基于pwm控制的tec温控电路的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开一种基于PWM控制的TEC温控电路，包括：提供供电的开关电源电路、温度采集单元、信号处理单元、PWM控制芯片和TEC模块；所述温度采集单元用于采集TEC模块的工作温度，并将温度信号输出到所述信号处理单元；所述信号处理单元用于将温度信号转换为电信号，并将电信号输出到所述PWM控制芯片；所述PWM控制芯片用于根据所述电信号调节所述TEC模块的工作电压。本实用新型的TEC温控电路采用PWM控制芯片对TEC模块的工作电压进行控制，保证高精度的输出电压；利用温度采集单元和信号处理单元组成反馈回路，保证了温度反馈的稳定性和及时性。
【专利说明】基于PWM控制的TEC温控电路
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电子科学与【技术领域】，具体涉及一种基于PWM控制的TEC温控电路。
【背景技术】
[0002]TECCThermo electric Cooler,半导体致冷器)是利用半导体材料的拍尔帖效应制成的，所谓珀尔帖效应，是指当直流电流通过两种半导体材料组成的电偶时，其一端吸热，一端放热的现象。TEC的用途非常广泛，最典型的应用是激光器的温控和PCR的温控。众所周知，激光器对于温度是非常敏感的，因此对TEC的要求非常高。传统PWM (脉冲宽度调制)的TEC温控电路是通过对单片机的定时器进行设置来调节电压以达到对TEC温控电路的控制作用，但是用单片机的定时器精度及频率有限，使得其对TEC温控电路的控制精度和调节温度的反应时间都无法满足高精密及高速度温度控制设备(如激光器等)的要求。
实用新型内容
[0003]本实用新型的目的在于针对现有技术的上述缺陷，提出一种基于PWM控制的TEC温控电路，解决现有技术中控制精度低、调节温度反应时间长的技术问题。
[0004]本实用新型的技术方案包括一种基于PWM控制的TEC温控电路，包括:提供供电的开关电源电路、温度采集单元、信号处理单元、PWM控制芯片和TEC模块；所述温度采集单元用于采集TEC模块的工作温度，并将温度信号输出到所述信号处理单元；所述信号处理单元用于将温度信号转换为电信号，并将电信号输出到所述PWM控制芯片；所述PWM控制芯片用于根据所述电信号调节所述TEC模块的工作电压。
[0005]优选地，所述PWM控制芯片包括:
[0006]采样模块，用于对所述电信号进行采样；
[0007]PWM控制模块，用于进行脉冲宽度调制控制以生成PWM控制信号；
[0008]基准控制模块，用于输出预设占空比的低频率控制信号；
[0009]比较模块，用于判断所述采样模块的采样结果是否低于第一阈值或是否高于第二阈值，所述第一阈值小于所述第二阈值，若低于第一阈值则启动PWM控制模块,若高于第二阈值则启动基准控制模块；
[0010]振荡器，用于提供时钟信号；
[0011]逻辑控制模块，用于根据所述振荡器的时钟信号以及所述PWM控制模块的PWM控制信号或基准控制模块的预设占空比的低频率控制信号生成具有相应占空比的信号；
[0012]信号放大模块，用于对逻辑控制模块生成的具有相应占空比的信号进行放大。
[0013]优选地，所述TEC模块包括一个冷端以及一个与冷端相对的热端。
[0014]优选地，所述热端和所述冷端分别设有散热机构。
[0015]优选地，上述TEC温控电路还包括过压保护模块，用于检测所述TEC模块的输入电压是否超过电压阈值，如果超过所述电压阈值则停止所述TEC模块的工作。
[0016]与现有技术相比，本实用新型的有益效果包括:本实用新型的TEC温控电路采用PWM控制芯片对TEC模块的工作电压进行控制，保证高精度的输出电压；本实用新型的TEC温控电路利用温度采集单元和信号处理单元组成反馈回路，保证了温度反馈的稳定性和及时性。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1是本实用新型实施例1的TEC温控电路的结构框图；
[0018]图2是本实用新型实施例1的TEC温控电路中PWM控制芯片的结构框图。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。
[0020]本实用新型提供了一种基于PWM控制的TEC温控电路，包括:提供供电的开关电源电路、温度采集单元、信号处理单元、PWM控制芯片和TEC模块；所述温度采集单元用于采集TEC模块的工作温度，并将温度信号输出到所述信号处理单元；所述信号处理单元用于将温度信号转换为电信号，并将电信号输出到所述PWM控制芯片；所述PWM控制芯片用于根据所述电信号调节所述TEC模块的工作电压。
[0021]具体地，上述TEC温控电路采用PWM控制芯片对TEC模块的工作电压进行控制，保证高精度的输出电压；上述TEC温控电路利用温度采集单元和信号处理单元组成反馈回路，保证了温度反馈的稳定性和及时性。
[0022]实施例1:
