[發明專利]基于TEC的激光器溫度控制電路

有效

• 申請號: 201410479411.3
• 申請日: 2014-09-18
• 公開（公告）號: CN104331102A
• 公開（公告）日: 2015-02-04
• 發明（設計）人: 章雪挺;曾凡宗;高祎軒;魏晗冬
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: G05D23/20
• 分類號: G05D23/20
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 杜軍

技術領域

本發明屬于溫度控制的技術領域，具體涉及一種基于TEC的激光器溫度控制電路。

背景技術

?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、醫療、通訊等領域發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定的恒溫狀態來確保它的輸出功率和波長，使激光器更加穩定。所以設計高集成度、體積小、高穩定度的溫度控制系統成為亟待解決的問題。

現在市面的溫控系統主要形式有開關控制和大型的工業溫度控制模塊。其中利用開關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，不能穩定在設定值上的現象。而大型的工業溫度控制模塊精度高，穩定性好，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。為了保證較高的調制頻率和調制精度，對激光器進行電流調制時，必須保證激光器能工作在恒溫狀態，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1℃，激光器波長增加約0.1nm。

發明內容

本發明的目的在于設計一種激光器溫度控制電路，通過調節TEC的驅動電流方向為激光器加熱和制冷，設計PID控制器優化控制過程，同時通過可調電位器設置預置溫度設定激光器的工作溫度，采集數據驗證溫度的穩定性結果，完成溫度控制的電路設計。

本發明包括電源供電電路、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換芯片IC2、2個電解電容C23和C24、2個鉭電容C19和C47、穩壓管D5、發光二極管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，電源轉換芯片IC2的2腳為輸出端，與穩壓管D5的陰極和電感L3的一端連接，電源轉換芯片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、電源轉換芯片IC2的3和5腳、穩壓管D5的陽極接數字地。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、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負溫度系數電阻的兩端連接，該NTC負溫度系數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。