基于pwm控制的tec溫控電路的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開一種基于PWM控制的TEC溫控電路，包括：提供供電的開關電源電路、溫度采集單元、信號處理單元、PWM控制芯片和TEC模塊；所述溫度采集單元用于采集TEC模塊的工作溫度，并將溫度信號輸出到所述信號處理單元；所述信號處理單元用于將溫度信號轉換為電信號，并將電信號輸出到所述PWM控制芯片；所述PWM控制芯片用于根據所述電信號調節所述TEC模塊的工作電壓。本實用新型的TEC溫控電路采用PWM控制芯片對TEC模塊的工作電壓進行控制，保證高精度的輸出電壓；利用溫度采集單元和信號處理單元組成反饋回路，保證了溫度反饋的穩定性和及時性。
【專利說明】基于PWM控制的TEC溫控電路
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及電子科學與【技術領域】，具體涉及一種基于PWM控制的TEC溫控電路。
【背景技術】
[0002]TECCThermo electric Cooler,半導體致冷器)是利用半導體材料的拍爾帖效應制成的，所謂珀爾帖效應，是指當直流電流通過兩種半導體材料組成的電偶時，其一端吸熱，一端放熱的現象。TEC的用途非常廣泛，最典型的應用是激光器的溫控和PCR的溫控。眾所周知，激光器對于溫度是非常敏感的，因此對TEC的要求非常高。傳統PWM (脈沖寬度調制)的TEC溫控電路是通過對單片機的定時器進行設置來調節電壓以達到對TEC溫控電路的控制作用，但是用單片機的定時器精度及頻率有限，使得其對TEC溫控電路的控制精度和調節溫度的反應時間都無法滿足高精密及高速度溫度控制設備(如激光器等)的要求。
實用新型內容
[0003]本實用新型的目的在于針對現有技術的上述缺陷，提出一種基于PWM控制的TEC溫控電路，解決現有技術中控制精度低、調節溫度反應時間長的技術問題。
[0004]本實用新型的技術方案包括一種基于PWM控制的TEC溫控電路，包括:提供供電的開關電源電路、溫度采集單元、信號處理單元、PWM控制芯片和TEC模塊；所述溫度采集單元用于采集TEC模塊的工作溫度，并將溫度信號輸出到所述信號處理單元；所述信號處理單元用于將溫度信號轉換為電信號，并將電信號輸出到所述PWM控制芯片；所述PWM控制芯片用于根據所述電信號調節所述TEC模塊的工作電壓。
[0005]優選地，所述PWM控制芯片包括:
[0006]采樣模塊，用于對所述電信號進行采樣；
[0007]PWM控制模塊，用于進行脈沖寬度調制控制以生成PWM控制信號；
[0008]基準控制模塊，用于輸出預設占空比的低頻率控制信號；
[0009]比較模塊，用于判斷所述采樣模塊的采樣結果是否低于第一閾值或是否高于第二閾值，所述第一閾值小于所述第二閾值，若低于第一閾值則啟動PWM控制模塊,若高于第二閾值則啟動基準控制模塊；
[0010]振蕩器，用于提供時鐘信號；
[0011]邏輯控制模塊，用于根據所述振蕩器的時鐘信號以及所述PWM控制模塊的PWM控制信號或基準控制模塊的預設占空比的低頻率控制信號生成具有相應占空比的信號；
[0012]信號放大模塊，用于對邏輯控制模塊生成的具有相應占空比的信號進行放大。
[0013]優選地，所述TEC模塊包括一個冷端以及一個與冷端相對的熱端。
[0014]優選地，所述熱端和所述冷端分別設有散熱機構。
[0015]優選地，上述TEC溫控電路還包括過壓保護模塊，用于檢測所述TEC模塊的輸入電壓是否超過電壓閾值，如果超過所述電壓閾值則停止所述TEC模塊的工作。
[0016]與現有技術相比，本實用新型的有益效果包括:本實用新型的TEC溫控電路采用PWM控制芯片對TEC模塊的工作電壓進行控制，保證高精度的輸出電壓；本實用新型的TEC溫控電路利用溫度采集單元和信號處理單元組成反饋回路，保證了溫度反饋的穩定性和及時性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]圖1是本實用新型實施例1的TEC溫控電路的結構框圖；
[0018]圖2是本實用新型實施例1的TEC溫控電路中PWM控制芯片的結構框圖。
【具體實施方式】
[0019]下面結合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步詳細說明。
[0020]本實用新型提供了一種基于PWM控制的TEC溫控電路，包括:提供供電的開關電源電路、溫度采集單元、信號處理單元、PWM控制芯片和TEC模塊；所述溫度采集單元用于采集TEC模塊的工作溫度，并將溫度信號輸出到所述信號處理單元；所述信號處理單元用于將溫度信號轉換為電信號，并將電信號輸出到所述PWM控制芯片；所述PWM控制芯片用于根據所述電信號調節所述TEC模塊的工作電壓。
[0021]具體地，上述TEC溫控電路采用PWM控制芯片對TEC模塊的工作電壓進行控制，保證高精度的輸出電壓；上述TEC溫控電路利用溫度采集單元和信號處理單元組成反饋回路，保證了溫度反饋的穩定性和及時性。
