基于热电制冷器的温度控制电路的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于热电制冷器的温度控制电路，包括：TEC元件、热敏电阻、TEC控制单元、MCU以及差动比例电路；其中，热敏电阻设置于TEC元件的表面，与差动比例电路相连；TEC控制单元将来自MCU的TEC温度调节信号转换为控制电流流向的电压信号；TEC元件根据来自TEC控制单元的电压信号，进行吸热或放热；差动比例电路将采集的热敏电阻电压和预设参考电压之间的差值进行差分放大，得到差分电压；MCU根据来自差动比例电路的差分电压，获取当前热敏电阻的采样温度，根据热敏电阻的采样温度与预先设定的目标温度之间的比较结果，产生TEC温度调节信号。应用本发明，可以降低温度控制电路成本、提升ADC的利用率。
【专利说明】基于热电制冷器的温度控制电路
【技术领域】
[0001]本发明涉及光通信【技术领域】，尤其涉及一种基于热电制冷器的温度控制电路。
【背景技术】
[0002]随着人们对高带宽的需求不断增加，在光通信领域，要求光模块的传输速率越来越高，体积却越来越小。光模块中的EML (Electro-absorption Modulated Laser,电吸收外调制激光器)具有较好的光谱特性、响应速度快、功耗低等特点，因此广泛应用于光通信中。
[0003]由于EML激光器的中心波长、输出功率等都受到激光器温度的影响，因此要保持EML激光器的中心波长、输出功率的稳定，需要对EML激光器的温度进行控制。特别是针对DffDM (Dense Wavelength Division Multiplexing,密集型光波复用)应用的场景,在应用最多的100G和50G信道间隔，要求其标准波长间隔分别为0.8nm和0.4nm。为了保证信道间隔，系统厂家提出100G和50G的中心波长稳定度要求一般为正负20pm和正负10pm。这个稳定度要求是非常严格的，因此，需要严格控制EML激光器的温度。
[0004]实际应用中，一般用TEC (Thermoelectric cooler,热电制冷器又称半导体制冷器)温度控制电路来保证EML激光器工作温度的恒定。现有的TEC温度控制方法，一般由MCU (Micro Control Unit,微控制单兀)中的 ADC (Analog-Digital Converter,模数转换器)构建采样电路，采样电路由预先设置的参考电压供电，ADC按照预先设置的采样周期采样设置在EML激光器中的热敏电阻的电压值，结合预先存储的热敏电阻阻值与热敏电阻电压值的映射关系，获取热敏电阻的当前电阻值，再根据预先存储的该热敏电阻的温度-电阻特性关系，获取当前电阻值对应的热敏电阻温度，将获取的热敏电阻温度与MCU中预先设定的目标温度进行比较，根据获取的热敏电阻温度与目标温度的差值，生成温度闭环控制信号:当获取的热敏电阻温度高于目标温度，向TEC元件发送包含EML激光器降温的温度闭环控制信号，使TEC元件吸热，从而降低EML激光器以及热敏电阻的温度；当获取的热敏电阻温度低于目标温度，向TEC兀件发送包含EML激光器升温的温度闭环控制信号,使TEC元件放热，从而升高EML激光器以及热敏电阻的温度；当获取的热敏电阻温度等于目标温度，维持TEC元件当前状态不变。这样，通过闭环控制TEC元件给EML激光器升温或降温，可以保障EML激光器温度的稳定性，进而保证EML激光器的中心波长、输出功率等的稳定。
