一种用半导体珀尔贴调整激光晶体温度的控制装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于一种激光器的激光晶体或倍频晶体温度的控制装置，具体涉及一种用半导体珀尔贴调整激光晶体温度的控制装置。
【背景技术】
[0002]TEC (Thermo Electric cooler)热电制冷器又称半导体制冷器，当直流电流通过两种不同的导电材料回路时，结点上将产生吸热或放热的现象，成为珀尔贴效应。TEC智能制冷温控模块既是利用了珀尔贴片效应以实现制冷或制热，它具有制冷、制热速度快，无噪声、无污染，控制灵活方便、体积小、重量轻等特点，因而得到了广泛应用。一种典型的TEC单级热电制冷器，由二片分别是P型和N型的半导体材料构成，当一正向电流作用于N型半导体时电子从P型半导体移到N型半导体，因此热量被吸收，温控面的温度降低，热量通过热沉向周围散发，热能的迀移量与TEC的供电量成正比。改变电流方向，从热沉输入，则将热量从热沉转移到温控面，从而使温控面的温度升高。在小体积的温控领域TEC是优先选择的温控制冷器件。
[0003]现有技术的普通TEC控制一般采用MAXM公司的MAX8520和LINER TECHNOLOGY公司的LTC1923芯片控制，如采用这种控制模式则有应用相对复杂，TEC的工作参数设置不灵活，应用成本上升，控制模式切换比较复杂。温控条件如果发生变化，温度控制参数改变困难，温控算法无法更改。在空间比较狭小的激光器中，制冷模块的体积位置也受到比较大的限制。
【发明内容】
[0004]本实用新型为解决现有技术存在的问题而提出，其目的是提供一种用半导体珀尔贴调整激光晶体温度的控制装置。
[0005]本实用新型的技术方案是:一种用半导体珀尔贴调整激光晶体温度的控制装置，包括温度传感器、PID温控模块、开关电源，TEC制冷模块和激光晶体或倍频晶体。所述的温度传感器的输出端与PID温控模块的输入端电信号连接，PID温控模块的输出端与输出温度控制模块的输入端电信号连接，输出温度控制模块的输出端与开关电源的输入端电信号连接，开关电源的输出端与TEC制冷模块的输入端电信号连接，TEC制冷模块的输出端与激光晶体或倍频晶体的输入端电信号连接。
[0006]所述的输出温度控制模块的电路图包括运算放大器、脉宽调制芯片、稳压二极管D1、D2、可调电阻Rl、R3?R5、电阻R2和电容Cl，由PID温控模块的输出端输出的电信号进入输出温度控制模块的输入端，经电阻R2进入运算放大器的脚2，经放大后电信号进入脉宽调制芯片的脚3，由脉宽调制芯片的脚10输出，稳压二极管D1、D2两个稳压管串联使用，一个利用它的正向特性，另一个利用它的反向特性，则既能稳压又可起温度补偿作用，以提高稳压效果。
[0007]所述的TEC制冷模块包括壳体，在壳体内分别设置有温度传感器、激光晶体或倍频晶体、TEC半导体制冷片及铜质水冷块，在铜质水冷块内形成冷却水道。
[0008]本实用新型由于采用线形调节方式而非位式调节方式，并且采用数字控制模式，可以大幅提高温度的控制精度，温度控制精度达到±0.1°C。
【附图说明】
[0009]图1是本实用新型用半导体珀尔贴调整激光晶体温度的控制装置的电原理框图；
[0010]图2是本实用新型用半导体珀尔贴调整激光晶体温度的控制装置的结构图；
[0011]图3是本实用新型中的输出温度控制模块电路图；
[0012]图4是本实用新型中的TEC制冷模块结构图。
[0013]其中:
[0014]I温度传感器2 PID温控模块
[0015]3输出温度控制模块 4开关电源
[0016]5 TEC制冷模块6激光晶体或倍频晶体
[0017]7 TEC半导体制冷片 8电流表
[0018]9切换开关10调节旋钮
[0019]11运算放大器12脉宽调制芯片
[0020]13壳体14铜质水冷块
[0021]15冷却水道。
【具体实施方式】
[0022]下面，结合附图和实施例对本实用新型用半导体珀尔贴调整激光晶体温度的控制装置进行详细说明:
[0023]如图1、2所示，一种用半导体珀尔贴调整激光晶体温度的控制装置，包括温度传感器1、PID温控模块2、输出温度控制模块3、开关电源4、TEC制冷模块5和激光晶体或倍频晶体6。其中，温度传感器I的输出端与PID温控模块2的输入端电信号连接，PID温控模块2的输出端与输出温度控制模块3的输入端电信号连接，输出温度控制模块3的输出端与开关电源4的输入端电信号连接，开关电源4的输出端与TEC制冷模块5的输入端电信号连接，TEC制冷模块5的输出端与激光晶体或倍频晶体6的输入端电信号连接。