[0023]本实用新型的实施例1提供了一种基于PWM控制的TEC温控电路，如图1所示，该TEC温控电路包括:开关电源电路1、温度采集单元2、信号处理单元3、PWM控制芯片4、TEC模块5和过压保护模块6，其中，开关电源电路I为整个温控电路供电，温度采集单元2用于采集TEC模块5的工作温度，并将温度信号输出到信号处理单元3 ;信号处理单元3用于将温度信号转换为电信号，并将电信号输出到PWM控制芯片4 ;PWM控制芯片4用于根据所述电信号调节TEC模块5的工作电压，进而进行温控；过压保护模块6用于检测TEC模块5的输入电压是否超过电压阈值，如果超过电压阈值则停止TEC模块5的工作。进一步地，TEC模块5包括一个冷端以及一个与冷端相对的热端；更近一步地，热端和冷端分别设有散热机构。
[0024]上述TEC温控电路采用PWM控制芯片对TEC模块的工作电压进行控制，保证高精度的输出电压，进一步地，本实施例中，PWM控制芯片4的结构如图2所示，包括:采样模块4UPWM控制模块42、基准控制模块43、比较模块44、振荡器45、逻辑控制模块46和信号放大模块47。其中，采样模块41用于对信号处理单元3生成的电信号进行采样，所述的电信号为电流信号或电压信号。PWM控制模块42用于进行脉冲宽度调制控制以生成PWM控制信号。基准控制模块43用于输出预设占空比的低频率控制信号，该预设占空比为一较低的值。比较模块44用于判断采样模块41的采样结果是否低于第一阈值或是否高于第二阈值，其中，第一阈值小于第二阈值，若低于第一阈值则启动PWM控制模块，若高于第二阈值则启动基准控制模块。振荡器45用于提供时钟信号。逻辑控制模块46用于根据振荡器45的时钟信号以及PWM控制模块42的PWM控制信号或基准控制模块43的预设占空比的低频率控制信号生成具有相应占空比的信号。信号放大模块47用于对逻辑控制模块46生成的具有相应占空比的信号进行放大。其中，振荡器45的时钟信号的上升沿产生上述具有相应占空比的信号的上升沿，PWM控制模块42的PWM控制信号或基准控制模块43的预设占空比的低频率控制信号的下降沿产生上述具有相应占空比的信号的下降沿。
[0025]本实施例中，首先温度采集单元将当前温控电路的温度采集后将采集的信号传输给信号处理单元，然后PWM电压控制芯片根据信号电路处理后的信号输出高速高精度的脉宽及频率均可以调节的脉冲信号，然后根据脉冲信号转换成TEC模块的控制电压，实现了高精度、高速度的TEC温控电路。PWM控制芯片具有高精度及高反应速度，根据信号处理单元处理后的信号输出高速高精度的脉宽及频率均可以调节的脉冲信号，此脉冲信号的脉宽控制精度高达16位，远远超过了一般用单片机的定时器生成的8到12位的脉宽可调的脉冲信号。经过实际测试整套电路可以将温度控制在±0.05°C。
[0026]以上所述本实用新型的【具体实施方式】，并不构成对本实用新型保护范围的限定。任何根据本实用新型的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围内。
【权利要求】
1.一种基于PWM控制的TEC温控电路，其特征在于，包括:提供供电的开关电源电路、温度采集单元、信号处理单元、PWM控制芯片和TEC模块；所述温度采集单元用于采集TEC模块的工作温度，并将温度信号输出到所述信号处理单元；所述信号处理单元用于将温度信号转换为电信号，并将电信号输出到所述PWM控制芯片；所述PWM控制芯片用于根据所述电信号调节所述TEC模块的工作电压； 其中，所述PWM控制芯片包括: 采样模块，用于对所述电信号进行采样； PWM控制模块，用于进行脉冲宽度调制控制以生成PWM控制信号； 基准控制模块，用于输出预设占空比的低频率控制信号； 比较模块，用于判断所述采样模块的采样结果是否低于第一阈值或是否高于第二阈值，所述第一阈值小于所述第二阈值，若低于第一阈值则启动PWM控制模块，若高于第二阈值则启动基准控制模块； 振荡器，用于提供时钟信号； 逻辑控制模块，用于根据所述振荡器的时钟信号以及所述PWM控制模块的PWM控制信号或基准控制模块的预设占空比的低频率控制信号生成具有相应占空比的信号； 信号放大模块，用于对逻辑控制模块生成的具有相应占空比的信号进行放大。
2.根据权利要求1所述的基于PWM控制的TEC温控电路，其特征在于，所述TEC模块包括一个冷端以及一个与冷端相对的热端。
3.根据权利要求2所述的基于PWM控制的TEC温控电路，其特征在于，所述热端和所述冷端分别设有散热机构。
4.根据权利要求1所述的基于PWM控制的TEC温控电路，其特征在于，还包括过压保护模块，用于检测所述TEC模块的输入电压是否超过电压阈值，如果超过所述电压阈值则停止所述TEC模块的工作。
【文档编号】F25B49/00GK204128255SQ201420228222
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年5月6日 优先权日:2014年5月6日
【发明者】杨林, 李曦, 胡啸 申请人:武汉洛芙科技股份有限公司