专利名称：温度控制电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种温度控制电路，尤其涉及一种温度平衡性好并且能够调节加热和制冷功率的温度控制电路。
背景技术：
目前常用的温度控制电路采用的是开关控制方式，即当温度低于设定温度时，加热开关打开，半导体制冷器开始加热；当温度高于设定温度时，加热开关关闭，制冷开关打开，半导体制冷器开始制冷。这种采用开关控制方式的温度控制电路的缺点在于半导体制冷器总是在加热和制冷之间来回切换。
并且，这种温度控制电路的半导体制冷器工作功率是恒定的，不能根据实际情况进行变化，这样就影响了加热或制冷的效率，使达到温度平衡的时间长，并且即使达到温度平衡后，由于半导体制冷器总需要在加热和制冷之间来回切换，因此温度也是在一定范围内波动的，造成温度平衡性不佳。
实用新型内容本实用新型旨在解决现有技术中存在的问题，提供一种温度平衡性好，并且能够调节加热和制冷功率的温度控制电路。
为达到上述目的，本实用新型的电路具有如下结构特征。
如图1所示，根据本实用新型的温度控制电路由分压网络11、第一输入网络12、第二输入网络13、控制网络14、输出控制网络15和调温装置16构成，其中分压网络11的输出端与第一输入网络12的输入端相连，为第一输入网络12提供多个不同的参考电压；第一输入网络12连接该分压网络11和控制网络14，接收来自分压网络11的多个不同参考电压并择一输出至控制网络14；第二输入网络13的输出端与控制网络14的输入端相连，其监测外界温度并根据监测结果向控制网络14输出相应的监测电压；控制网络14的输入端与第一输入网络12和第二输入网络13的输出端相连，输出端与输出控制网络15的输入端相连，所述控制网络14接收第一输入网络12和第二输入网络13提供的电压并输出相应的电压；输出控制网络15连接控制网络14和调温装置16，将控制网络14输出的电压提供给调温装置16；调温装置16与输出控制网络15相连，根据该输出控制网络15提供的电压进行制冷或制热。
上述第二输入网络13由第一电阻、第二电阻和电压跟随器组成，其中第一电阻为热敏电阻，其一端与电源相连；第二电阻为固定阻值电阻，其一端接地；上述第一电阻和第二电阻的另一端通过导线连接到电压跟随器的输入端；电压跟随器的输出端作为第二输入网络13的输出端与控制网络14相连。
上述控制网络14由放大器、第一电容和第三电阻组成，其中放大器的输入端和输出端分别作为控制网络14的输入端和输出端，第一电容与第三电阻并联且跨接在该放大器的反相输入端和输出端。
上述输出控制网络15由第一二极管、第二二极管、第一三极管和第二三极管组成，其中第一二极管正向接入电路并与第一三极管的基极和发射极串联形成第一支路；第二二极管反向接入电路并与第二三极管的基极和发射极串联形成第二支路；上述第一支路与第二支路并联；第一三极管的集电极连接高电压，第二三极管的集电极连接低电压。
本实用新型的温度控制电路还包括一电阻，该电阻两端分别连接输出控制网络15的输出端和控制网络14的放大器的反相输入端。
优选地，上述调温装置16是半导体制冷器。
根据本实用新型的温度控制电路，当温度达到平衡后，施加到调温装置上的电压小，即调温装置以小功率进行制热或制冷，该调温装置制热或制冷的功率与系统散发热量或吸收热量的功率相当，温度变化很小，温度变化曲线平滑，具有很好的温度平衡性。
图1为本实用新型的温度控制电路的框图。
图2为本实用新型的温度控制电路中分压网络的电路图。
图3为本实用新型的温度控制电路中除分压网络外的其他部分的电路图。
具体实施方式
下面，结合图1对本实用新型优选实施例的温度控制电路结构进行说明。这里，符号标记为本实用新型的说明提供参考。
在图2中，附图标记VR1、VR2、VR3、VR4表示电位器，采用的型号为3296，阻值1kΩ，其分别与不同阻值的电阻如R4和R8、R3和R7、R2和R6、R1和R5串联构成4个并联支路，通过改变电位器的阻值来输出不同的参考电压如VTR1、VTR2、VTR3和VTR4。由于上述结构已为本领域技术人员习知，故不作详细说明。
虽然本实用新型的优选实施方案以4个参考电压为例进行说明，但是可以理解参考电压的数量可为多个。