[0005]在采样电路的参考电压确定的情况下，理论上，ADC采样的热敏电阻电压范围为OV到参考电压之间。但是，实际工程应用中，由于EML激光器工作时的温度一般处于一个范围区间，常规应用在20°C到70°C之间，根据热敏电阻的温度-电阻特性关系，当热敏电阻的温度为20°C时，对应的热敏电阻电阻值约为几千(K)欧姆，而当热敏电阻的温度为70°C时，对应的热敏电阻电阻值可达到十几K。因而，在常规应用环境中，由于热敏电阻电阻值最小也是K级，这样，导致ADC采样到的最小热敏电阻电压会远大于0V，S卩，在常规应用环境中，ADC采样到的热敏电阻电压范围只是ADC理论上采样的热敏电阻电压范围的一部分，使得ADC理论上采样的热敏电阻电压范围并没有被100%利用。这样，由于需要以更小的电压范围表征常规应用环境对应的温度，降低了 ADC的实际采样精度，从而使得激光器温度的稳定精度较差。
[0006]现有为了提高激光器温度的稳定精度，往往需要提升ADC的模数转换位数，这样，将造成硬件设计及生产成本的增加；同时，通过提升ADC的模数转换位数提高激光器温度的稳定精度，同样存在ADC理论上采样的热敏电阻电压范围并没有被100%利用的情形，使得ADC的利用率较低。
【发明内容】
[0007]本发明的实施例提供一种基于热电制冷器的温度控制电路，降低温度控制电路成本、提升ADC的利用率。
[0008]为达到上述目的，本发明实施例提供的一种基于热电制冷器的温度控制电路，包括:热电制冷器TEC元件、热敏电阻以及TEC控制单元，其特征在于，还包括:微控制单元MCU以及差动比例电路，其中，
[0009]所述热敏电阻设置于所述TEC元件的表面，与所述差动比例电路相连；
[0010]所述差动比例电路，用于采集所述热敏电阻的电压，将采集的热敏电阻电压和预设参考电压之间的差值进行差分放大，得到差分电压；
[0011]所述MCU，用于接收来自所述差动比例电路的差分电压，并根据预先存储的热敏电阻电压与差分电压的映射关系，得到与接收的差分电压相应的热敏电阻电压；根据得到的热敏电阻电压，结合预先存储的热敏电阻阻值与热敏电阻电压的映射关系，获取与得到的热敏电阻电压相应的热敏电阻电阻值；再根据热敏电阻的温度-电阻特性，得到与获取的热敏电阻电阻值对应的当前热敏电阻的采样温度；将热敏电阻的采样温度与预先设定的目标温度进行比较，根据比较结果产生TEC温度调节信号，向TEC控制单元输出；
[0012]所述TEC控制单元，用于将自所述MCU接收的TEC温度调节信号转换为控制电流流向的电压信号；
[0013]所述TEC元件，用于根据来自所述TEC控制单元的电压信号，进行吸热或放热。
[0014]较佳地，所述差动比例电路包括:运算放大器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第一电容、第二电容；其中，
[0015]所述运算放大器的同相输入端分别与所述第四电阻的一端、所述第五电阻的一端相连，所述第五电阻的另一端接地，所述第四电阻的另一端分别与所述第一电阻的一端、所述第一电容的一端以及所述热敏电阻的一端相连；
[0016]在所述第一电阻的另一端及所述第二电阻的一端同时施加恒定电压；所述第一电容的另一端及所述热敏电阻的另一端均接地；
[0017]所述运算放大器的反相输入端分别与所述第六电阻的一端、所述第七电阻的一端相连，其中，所述第七电阻的另一端与所述运算放大器的输出端相连，所述第六电阻的另一端与所述第二电阻的另一端、所述第三电阻的一端相连，所述第三电阻的另一端接地；
[0018]在所述第一电阻的另一端及所述第二电阻的另一端同时施加恒定电压；所述第一电容的另一端及所述第三电阻的另一端均接地；
[0019]所述运算放大器的输出端与所述MCU的输入端相连；
[0020]较佳地,所述差动比例电路,进一步包括:[0021]第二电容，第二电容的一端与所述运算放大器的输出端相连，另一端接地。
[0022]较佳地，所述第四电阻与所述第五电阻的比值等于所述第六电阻与所述第七电阻的比值。
