专利名称：一种半导体探测器制冷电源控制电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及电源电路控制领域，具体的讲是一种半导体探测器制冷电源 控制电路。
背景技术：
常用的半导体探测器包括Si—Pin光电二极管探测器，硅漂移探测器 SDD、锂漂移硅探测器Si (Li)等，现有探测器中往往要求探测器在一个恒定 的低温下进行工作，譬如一2(TC，这就需要对制冷装置进行精确控制来保证 其制冷温度， 一般采用控制制冷电源来控制制冷温度，现有技术中，制冷电 源是通过三端稳压器组成的电源控制电路来调节的，如图1所示，根据Si—Pin 探头的温度反馈通过三端稳压器组成的电源控制电路来调节制冷电压，三端 稳压器组成的电源控制电路图请参见图2，其详细的电路图请参见图3，三端 稳压器组成的电源控制电路工作原理为电源+5V通过电阻R40和R45给探测 器里的温度传感器提供160u A的电流，温度传感器的信号通过R51进入由 U3A、 R58、 R59组成的同相放大电路；放大后的信号与设定电压(由R39设定 为-2.583V) —起通过由U3B、 R44、 R43、 R49组成的反相加法电路，得到温度 监控电压信号；温度监控电压信号再与温度设定电压(由R52、 R57、 R65设 定)一起通过由U3D、R48、R54、R60、R64组成的差分放大电路，得到由C33、VR1、 C34等组成的三端稳压电路的调节电压信号，从而控制三端稳压器输出合适的 制冷电压给探测器。
上述电路中，需要设定2处电压值，分别是R39设定电压为-2.583V及由 R52、 R57、 R65设定的电压，导致电路极为复杂；同时在正常情况下，探测器 的制冷电压为2.2V，那么5v电源的利用率为2.2V/5V-44。/。，这样的利用率是非常低的；再由于反馈控制回路滞后的原因，在上电瞬间，制冷电压的输出会 有一个幅值高达5V的脉冲，对各元器件会造成一定损害。
发明内容
本发明的目的是通过将DC/DC转换电路应用到探测器的制冷电路中，替 代原有的三端稳压器，控制方便而且电源的利用效率高。 为了达到上述技术效果，本发明提供了如下技术方案-
一种半导体探测器制冷电源控制电路，包括一向探测器中的温度传感器 提供电流的电源输出端，所述设置在探测器中的温度传感器的信号通过同相 放大电路，放大后的信号经过分压电路分压后进入一 DC/DC转换电路的反馈 电压输入端，对制冷电压进行调节。
进一步地，所述DC/DC转换电路包括一控制芯片，所述芯片的第一脚第 三脚等电势，第二脚通过一电感连接到12伏电源上，第四脚通过一二极管连 接到分压电路上，第五脚连接到一缓启动电路，第六脚与一过压保护电路连 接，第七、八脚串接两滤波电感后与输出电压端相连。
进一步地，所述过压保护电路包括第二三极管，第八电容，第九、第十 电阻，所述第二三极管基极分别与第八电容、第九、第十电阻相连接，发射 极与第八电容及第十电阻的另一端相连，集电极与控制芯片的第六脚相连， 当制冷电压高于一定值时，第二三极管导通，拉低控制芯片的第六脚电压从 而关断DC/DC转换电路。
进一步地，所述控制芯片的第四脚通过一二极管与由第十一电阻、第十 二电阻组成的限压电路连接，用于将探测器上电瞬间制冷电压限制在一定值。
进一步地，所述分压电路由第四电阻、第十九电阻、第五电阻、第二十 电阻、第六电阻组成，第四电阻与同相放大电路连接，第十九电阻通过一二 极管连接到控制芯片的第四脚。
进一步地，所述缓启动电路包括一串联的第七电阻及第七电容，第七电
5容与控制芯片的第一脚、第三脚相连。
进一步地，所述DC/DC转换电路还与一限压电路连接，所述限压电路包 括第十一、十二电阻，所述DC/DC转换电路的控制芯片的第七、第八脚通过 一电感与限压电路的第十一电阻相连。
本发明的技术效果在于探测器的制冷可以分成快速制冷和反馈制冷两 种工作方式，在刚启动制冷设备时，由于温度离设定温度很大，所以进行快 速制冷，在环境温度与要求温度极为接近时就需要采用反馈制冷，来精确的 达到制冷温度。使用DC/DC转换电路利用探头的温度反馈来调节输出电压的 幅度，能更准确快速地达到制冷的要求。分压电路的分压作用能够准确地设 定所需的温度值而不再需要像现有技术那样进行两处电压值设定从而影响控 制的精度与制冷的效果；而且DC/DC转换电路的效率高达90。/。，对电源的利 用率极高；同时本电路中改变R7和C7的参数能够设定合适的制冷电压的上 升斜率，平稳地从OV上升到所需制冷电压，而不会产生任何过冲电压。
另外，在控制芯片的使能端设计了过压保护电路，能在电路出现异常情 况时，及时对探头保护，即使在保护电路出现问题的时候电路也只会工作在 快速制冷的方式下，不会对探头产生损坏，起到了双重保护的作用。
图l为半导体探测器的基本工作原理示意图； 图2为现有技术中制冷电源控制电路简图； 图3为现有技术中制冷电源控制电路图； 图4为本发明制冷电源控制电路简图； 图5为本发明制冷电源控制电路具体实施方式