如图3所示，上述参考电压输入多路选择器输入端，这里，该多路选择器利用型号为4052的集成电路IC1来实现，其中管脚1、2、4、5分别输入参考电压VTR1、VTR2、VTR3，和VTR4，管脚3作为输出端。该集成电路IC1根据设定的温度选择输出该多个参考电压中的一个。设输出的参考电压为VTR，该参考电压VTR经阻值为10kΩ的电阻R9输入到放大器IC2B的反相输入端。同时，该放大器IC2B的同相输入端也输入一监测电压VTT。该监测电压VTT是12V的电源电压经热敏电阻RT和阻值为6.8kΩ的电阻R10分压后产生并通过电压跟随器IC2A输入的。本实施例中放大器IC2B采用运算放大器TL082，其中管脚5作为同相输入端，管脚6作为反相输入端，管脚7作为输出端。电压跟随器IC2A也采用运算放大器TL082，其中管脚3作为输入端，管脚1作为输出端，管脚2通过导线与管脚1相连。热敏电阻RT采用52kΩ的负温度系数(NTC)热敏电阻。由于负温度系数热敏电阻具有阻值随温度升高而降低的特性，所以监测电压VTT的大小也因此随温度而变化。当温度上升时，热敏电阻RT的阻值降低，监测电压VTT升高；反之当温度下降时，热敏电阻RT的阻值升高，则监测电压VTT降低。
电容C1和电阻R12形成并联电路，其两端分别与放大器IC2B的反相输入端和输出端相连。电容C1电容容量为0.1F，主要用于滤波；电阻R12的阻值为4.7MΩ，其与电阻R9构成放大器IC2B的增益。放大器IC2B的增益满足Gain(增益)＝R12/R9，计算得增益为470。放大器IC2B根据输入的参考电压VTR和监测电压VTT提供适当的驱动电压VR。驱动电压VR通过电阻R11施加到由二极管和三极管组成的并联电路中。在所述并联电路中，三极管T1的基极引出端和发射极引出端与正接二极管D1串联形成第一并联支路，三极管T2的基极引出端和发射极引出端与反接二极管D2串联形成第二并联支路。第一并联支路与第二并联支路分别于正电压输入和负电压输入的情况下工作。三极管TI的发射极引出端与三极管T2的发射极引出端之间的接点P对应的电压即为提供给半导体制冷器31的输出电压VP。
二极管D1和D2采用整流二极管IN4001，三极管T1采用TIP122，三极管T2采用TIP127。并且，三极管T1的集电极接J2.4+9.5V高电压，三极管T2的集电极接J2.5-9.5V低电压。
上述半导体制冷器31具有这样的特性其上施加正电压时，该半导体制冷器31制冷；其上施加负电压时，该半导体制冷器31制热。
假设处于导通状态的三极管T1、T2的直流基极电压为VBE，二极管D1、D2的正向电压降为VD。这样，当驱动电压VR为正且高于或等于导通电压Von(Von＝VBE+VD)时，二极管D1导通，三极管T1打开，允许电流流过二极管D1、三极管T1，从而为半导体制冷器31提供正输出电压VP，该半导体制冷器31根据该正输出电压VP进行制冷。当驱动电压VR为负且值大于或等于导通电压Von(Von＝VBE+VD)时，二极管D2导通，三极管T2打开，允许电流流过三极管T2、二极管D2，从而为半导体制冷器31提供负输出电压-VP，该半导体制冷器31根据该负输出电压-VP进行制热。
此外，通过电阻R13，输出电压VP被反馈回放大器IC2B的反相输入端。电阻R13的阻值优选为470kΩ。
下面，对本实用新型优选实施例的温度控制电路的具体工作进行说明。
当实际温度明显高于设定的温度时，监测电压VTT大于参考电压VTR，放大器IC2B工作在非线性区并输出正驱动电压VR，且该驱动电压VR的波动范围很小可视为固定值。该驱动电压VR经第一并联支路作为电压VP输出并施加到半导体制冷器31，半导体制冷器31以恒定功率开始制冷。同时，该电压VP通过电阻R13反馈回放大器IC2B，以增强信号的稳定性。由于半导体制冷器31的制冷，实际温度快速下降，从而导致监测电压VTT不断降低。当实际温度降至与设定温度相近即监测电压VTT与参考电压VTR差别小时，放大器IC2B工作在线性放大区，其输出的驱动电压VR与监测电压VTT和参考电压VTR的差成比例，随(VTT-VTR)的减小而减小。同样，输出电压VP以及半导体制冷器31的制冷功率都是随监测电压VTT和参考电压VTR的差的减小而减小。最后当监测电压VTT降到和参考电压VTR基本相当时，输出电压VP的大小使半导体制冷器31的制冷功率正好与系统吸收的热量相等，此时放大器IC2B输出的驱动电压VR和输出电压VP都是不变小电压，因此温度变化很小，温度平衡性好。
