LM234有一定的温度漂移，温度每变化0.1℃电流大小波动约为0.33%。本专利技术电路采用了零温度系数接法,保证稳定。如图2所示的的温控电路原理图中，利用二极管D3、D4的正向压降为Q5、Q3提供偏置电流，三极管应尽量选用中、大功率管。为防止制冷电流过大而损坏功率管，采用了过电流保护措施，输出过电流时，R12(或R13)上压降保护管Q4(或Q2)导通，对Q5(或Q3)的基极起分流作用。结合本专利技术的附图和所述的技术方案阐述工作过程：温控电路工作时,通过改变调节设置端的精密可调电阻R7阻值来设置制冷温度；铂电阻R9置于冷藏室内,阻值随制冷器冷端温度变化,其经过恒流源U1和U2后的电压信号与可调电阻R7上的电压信号一起构成了比较器U3的两个输入电压。电压比较器U3的输出信号经过功率放大后即作为制冷器的制冷电流信号。所述运算放大器U4和U5均采用AD8552；所述比较器U3采用MAX903；所述测温铂电阻R9为PT100。本专利技术所述运算放大器U4和U5不会产生噪声，同时无温度漂移。对此，使用性能良好的运算放大器AD8552，增加调零电路进行校正。本专利技术对解决运算放大器AD8552的失调以及温度漂移是可行的。可以理解的是，以上关于本专利技术的具体描述，仅用于说明本专利技术而并非受限于本专利技术实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本专利技术进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体制冷温控系统，包括二级半导体制冷器、测温铂电阻R9和温控电路；其特征在于：所述二级半导体制冷器包括半导体致冷片和制冷负载，所述温控电路包括恒流源U1和U2、可调电阻R7、运算放大器U4和U5、比较器U3、互补功率放大电路；所述恒流源U1输出端连接测温铂电阻R9，所述恒流源U2的输出端连接可调电阻R7，所述测温铂电阻R9的一端连接运算放大器U4，所述可调电阻R7的一端连接运算放大器U5，所述运算放大器U4和U5的输出端分别连接比较器U3的输入端，所述比较器U3的输出端连接互补功率放大电路；所述互补功率放大电路的输出端连接半导体致冷片。

【技术特征摘要】
1.一种半导体制冷温控系统，包括二级半导体制冷器、测温铂电阻R9和温控电路；其特征在于：所述二级半导体制冷器包括半导体致冷片和制冷负载，所述温控电路包括恒流源U1和U2、可调电阻R7、运算放大器U4和U5、比较器U3、互补功率放大电路；所述恒流源U1输出端连接测温铂电阻R9，所述恒流源U2的输出端连接可调电阻R7，所述测温铂电阻R9的一端连接运算放大器U4，所述可调电阻R7的一端连接运算放大器U5，所述运算放大器U4和U5的输出端分别连接比较器U3的输入端，所述比较器U3的输出端连接互补功率放大电路；所述互补功率放大电路的输出端连接半导体致冷片。2.根据权利要求1所述的一种半导体制冷温控系统，其特征在于：所述恒流源U1和U2均采用LM234，所述恒流源U1LM234的V...

【专利技术属性】
技术研发人员：由国峰，
申请(专利权)人：由国峰，
类型：发明
国别省市：辽宁,21