[發明專利]一種基于TEC的半導體激光器溫度控制系統

在審

• 申請號: 201610329519.3
• 申請日: 2016-05-18
• 公開（公告）號: CN105786047A
• 公開（公告）日: 2016-07-20
• 發明（設計）人: 劉新福;伏娜;孫晶;葛帥
• 申請（專利權）人: 河北工業大學
• 主分類號: G05D23/20
• 分類號: G05D23/20
• 代理公司: 天津翰林知識產權代理事務所(普通合伙) 12210
• 代理人: 李濟群;付長杰

1.一種基于TEC的半導體激光器溫度控制系統，其特征在于該溫控系統包括溫度傳感器、單片機、TEC數字PWM功率驅動電路和TEC散熱組件，所述TEC散熱組件包括TEC、制冷塊、散熱鋁板和排風扇，TEC的冷面和熱面都均勻涂有導熱硅脂，TEC的冷面緊貼制冷塊，TEC的熱面緊貼散熱鋁板，散熱鋁板正下方設有是排風扇；

所述溫度傳感器一端與半導體激光器接觸，另一端與單片機的輸入輸出引腳連接，所述單片機內存有PID算法，單片機的輸出端與TEC數字PWM功率驅動電路的一端連接，TEC數字PWM功率驅動電路的另一端與TEC散熱組件的TEC接線端子連接；

所述TEC數字PWM功率驅動電路的電路構成是：三極管Q1的基極與單片機的輸出端連接，單片機的該輸出端同時通過電阻R2與電源端子VCC連接，三極管Q1的集電極分別與電阻R3的一端、電阻R4的一端連接，電阻R3的另一端連接電源端子VCC，三極管Q1的發射極接到數字地GND；電阻R4的另一端同時與三極管Q2和三極管Q3的基極連接，三極管Q2的集電極通過電阻R5接到電源端子VCC，三極管Q2的發射極與三極管Q3的發射極相連，三極管Q3的集電極接到數字地GND；三極管Q2和三極管Q3的發射極共同連到MOS管Q4的源極，MOS管Q4的柵極連接極性電容C4的負極和TEC接線端子的負極，極性電容C4的正極分別與電源端子VCC和TEC接線端子的正極連接；MOS管Q4的漏極接到數字地GND。

2.根據權利要求1所述的基于TEC的半導體激光器溫度控制系統，其特征在于所述三極管Q1、三極管Q2和三極管Q3的型號均為2N3904，MOS管Q4的型號是50N06，電阻R2的阻值為5.1KΩ，電阻R3的阻值為240Ω，電阻R4的阻值為1KΩ，電阻R5的阻值為240Ω，極性電容C4的規格為4700uF/35V。

3.根據權利要求1所述的基于TEC的半導體激光器溫度控制系統，其特征在于所述溫度傳感器采用美國達拉斯公司的單線數字式溫度傳感器芯片DS18B20，所述單片機的型號為STC12C5410AD。

4.根據權利要求1所述的于TEC的半導體激光器溫度控制系統，其特征在于所述單片機內的PID算法的流程是：首先初始化PID的系數：比例系數Pset、積分系數Iset、微分系數Dset，對PID系數進行預設；然后溫度傳感器采集被控對象的溫度，并從單片機中提取溫度采集數據Temptest，并將溫度采集數據Temptest與預設溫度Tset作差，求出偏差Et，通過增量式PID算法計算出控制增量Outvalue，將控制增量輸出給PWM脈寬信號，控制PWM脈寬信號的占空比，進而通過控制TEC數字PWM功率驅動電路控制被控對象的溫度；此外，將輸出量輸出給PWM脈寬信號，還要更新偏差Et，為下一時刻做準備，并判斷采樣時間是否達到，若達到，返回步驟“提取溫度采集數據Temptest”，繼續循環；若未達到，等待采樣時間，繼續判斷采樣時間是否達到。