类似地，当实际温度明显低于设定的温度时，监测电压VTT小于参考电压VTR，因此放大器IC2B输出负驱动电压-VR，且该驱动电压-VR为固定值。该驱动电压-VR经第二并联支路作为电压-VP输出并施加到半导体制冷器31，半导体制冷器31以恒定功率开始制热。同时，该电压-VP通过电阻R13反馈回放大器IC2B，以增强信号的稳定性。由于半导体制冷器31的制热，实际温度快速上升，从而导致监测电压VTT不断升高。最后当监测电压VTT升到和参考电压VTR基本相当时，输出电压-VP使半导体制冷器31的制热功率正好与系统散发的热量相等，此时放大器IC2B输出的驱动电压-VR和输出电压-VP都是不变小电压。
尽管基于说明目的本实用新型已经结合优选实施例进行了公开，但本领域的技术人员应该理解，各种改变、增加和替代都是可能的。因此，本实用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求书的范围来确定其技术性范围。
权利要求1.一种温度控制电路，由分压网络、第一输入网络、第二输入网络、控制网络、输出控制网络和调温装置构成，其特征在于分压网络的输出端与第一输入网络的输入端相连，为第一输入网络提供多个不同的参考电压；第一输入网络连接该分压网络和控制网络，接收来自分压网络的多个不同参考电压并择一输出至控制网络；第二输入网络的输出端与控制网络的输入端相连，其监测外界温度并根据监测结果向控制网络输出相应监测电压；控制网络的输入端与第一输入网络和第二输入网络的输出端相连，输出端与输出控制网络的输入端相连，所述控制网络接收第一输入网络和第二输入网络提供的电压并输出相应的电压；输出控制网络连接控制网络和调温装置，将控制网络输出的电压提供给调温装置；调温装置与输出控制网络相连，根据上述输出控制网络提供的电压进行制冷或制热。
2.如权利要求1所述的温度控制电路，其特征在于第二输入网络由第一电阻、第二电阻和电压跟随器组成，其中第一电阻为热敏电阻，其一端与电源相连；第二电阻为固定阻值电阻，其一端接地；上述第一电阻和第二电阻的另一端通过导线连接到电压跟随器的输入端；电压跟随器的输出端作为第二输入网络的输出端与控制网络相连。
3.如权利要求1所述的温度控制电路，其特征在于所述控制网络由放大器、第一电容和第三电阻组成，其中放大器的输入端和输出端分别作为控制网络的输入端和输出端，第一电容与第三电阻并联且跨接于该放大器的反相输入端和输出端。
4.如权利要求1所述的温度控制电路，其特征在于输出控制网络由第一二极管、第二二极管、第一三极管和第二三极管组成，其中第一二极管正向接入电路并与第一三极管的基极和发射极串联形成第一支路；第二二极管反向接入电路并与第二三极管的基极和发射极串联形成第二支路；上述第一支路与第二支路并联；第一三极管的集电极连接高电压，第二三极管的集电极连接低电压。
5.如权利要求3所述的温度控制电路，其特征在于还包括一电阻，该电阻两端分别连接输出控制网络的输出端和控制网络的放大器的反相输入端。
6.如权利要求1所述的温度控制电路，其特征在于所述调温装置是半导体制冷器。
专利摘要本实用新型涉及一种温度平衡性好并且能够调节加热和制冷功率的温度控制电路，包括分压网络，其提供多个不同的参考电压；第一输入网络，其接收来自分压网络的多个不同参考电压并择一输出；第二输入网络，其监测外界温度并根据监测结果输出相应的监测电压；控制网络，其根据输入的来自第一输入网络和第二输入网络的电压来控制输出电压的大小；输出控制网络，其将控制网络输出的电压提供给调温装置；以及调温装置，其与输出控制网络相连，根据该输出控制网络提供的电压进行制冷或制热。本实用新型的温度控制电路取得的有益效果是加热和制冷功率可以调节，当温度达到平衡后，温度变化小，具有很好的温度平衡性。
文档编号G05D23/19GK2901388SQ200620019110
公开日2007年5月16日 申请日期2006年4月6日 优先权日2006年4月6日
发明者杜伟亭 申请人:北京尚精光电技术有限公司