[0022]實施例1:
[0023]本實用新型的實施例1提供了一種基于PWM控制的TEC溫控電路，如圖1所示，該TEC溫控電路包括:開關電源電路1、溫度采集單元2、信號處理單元3、PWM控制芯片4、TEC模塊5和過壓保護模塊6，其中，開關電源電路I為整個溫控電路供電，溫度采集單元2用于采集TEC模塊5的工作溫度，并將溫度信號輸出到信號處理單元3 ;信號處理單元3用于將溫度信號轉換為電信號，并將電信號輸出到PWM控制芯片4 ;PWM控制芯片4用于根據所述電信號調節TEC模塊5的工作電壓，進而進行溫控；過壓保護模塊6用于檢測TEC模塊5的輸入電壓是否超過電壓閾值，如果超過電壓閾值則停止TEC模塊5的工作。進一步地，TEC模塊5包括一個冷端以及一個與冷端相對的熱端；更近一步地，熱端和冷端分別設有散熱機構。
[0024]上述TEC溫控電路采用PWM控制芯片對TEC模塊的工作電壓進行控制，保證高精度的輸出電壓，進一步地，本實施例中，PWM控制芯片4的結構如圖2所示，包括:采樣模塊4UPWM控制模塊42、基準控制模塊43、比較模塊44、振蕩器45、邏輯控制模塊46和信號放大模塊47。其中，采樣模塊41用于對信號處理單元3生成的電信號進行采樣，所述的電信號為電流信號或電壓信號。PWM控制模塊42用于進行脈沖寬度調制控制以生成PWM控制信號。基準控制模塊43用于輸出預設占空比的低頻率控制信號，該預設占空比為一較低的值。比較模塊44用于判斷采樣模塊41的采樣結果是否低于第一閾值或是否高于第二閾值，其中，第一閾值小于第二閾值，若低于第一閾值則啟動PWM控制模塊，若高于第二閾值則啟動基準控制模塊。振蕩器45用于提供時鐘信號。邏輯控制模塊46用于根據振蕩器45的時鐘信號以及PWM控制模塊42的PWM控制信號或基準控制模塊43的預設占空比的低頻率控制信號生成具有相應占空比的信號。信號放大模塊47用于對邏輯控制模塊46生成的具有相應占空比的信號進行放大。其中，振蕩器45的時鐘信號的上升沿產生上述具有相應占空比的信號的上升沿，PWM控制模塊42的PWM控制信號或基準控制模塊43的預設占空比的低頻率控制信號的下降沿產生上述具有相應占空比的信號的下降沿。
[0025]本實施例中，首先溫度采集單元將當前溫控電路的溫度采集后將采集的信號傳輸給信號處理單元，然后PWM電壓控制芯片根據信號電路處理后的信號輸出高速高精度的脈寬及頻率均可以調節的脈沖信號，然后根據脈沖信號轉換成TEC模塊的控制電壓，實現了高精度、高速度的TEC溫控電路。PWM控制芯片具有高精度及高反應速度，根據信號處理單元處理后的信號輸出高速高精度的脈寬及頻率均可以調節的脈沖信號，此脈沖信號的脈寬控制精度高達16位，遠遠超過了一般用單片機的定時器生成的8到12位的脈寬可調的脈沖信號。經過實際測試整套電路可以將溫度控制在±0.05°C。
[0026]以上所述本實用新型的【具體實施方式】，并不構成對本實用新型保護范圍的限定。任何根據本實用新型的技術構思所做出的各種其他相應的改變與變形，均應包含在本實用新型權利要求的保護范圍內。
【權利要求】
1.一種基于PWM控制的TEC溫控電路，其特征在于，包括:提供供電的開關電源電路、溫度采集單元、信號處理單元、PWM控制芯片和TEC模塊；所述溫度采集單元用于采集TEC模塊的工作溫度，并將溫度信號輸出到所述信號處理單元；所述信號處理單元用于將溫度信號轉換為電信號，并將電信號輸出到所述PWM控制芯片；所述PWM控制芯片用于根據所述電信號調節所述TEC模塊的工作電壓； 其中，所述PWM控制芯片包括: 采樣模塊，用于對所述電信號進行采樣； PWM控制模塊，用于進行脈沖寬度調制控制以生成PWM控制信號； 基準控制模塊，用于輸出預設占空比的低頻率控制信號； 比較模塊，用于判斷所述采樣模塊的采樣結果是否低于第一閾值或是否高于第二閾值，所述第一閾值小于所述第二閾值，若低于第一閾值則啟動PWM控制模塊，若高于第二閾值則啟動基準控制模塊； 振蕩器，用于提供時鐘信號； 邏輯控制模塊，用于根據所述振蕩器的時鐘信號以及所述PWM控制模塊的PWM控制信號或基準控制模塊的預設占空比的低頻率控制信號生成具有相應占空比的信號； 信號放大模塊，用于對邏輯控制模塊生成的具有相應占空比的信號進行放大。
2.根據權利要求1所述的基于PWM控制的TEC溫控電路，其特征在于，所述TEC模塊包括一個冷端以及一個與冷端相對的熱端。
3.根據權利要求2所述的基于PWM控制的TEC溫控電路，其特征在于，所述熱端和所述冷端分別設有散熱機構。
4.根據權利要求1所述的基于PWM控制的TEC溫控電路，其特征在于，還包括過壓保護模塊，用于檢測所述TEC模塊的輸入電壓是否超過電壓閾值，如果超過所述電壓閾值則停止所述TEC模塊的工作。
【文檔編號】F25B49/00GK204128255SQ201420228222
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年5月6日 優先權日:2014年5月6日
【發明者】楊林, 李曦, 胡嘯 申請人:武漢洛芙科技股份有限公司