[0023]较佳地，所述第四电阻的阻值与第六电阻的阻值相等，所述第五电阻的阻值与第七电阻的阻值相等。
[0024]较佳地，所述恒定电压通过所述第二电阻、所述第三电阻进行分压，在所述第二电阻与所述第三电阻之间的第三结点处形成所述预设参考电压。
[0025]较佳地，所述第二电容用于破坏所述电压反馈网络的自激振荡条件，保持所述差动比例电路的稳定工作。
[0026]较佳地，所述根据比较结果产生TEC温度调节信号具体为:
[0027]当所述热敏电阻的采样温度高于目标温度，所述MCU产生使TEC元件吸热的以正电平表示的TEC温度调节信号；
[0028]当所述热敏电阻的采样温度低于目标温度，所述MCU产生使TEC元件放热的以负电平表示的TEC温度调节信号；
[0029]当所述热敏电阻的采样温度等于目标温度，所述MCU产生使TEC元件维持当前状态的以零电平表示的TEC温度调节信号。
[0030]较佳地，所述将自所述MCU接收的TEC温度调节信号转换为控制电流流向的电压信号，具体为:
[0031]当接收的TEC温度调节信号以正电平表示，所述TEC控制单元向所述TEC元件输出控制TEC元件的电流流向为正向的正向偏置电压信号；
[0032]当接收的TEC温度调节信号以负电平表示，所述TEC控制单元向所述TEC元件输出控制TEC元件的电流流向为负向的负向偏置电压信号；
[0033]当接收的TEC温度调节信号以零电平表示，所述TEC控制单元向所述TEC元件输出维持TEC元件的当前电流流向的维稳电压信号。
[0034]较佳地，所述根据来自所述TEC控制单元的电压信号，进行吸热或放热，具体为:
[0035]当来自所述TEC控制单元的电压信号为正向偏置电压信号，所述TEC元件的电流流向为正向，进行吸热，对所述热敏电阻进行制冷，降低所述热敏电阻的温度；
[0036]当来自所述TEC控制单元的电压信号为反向偏置电压信号，所述TEC元件的电流流向为反向，进行放热，对所述热敏电阻进行制热，升高所述热敏电阻的温度；
[0037]当来自所述TEC控制单元的电压信号为维稳电压信号，所述TEC元件维持当前电流流向。
[0038]由上述技术方案可见，本发明实施例提供的一种基于热电制冷器的温度控制电路，考虑到常规应用环境中EML激光器工作时的下限温度，预先获取该下限温度下，ADC采集的热敏电阻电压，通过增加一个差动比例电路，将差动比例电路采集的热敏电阻电压值与预设参考电压进行差分处理，使得差分处理的热敏电阻电压变化范围能够放大到ADC整个电压采样区间，使ADC电压采样区间100%被利用起来，从而提高ADC的采样精度，提升ADC的利用率。同时，增加的差动比例电路相对于提升ADC的模数转换位数导致的结构变化，设计及生产成本相对来说可以忽略，从而有效降低了温度控制电路成本。【专利附图】
【附图说明】
[0039]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，以下将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，以下描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员而言，还可以根据这些附图所示实施例得到其它的实施例及其附图。
[0040]图1为本发明实施例基于热电制冷器的温度控制电路结构示意图。
[0041]图2为本发明实施例差动比例电路原理图。
【具体实施方式】
[0042]以下将结合附图对本发明各实施例的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本发明所保护的范围。