[0024]在温度传感器I和输出温度控制模块3之间接入电流表8，在PID温控模块2和输出温度控制模块3之间接入切换开关9和调节旋钮10。
[0025]其中，温度传感器I采用PT100型热电耦，PID温控模块2采用XTM908型，开关电源4采用MW-30-15型。
[0026]如图3所示，输出温度控制模块3的电路图包括运算放大器11、脉宽调制芯片12、稳压二极管D1、D2、可调电阻R1、R3?R5、电阻R2和电容Cl。由PID温控模块2的输出端输出的电信号进入输出温度控制模块3的输入端，经电阻R2进入运算放大器11的脚2，经放大后电信号进入脉宽调制芯片12的脚3，由脉宽调制芯片12的脚10输出，稳压二极管D1、D2两个稳压管串联使用，一个利用它的正向特性，另一个利用它的反向特性，则既能稳压又可起温度补偿作用，以提高稳压效果。
[0027]如图4所示，TEC制冷模块5包括壳体13，在壳体13内分别设置有温度传感器1、激光晶体或倍频晶体6、TEC半导体制冷片7及铜质水冷块14，在铜质水冷块14内形成冷却水道15。
[0028]本实用新型的控制过程:
[0029]由温度传感器I采集探头采集激光晶体或倍频晶体6的温度，传给PID温控模块2，通过设置输出温度控制模块3的参数对输出控制模块进行调整，从而调整开关电源4输出电流为0-15A，从而驱动TEC半导体制冷片7，通过调整开关电源4输出电压为0-5V的信号转化为50KHz对应占空比0-75%的脉宽调制信号。当TEC制冷模块5开始工作时，将激光晶体或倍频晶体6的热量传递给热沉面的铜质水冷块14，最终将激光晶体或倍频晶体6的温度控制在需要的范围以内。
[0030]本实用新型由于采用线形调节方式而非位式调节方式，并且采用数字控制模式，可以大幅提高温度的控制精度，温度控制精度达到±0.1°C。
【主权项】
1.一种用半导体珀尔贴调整激光晶体温度的控制装置，包括温度传感器(1)、PID温控模块(2 )、开关电源(4 )，其特征在于:还包括TEC制冷模块(5 )和激光晶体或倍频晶体(6 )，所述的温度传感器(I)的输出端与PID温控模块(2)的输入端电信号连接，PID温控模块(2)的输出端与输出温度控制模块(3)的输入端电信号连接，输出温度控制模块(3)的输出端与开关电源(4)的输入端电信号连接，开关电源(4)的输出端与TEC制冷模块(5)的输入端电信号连接，TEC制冷模块(5)的输出端与激光晶体或倍频晶体(6)的输入端电信号连接。2.根据权利要求1所述的一种用半导体珀尔贴调整激光晶体温度的控制装置，其特征在于:所述的输出温度控制模块(3)的电路图包括运算放大器(11)、脉宽调制芯片(12)、稳压二极管D1、D2、可调电阻R1、R3?R5、电阻R2和电容Cl，由PID温控模块(2)的输出端输出的电信号进入输出温度控制模块(3)的输入端，经电阻R2进入运算放大器(11)的脚2，经放大后电信号进入脉宽调制芯片(12)的脚3，由脉宽调制芯片(12)的脚10输出，稳压二极管D1、D2串联。3.根据权利要求1所述的一种用半导体珀尔贴调整激光晶体温度的控制装置，其特征在于:所述的TEC制冷模块(5)包括壳体(I3)，在壳体(I3)内分别设置有温度传感器(I)、激光晶体或倍频晶体(6)、TEC半导体制冷片(7)及铜质水冷块(14)，在铜质水冷块(14)内形成冷却水道(15)。
【专利摘要】本实用新型公开了一种用半导体珀尔贴调整激光晶体温度的控制装置，包括温度传感器的输出端与PID温控模块的输入端电信号连接，PID温控模块的输出端与输出温度控制模块的输入端电信号连接，输出温度控制模块的输出端与开关电源的输入端电信号连接，开关电源的输出端与TEC制冷模块的输入端电信号连接，TEC制冷模块的输出端与激光晶体或倍频晶体的输入端电信号连接。本实用新型由于采用线形调节方式而非位式调节方式，并且采用数字控制模式，可以大幅提高温度的控制精度，温度控制精度达到±0.1℃。
【IPC分类】H01S3/042
【公开号】CN204615142
【申请号】CN201520335417
【发明人】金策, 王鑫, 路经纬, 刘涛
【申请人】核工业理化工程研究院
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年5月22日