[發(fā)明專利]一種電子學器件溫度閉環(huán)控制系統(tǒng)及其安裝方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810092795.1
• 申請日: 2018-01-31
• 公開（公告）號: CN108227784A
• 公開（公告）日: 2018-06-29
• 發(fā)明（設計）人: 楊州軍;周豪;謝先立;潘曉明;蔡勤學
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G05D23/20
• 分類號: G05D23/20
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 廖盈春;李智

本發(fā)明公開一種電子學器件溫度閉環(huán)控制系統(tǒng)及其安裝方法，包括：溫度檢測電路用于檢測電子學器件的實際溫度，微控制器輸入端與溫度檢測電路相連，輸出端與IGBT驅動電路相連，用于通過溫度檢測電路確定電子學器件的實際溫度，并提供相應占空比的驅動信號驅動IGBT驅動電路；IGBT驅動電路與Buck電路相連，IGBT驅動電路用于對Buck電路的輸出電壓進行調制，Buck電路經調制后的輸出電壓的幅值與IGBT驅動電路驅動信號的占空比成正比；Buck電路用于通過經調制后的輸出電壓控制半導體制冷器制冷，調節(jié)電子學器件的溫度至設定溫度值，半導體制冷器的冷面與電子學器件緊密接觸。本發(fā)明實現(xiàn)溫度的閉環(huán)控制，電路結構較為簡單、硬件成本低以及系統(tǒng)工作靈活。

技術領域

本發(fā)明電子學器件領域，更具體地，涉及一種電子學器件溫度閉環(huán)控制系統(tǒng)及其安裝方法。

背景技術

目前，很多電子學器件都采用半導體，對溫度比較敏感，溫度不同會使得器件的響應有很大的差別。電子學器件溫度閉環(huán)控制系統(tǒng)主要功能是對一些對溫度較為敏感的電子元器件進行溫度控制，提高電子元器件工作性能的穩(wěn)定性。

傳統(tǒng)的電子學器件溫度控制主要有風冷、水冷、電冷的方法，其中風冷對于溫度的控制精度不夠高，只能實現(xiàn)對溫度一定范圍的控制，且對于某些信號質量要求比較高的場合，直流風扇由于變化電場的存在可能引入電磁干擾。水冷的方式由于不直接和電子元器件接觸，制冷效率比較低，并且可能會因為水管老化的問題導致水管漏水致使電子元器件永久性損壞。電冷對于電子學器件的散熱是一種比較理想的方法，但以往的設計中要么制造一個密閉環(huán)境，通過對這個密閉空間進行降溫，最終對器件溫度進行控制，這種方法制冷的效率比較低，并且更換電子元器件也不是很方便；要么僅僅給出恒溫控制的方法，沒有提供合適的安裝方案。

發(fā)明內容

針對現(xiàn)有技術的缺陷，本發(fā)明的目的在于解決傳統(tǒng)的電子學器件溫度控制方法及裝置控制精度不高、可能引入電磁干擾、制冷效率比較低以及需要密閉環(huán)境等技術問題。

為實現(xiàn)上述目的，一方面，本發(fā)明提供一種電子學器件溫度閉環(huán)控制系統(tǒng)，包括：微控制器、溫度檢測電路、IGBT驅動電路、Buck電路以及半導體制冷器；

所述溫度檢測電路用于檢測電子學器件的實際溫度；所述微控制器輸入端與溫度檢測電路相連，輸出端與IGBT驅動電路相連，用于通過溫度檢測電路確定電子學器件的實際溫度，并提供相應占空比的驅動信號驅動IGBT驅動電路；所述IGBT驅動電路與Buck電路相連，所述IGBT驅動電路用于對Buck電路的輸出電壓進行調制，所述Buck電路經調制后的輸出電壓的幅值與所述IGBT驅動電路驅動信號的占空比成正比；所述Buck電路與半導體制冷器相連，用于通過經調制后的輸出電壓控制半導體制冷器制冷，調節(jié)電子學器件的溫度至設定溫度，所述半導體制冷器的冷面與電子學器件緊密接觸。

可選地，所述的IGBT電路采用光耦隔離芯片，隔離電壓高，額定工作頻率高。

可選地，該系統(tǒng)還包括：恒壓源；所述恒壓源與Buck電路相連，用于為所述Buck電路提供固定的直流電壓。

可選地，該系統(tǒng)還包括：散熱片；所述散熱片與半導體制冷器的熱面緊密接觸，所述散熱片背面設有風扇，用于提高所述散熱片的散熱能力。

可選地，所述微控制器根據(jù)電子學器件的實際溫度與電子學器件設定溫度的差值確定所述IGBT驅動電路驅動信號的占空比，其中，確定驅動信號占空比的過程中結合了PID算法；通過所述IGBT驅動電路驅動信號的占空比調制Buck電路的輸出電壓。

可選地，所述Buck電路的輸出電壓決定所述半導體制冷器的制冷功率，通過調節(jié)Buck電路的輸出電壓調節(jié)半導體制冷器的制冷功率調節(jié)電子學器件的溫度至設定溫度。

另一方面，本發(fā)明提供一種針對上述一方面提供的電子學器件溫度閉環(huán)控制系統(tǒng)的安裝方法，包括：