[0043]现有的TEC温度控制方法，不能100%利用ADC理论上采样的热敏电阻电压范围，这样，降低了 ADC的实际采样精度，使得激光器温度的稳定精度较差。为了提高激光器温度的稳定精度，往往需要提升ADC的模数转换位数来提高采样精度，但会造成设计成本的增加与浪费。
[0044]本发明基于现有TEC温度控制方法的不足，考虑到常规应用环境中EML激光器工作时的下限温度，预先获取该下限温度下，ADC采集的热敏电阻电压，通过增加一个差动比例电路，将差动比例电路采集的热敏电阻电压值与预设参考电压进行差分处理，使得差分处理的热敏电阻电压变化范围能够放大到ADC整个电压采样区间，使ADC电压采样区间100%被利用起来，从而提高ADC的采样精度，提升ADC的利用率。同时，增加的差动比例电路相对于提升ADC的模数转换位数导致的结构变化，设计及生产成本相对来说可以忽略，从而有效降低了温度控制电路成本。
[0045]图1为本发明实施例基于热电制冷器的温度控制电路结构示意图。热电制冷器温度控制电路包括:热电制冷器TEC元件10、热敏电阻20、微控制单元MCU30、TEC控制单元40以及差动比例电路50 ;其中，
[0046]TEC元件10、热敏电阻20与EML激光器组成激光器组件，且热敏电阻20与EML激光器均设置于TEC元件10表面；MCU30的输入端与差动比例电路50的输出端相连，输出端与TEC控制单元40的输入端相连；TEC控制单元40的输出端与TEC元件10相连；差动比例电路50的输入端与热敏电阻20相连。
[0047]差动比例电路50，用于采集热敏电阻20的电压，并将采集的热敏电阻电压和预设参考电压之间的差值进行差分放大，得到差分电压；
[0048]本发明实施例中，预设参考电压可以是常规应用环境中，在与温度控制参数相同的条件下，EML激光器工作时的下限温度对应采集的热敏电阻上的电压值。当然，实际应用中，预设参考电压也可以是常规应用环境中，在与温度控制参数相同的条件下，EML激光器工作时的上限温度对应采集的热敏电阻上的电压值。这样，经过差分放大得到的差分电压可以趋于零，从而可以覆盖整个电压采样区间，使电压采样区间可以被100%利用。
[0049]MCU30，用于接收来自差动比例电路50的差分电压，并根据预先存储的热敏电阻电压与差分电压的映射关系，得到与接收的差分电压相应的热敏电阻电压；根据得到的热敏电阻电压，结合预先存储的热敏电阻阻值与热敏电阻电压的映射关系，获取与得到的热敏电阻电压相应的热敏电阻电阻值；再根据热敏电阻的温度-电阻特性，得到与获取的热敏电阻电阻值对应的当前热敏电阻的采样温度；将热敏电阻的采样温度与预先设定的目标温度进行比较，根据比较结果产生TEC温度调节信号，通过DAC (Digital-AnalogConverter,数模转换器)通道向TEC控制单元40输出；
[0050]TEC控制单元40，用于将自MCU30接收的TEC温度调节信号转换为控制电流流向的电压信号，向TEC元件10输出；
[0051 ] 本发明实施例中，如果TEC温度调节信号以正电平表示，则表示需要控制TEC元件10的电流流向为正向，以使TEC元件10产生吸热，对EML激光器进行制冷；如果TEC温度调节信号以负电平表示，则表示需要控制TEC元件10的电流流向为反向，以使TEC元件10产生放热，对EML激光器进行制热；如果TEC温度调节信号以零电平表示，则表示需要维持TEC元件10当前的电流流向不变。
[0052]TEC元件10，用于根据来自TEC控制单元40的电压信号，进行吸热或放热，这样，可以对设置于TEC元件10表面的EML激光器及热敏电阻20进行制冷或制热。在TEC元件10进行吸热时，使EML激光器及热敏电阻20温度降低；在TEC元件10进行放热时，使EML激光器及热敏电阻20温度升高。
[0053]本发明实施例中，MCU30可以是单片机、微处理器、CPU、FPGA等。