现结合
及具体实施方式
对本发明作进一步说明
如图4所示为本发明制冷电源控制电路简图，设置在探测器中的温度传 感器的信号通过同相放大电路，放大后的信号经过分压电路分压后进入一
DC/DC转换电路的反馈电压输入端，对制冷电压进行调节。通过使用DC/DC 变换电路来代替三端稳压电路从而利用探测器里的温度传感器信号来调节输 出电压的幅度，控制方便，效率高，同时可通过改变COMP端参数来设置上 电缓冲时间。其具体电路参见图5，该电路的工作原理为电源+5V通过电阻 R1给探测器里的温度传感器提供160uA的电流，温度传感器的信号通过由 U6A、 R2、 R3、 C2组成的同相放大电路；放大后的信号经过R4、 R5、 R6、 R19、R20、 C3、 C4组成的分压电路的分压，再通过二极管D1进入DC/DC转换电路控制 芯片U1的反馈电压输入端，对制冷电压进行调节。DC/DC转换电路由L2、 C5、 C6、 U1、 L3、 C9、 C10组成，电源控制芯片U1型号为AOZ10104，是alpha 半导体公司的产品。芯片的第1脚第3脚等电势，第2脚通过一电感L2连接 到12伏电源上，第4脚通过一二极管D1连接到分压电路上，第5脚与第七电 阻R7、第七电容C7串接，第6脚与一过压保护电路连接，第7、 8脚串接两 滤波电感L3、 L5后与输出电压TC+相连。
R11和R12组成的限压电路的作用是在探测器上电瞬间限制制冷电压在 2.4V， R9、 R10、 C8和Q2构成过压保护电路，在制冷电压超过3.4V时，Q2导 通,拉低芯片U1的EN电压(即第6脚电压)而关断DC/DC转换电路。
上述电路中，R4、 R5、 R6、 R19、 R20组成的分压电路能够准确地设定所 需的温度值；DC/DC转换电路的效率高达90%;改变R7和C7的参数能够设定 合适的制冷电压的上升斜率，平稳地从OV上升到所需制冷电压，不会产生任 何过冲电压。
权利要求
1、一种半导体探测器制冷电源控制电路，包括一向探测器中的温度传感器提供电流的电源输出端，其特征在于所述设置在探测器中的温度传感器的信号通过同相放大电路，放大后的信号经过分压电路分压后进入一DC/DC转换电路的反馈电压输入端，对制冷电压进行调节。
2、 根据权利要求1所述的半导体探测器制冷电源控制电路，其特征在于-所述DC/DC转换电路包括一控制芯片，所述芯片的第一脚第三脚等电势， 第二脚通过一电感连接到12伏电源上，第四脚通过一二极管连接到分压 电路上，第五脚连接到一缓启动电路，第六脚与一过压保护电路连接， 第七、八脚串接两滤波电感后与输出电压端相连。
3、 根据权利要求2所述的半导体探测器制冷电源控制电路，其特征在于 所述过压保护电路包括第二三极管，第八电容，第九、第十电阻，所述第 二三极管基极分别与第八电容、第九、第十电阻相连接，发射极与第八电 容及第十电阻的另一端相连，集电极与控制芯片的第六脚相连，当制冷电 压高于一定值时，第二三极管导通，拉低控制芯片的第六脚电压从而关断 DC/DC转换电路。
4、 根据权利要求2所述的半导体探测器制冷电源控制电路，其特征在于所述控制芯片的第四脚通过一二极管与由第十一电阻、第十二电阻组成 的限压电路连接，用于将探测器上电瞬间制冷电压限制在一定值。
5、 根据权利要求l所述的半导体探测器制冷电源控制电路，其特征在于-所述分压电路由第四电阻、第十九电阻、第五电阻、第二十电阻、第六 电阻第三、第四电容组成，第四电阻与同相放大电路连接，第十九电阻 通过一二极管连接到控制芯片的第四脚。
6、 根据权利要求2所述的半导体探测器制冷电源控制电路，其特征在于所述缓启动电路包括一串联的第七电阻及第七电容，第七电容与控制芯 片的第一脚、第三脚相连。
7、根据权利要求2所述的半导体探测器制冷电源控制电路，其特征在于所述DC/DC转换电路还与一限压电路连接，所述限压电路包括第十一、十 二电阻，所述DC/DC转换电路的控制芯片的第七、第八脚通过一电感与限 压电路的第十一电阻相连。
全文摘要
本发明公开了一种半导体探测器制冷电源控制电路，包括一向探测器中的温度传感器提供电流的电源输出端，所述设置在探测器中的温度传感器的信号通过同相放大电路，放大后的信号经过分压电路分压后进入一DC/DC转换电路的反馈电压输入端，对制冷电压进行调节。本发明通过将DC/DC转换电路应用到探测器的制冷电路中，替代原有的三端稳压器，控制方便而且电源的利用效率高。使用DC/DC转换电路利用探头的温度反馈来调节输出电压的幅度，能更准确快速地达到制冷的要求。
文档编号G05F1/10GK101540547SQ200910029810
公开日2009年9月23日 申请日期2009年3月25日 优先权日2009年3月25日
发明者刘召贵, 刚 应, 李胜辉, 胡晓斌, 韦大纶 申请人:江苏天瑞仪器股份有限公司