[發明專利]一種大功率激光器恒溫電壓控制電路

在審

• 申請號: 202210538549.0
• 申請日: 2022-05-18
• 公開（公告）號: CN114895725A
• 公開（公告）日: 2022-08-12
• 發明（設計）人: 孟強;朱軍;萬千;俞本立
• 申請（專利權）人: 安徽至博光電科技股份有限公司
• 主分類號: G05D23/20
• 分類號: G05D23/20
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種大功率激光器恒溫電壓控制電路，屬于光電智能感測技術領域。包括溫度檢測電路、MCU控制芯片、數字電位器、DC?DC電源芯片和TEC制冷器，通過溫度檢測電路監測激光器內部溫度信號，經MCU控制芯片處理后，控制數字電位器調節DC?DC電源芯片的配置電阻，從而控制所述DC?DC電源芯片的輸出電壓大小，最終控制TEC制冷器的制冷功率，實現大功率激光器的精準降溫。本電路可使TEC制冷器的制冷調節曲線圓滑，延長TEC工作壽命，提高激光器系統的可靠性，可較快的將激光器的工作溫度控制在要求節點上；同時簡單的電路結構和配置方案，極大的降低了制冷器的自身損耗，從而達到有利于激光器整機的散熱的技術效果。

技術領域

本發明涉及光電智能感測技術領域，特別是一種大功率激光器恒溫電壓控制電路。

背景技術

激光器在工作時，其自身會產生大量熱量導致工作溫度升高，由于半導體激光器的工作特性，溫度發生變化會導致波長發生改變，使得激光器發射功率發生改變，造成整個發射系統的不穩定，甚至導致整個系統無法工作。采用傳統水冷方式給激光器制冷，會由于水冷設備體積較大，不利于激光器的小型化。現在一般采用TEC半導體制冷器對激光器制冷，但使用現有TEC制冷技術時，其驅動信號波動較大，導致TEC工作不穩定。傳統對TEC控制電路使用PWM控制系統或恒流源控制系統來進行控制。

恒流源控制系統主要由溫度測量電路、模擬PID算法電路、雙向恒流源電路等組成。測溫路測出實際溫度,再將實際溫度與設定的溫度進行比較，其差值經過運放放大后進入模擬PID算法電路部分進行模擬運算，并將運算結果的電壓值輸入到雙向恒流源部分，最終通過控制TEC電流的大小來實現對大功率激光器內部溫度的調節。當采用恒流源驅動模式時，在大功率激光器的制冷過程中額外功率損耗大，效率較低，進而導致恒流源自身發熱較大，不利于整機的散熱，同時恒流源控制系統的電路結構相對于電壓控制來說較為復雜。

而PWM控制系統是脈沖寬度調制信號，只能調整輸出的脈沖寬度。PID控制系統輸出的控制量是通過STM32定時器的計數值來控制PWM輸出的占空比，PWM控制系統的輸出端連接到TEC驅動器的使能引腳上，來控制電流的輸出通斷，從而控制TEC。箱體內的溫度傳感器通過不斷地檢測溫度，并與設置的溫度作比較來調控電流，最終實現溫度的調控。當室內溫度低于設置溫度值時，直流電機驅動芯片輸出正向直流，驅動TEC工作加熱升溫;當溫度高于設置溫度值時，使直流電機驅動芯片輸出反向直流，驅動TEC工作制冷降溫。這樣會使器件溫度在設定值范圍內震蕩，最終趨向于穩定。采用PWM控制系統，只能通過調節占空比來控制TEC實現溫度調節，這導致TEC只要兩種工作方式，即開和關。該方法的溫度控制不夠精細，且控制不夠及時，調節時間較長，同時效率不高，降低TEC的使用壽命；

為解決上述問題，本發明申請提出一種大功率激光器恒溫電壓控制電路，相對于PWM控制系統，可以使得TEC制冷調節曲線更圓滑，進而使得激光器工作更易趨于穩定，避免高頻次的溫度波動調控導致的TEC工作壽命的降低，使得激光器可以工作在一個較為穩定的環境溫度中，增加了激光器系統的可靠性；同時可較快的將溫度控制在要求節點上。此外，相對于恒流源電路更為簡便，便于控制；極大的降低了制冷的自身損耗，從而有利于激光器整機的散熱。

發明內容

針對上述問題，提供一種大功率激光器恒溫電壓控制電路，包括溫度檢測電路、MCU控制芯片、數字電位器、DC-DC電源芯片和TEC制冷器，通過溫度檢測電路監測激光器內部溫度信號，經MCU控制芯片處理后，控制數字電位器調節DC-DC電源芯片的配置電阻，最終控制TEC制冷器為激光器精準降溫。本電路可使TEC制冷器的制冷調節曲線圓滑，延長TEC工作壽命，提高激光器系統的可靠性，可較快的將激光器的工作溫度控制在要求節點上；同時簡單的電路結構和配置方案，極大的降低了制冷器的自身損耗，從而達到有利于激光器整機的散熱的技術效果。

為達到上述目的，本發明所采用的技術方案是。