[0054]本发明实施例中，TEC元件以及TEC控制单元均采用现有TEC温度控制电路常用的结构即可，为本领域技术人员所熟知的电路，此处不再赘述。
[0055]图2为本发明实施例差动比例电路原理图。如图2所示,差动比例电路50包括:运算放大器Q1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第一电容C1、第二电容C2。
[0056]运算放大器Q1的同相输入端“ + ”分别与第四电阻R4的一端、第五电阻R5的一端相连，其中，第五电阻R5的另一端接地，第四电阻R4的另一端分别与第一电阻R1的一端、第一电容C1的一端以及热敏电阻20的一端相连。
[0057]运算放大器Q1的反相输入端“一”分别与第六电阻R6的一端、第七电阻R7的一端相连，其中，第七电阻R7的另一端与运算放大器Q1的输出端“OUT”相连，第六电阻R6的另一端分别与第二电阻R2的一端、第三电阻R3的一端相连，第三电阻R3的另一端接地。
[0058]在第一电阻R1的另一端及第二电阻R2的另一端同时施加恒定电压Vkef ;第一电容C1的另一端及热敏电阻20的另一端均接地；
[0059]运算放大器Q1的输出端“OUT”分别与第二电容C2的一端、MCU30的输入端相连；
第二电容C2的另一端接地。
[0060]本发明实施例中，差动比例电路50，通过第一电阻R1、第一电容C1以及恒定电压Vkef，在第一电阻R1与第一电容之间的第一结点处，实时获取激光器组件中的热敏电阻20的米样电压Vi ;
[0061]在热敏电阻采样电压Vi通过第四电阻R4及第五电阻R5进行分压后，将第四电阻与第五电阻之间的第二结点处的电压输入到运算放大器Q1的同相输入端“+”；
[0062]恒定电压Vkef通过第二电阻R1、第三电阻R2进行分压后，在第二电阻与第三电阻之间的第三结点处形成预设参考电压Vttos Mf，其中，预设参考电压Vttas 可表示为:VthOTS
ref-^/ (?+?) XVref ;
[0063]在预设参考电压Vttos—Mf经由第六电阻R6及第七电阻R7构成的电压反馈网络后，将第六电阻与第七电阻之间的第四结点处的电压输入到运算放大器Q1的反相输入端“一”。
[0064]电路供电电压\c为运算放大器Q1提供电路电压；第二电容C2用于破坏由第六电阻R6及第七电阻R7构成的电压反馈网络的自激振荡条件，保持差动比例电路的稳定工作。
[0065]可替换地，本发明的实施例也可以不包括第二电容C2。在这种情况下，运算放大器Q1的输出端与MCU30的输入端相连。
[0066]本发明实施例中，关于如何利用第二电容C2实现破坏电压反馈网络的自激振荡条件为现有公知技术，在此不再赘述。
[0067]本发明实施例中，热敏电阻采样电压Vi及预设参考电压Vthws μ经运算放大器Q1差分处理，得到差分电压Vtemp ;根据差动比例电路的原理，差分电压Vtemp可表示为:Vtemp=ViX (R5/(R4+R5) X ((r6+r7)/r6) — Vthers ref Xr7/r6,由运算放大器 Q1 的“OUT”输出端输出；
[0068]本发明实施例中，第四电阻与第五电阻的比值等于第六电阻与第七电阻的比值，即:r4/r5=r6/r7，为了便于计算，实际应用中，令第四电阻R4的阻值与第六电阻R6的阻值相等，第五电阻R5的阻值与第七电阻R7的阻值相等，这样，差分电压Vtemp=R7/R6X (V1- Vttos
ref)。
