[發(fā)明專利]一種TEC溫控驅(qū)動電路及其控制策略

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910434232.0
• 申請日: 2019-05-23
• 公開（公告）號: CN110262589B
• 公開（公告）日: 2020-11-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周健;陳帥;朱海龍;孫杰
• 申請（專利權(quán)）人: 南京牧鐳激光科技有限公司
• 主分類號: G05D23/24
• 分類號: G05D23/24
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責(zé)任公司 32218
• 代理人: 劉暢

本發(fā)明公開了一種TEC溫控驅(qū)動電路，其特征在于它包括線性穩(wěn)壓器LDO、電流吸收電路和開關(guān)電源SW電路：所述線性穩(wěn)壓器LDO的輸出端連接TEC的LDO端提供輸入電壓V?LDO；所述開關(guān)電源SW電路的輸出端連接TEC的SW端提供輸入電壓V?SW；所述電流吸收電路：當(dāng)V?LDO＞V?SW時斷路，電流自線性穩(wěn)壓器LDO流入TEC；當(dāng)V?LDO＜V?SW時導(dǎo)通，電流自TEC流出至電流吸收電路。本發(fā)明設(shè)計了新的LDO+SW式拓?fù)潆娐方Y(jié)構(gòu)，結(jié)合了LDO紋波小與SW效率高的優(yōu)點。LDO端增加電流吸收電路，使其既能輸出電流又能吸收電流，實現(xiàn)使用同一電路驅(qū)動TEC加熱或制冷。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于驅(qū)動電路領(lǐng)域，具體是一種TEC溫控驅(qū)動電路及其控制策略。

背景技術(shù)

TEC即熱電制冷器，如圖1所示，是一種以半導(dǎo)體材料為基礎(chǔ)的電子元件。通過在熱電制冷器的兩端加載一個較低的直流電壓，熱量就會從元件的一端流到另一端。此時，制冷器的一端溫度就會降低，而另一端的溫度就會同時上升。值得注意的是，只要改變電流方向，就可以改變熱流的方向，將熱量輸送到另一端。所以，在一個熱電制冷器上就可以同時實現(xiàn)制冷和加熱兩種功能。熱電制冷器常用于溫控電路中，不同的驅(qū)動電路及控制策略對溫控效果起到至關(guān)重要的作用。

TEC在工作時可以直接采用直流電源供電，并且其可適應(yīng)的電壓范圍很廣。熱電制冷器是低阻抗的半導(dǎo)體器件，相當(dāng)于在電源上加載一個電阻，且阻值具有一定溫度系數(shù)。如果為了達(dá)到簡單的溫度控制目的，可以使用標(biāo)準(zhǔn)恒溫器或者可變輸出的直流電源來調(diào)整熱電器件的輸入電壓。在某些熱載荷比較穩(wěn)定的應(yīng)用條件下，使用手動調(diào)控的直流電源就可以保證在幾個小時溫度或更長時間范圍內(nèi)，溫度的上下波動不超過±1℃。如果需要精確控制溫度，一般需要使用閉環(huán)控制系統(tǒng)，自動控制輸入電流的大小或者頻率，此時，溫度控制的精度保持可以在±0.1℃，或更高的精度內(nèi)。

目前比較常見的TEC驅(qū)動電路為H橋驅(qū)動電路，如圖2所示，使用PWM控制四個MOS管(Q1-Q4)的開關(guān)，在TEC兩端形成不同電壓，從而實現(xiàn)TEC驅(qū)動，通過控制TEC兩端電壓高低，可以實現(xiàn)電流方向的切換。H橋驅(qū)動電路采用對稱結(jié)構(gòu)，每半橋可以看成是一個DC-DC電源模塊，其輸出電壓值由電源電壓與PWM占空比共同決定。

中國多項專利申請對TEC驅(qū)動電路進行改進：

CN106787735A該專利申請是基于H橋驅(qū)動電路作出改進。CN102494433A該專利申請利用DC-DC電源芯片間接實現(xiàn)H橋控制，本質(zhì)上仍屬于H橋控制電路。H橋驅(qū)動電路具有以下問題：1、使用的電感體積大，器件數(shù)量較多，占用電路面積大。2、H橋驅(qū)動電路通過PWM控制，輸出電壓紋波大，且輸出精度受PWM限制，不利于實現(xiàn)更高精度(0.01℃)控溫效果。

CN203422694U該專利申請利用單路DC-DC實現(xiàn)TEC驅(qū)動，僅能加熱或制冷。CN102519167A該專利申請利用一個線性穩(wěn)壓模塊實現(xiàn)TEC驅(qū)動，僅能加熱或制冷。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對背景技術(shù)中存在的問題，提出了一種TEC溫控驅(qū)動電路。

技術(shù)方案：

本發(fā)明首先公開了一種TEC溫控驅(qū)動電路，它包括線性穩(wěn)壓器LDO、電流吸收電路和開關(guān)電源SW電路：

-所述線性穩(wěn)壓器LDO的輸出端連接TEC的LDO端提供輸入電壓V-LDO；

-所述開關(guān)電源SW電路的輸出端連接TEC的SW端提供輸入電壓V-SW；

-所述電流吸收電路連接在TEC的LDO端：當(dāng)V-LDO＞V-SW時斷路，電流自線性穩(wěn)壓器LDO流入TEC；當(dāng)V-LDO＜V-SW時導(dǎo)通，電流自TEC流出至電流吸收電路。