[0069]本发明实施例中，M CU30的ADC采样通道，从差动比例电路50的运算放大器Q1的“OUT”输出端接收差分电压，并根据预先存储的热敏电阻电压与差分电压的映射关系:Vtemp=ViX (R5/(R4+R5) X ((R6+R7)/R6) — Vthers refXR7/R6，得到与差分电压相应的热敏电阻采样电压Vi ;根据得到的热敏电阻采样电压Vi,结合预先存储的热敏电阻阻值与热敏电阻电压的映射关系，获取与得到的热敏电阻采样电压Vi对应的热敏电阻当前电阻值；再根据热敏电阻的温度-电阻特性，得到与获取的热敏电阻当前电阻值对应的热敏电阻温度值，即热敏电阻的采样温度；将得到的热敏电阻的采样温度与预先设定的目标温度进行比较，根据得到的热敏电阻采样温度与目标温度之间的差值，生成TEC温度调节信号；
[0070]本发明实施例中，当得到的热敏电阻的采样温度高于目标温度，MCU30产生使TEC元件10吸热的以正电平表示的TEC温度调节信号；当得到的热敏电阻的采样温度低于目标温度，MCU30产生使TEC元件10放热的以负电平表示的TEC温度调节信号；当得到的热敏电阻的采样温度等于目标温度，MCU30产生使TEC元件10维持当前状态的以零电平表示的TEC温度调节信号为O变。
[0071]TEC控制单元40将自MCU30接收的TEC温度调节信号转换为控制电流流向的电压
信号;
[0072]本发明实施例中，当接收的TEC温度调节信号以正电平表示，则TEC控制单元40向TEC元件10输出控制TEC元件10的电流流向为正向的正向偏置电压信号；当TEC温度调节信号以负电平表示，则TEC控制单元40向TEC元件10输出控制TEC元件10的电流流向为负向的反向偏置电压信号；当TEC温度调节信号以零电平表示，则TEC控制单元40向TEC元件10输出维持TEC元件的当前电流流向的维稳电压信号。
[0073]TEC元件10，根据来自TEC控制单元40的电压信号，进行吸热或放热，实现对EML激光器以及热敏电阻20的制冷或制热。
[0074]本发明实施例中，当接收的电压信号为正向偏置电压信号，TEC元件10的电流流向为正向，进行吸热，对EML激光器及热敏电阻20进行制冷，降低EML激光器及热敏电阻20的温度；当接收的电压信号为反向偏置电压，TEC元件10的电流流向为反向，进行放热，对EML激光器及热敏电阻20进行制热，升高EML激光器及热敏电阻20的温度；当接收到电压信号为维稳电压信号，TEC元件10维持当前电流流向。
[0075]实际应用中，定义差动比例电路50中的运算放大器Q1设定的放大倍数为A=R7/R6，贝嗟动比例电路50输出的差分电压Vtemp可表示为:Vtemp=AX (Vi — Vthers ref)0实际常规应用中，EML激光器一般工作在20°C到70°C之间。根据热敏电阻的温度_电阻特性，热敏电阻20 —般工作在几K到十几K的范围，这样，假设热敏电阻第一采样电压V1与EML激光器工作在下限温度时，热敏电阻的下限电阻值对应，热敏电阻第二采样电压V2与EML激光器工作在上限温度时，热敏电阻的上限电阻值对应，则热敏电阻采样电压Vi取值范围为V1到V2之间，这样，差动比例电路50输出的差分电压Vtemp取值范围为Vtempl=AX (V1 — Vthers ref)到
[0076]实际应用中，在MCU30中的ADC采样通道的参考电压确定的情况下，ADC整个采样区间的电压采样范围为OV到参考电压。因此，将差动比例电路中的预设参考电压Vttas M(vthCTS—m=R3/(R2+R3)xvref)，设置的比与热敏电阻的下电阻值对应的热敏电阻第一采样电压Vl稍小，保证Vtempl接近0V，Vtemp2接近MCU30中的ADC采样通道的参考电压，这样，可以使得ADC采样的经差分处理的热敏电阻电压变化范围能够放大到ADC整个采样区间，让ADC通道100%被利用起来，从而提升ADC通道的利用率，提高单位ADC的采样精度，继而提高EML激光器温度的稳定精度。同时，增加的差动比例电路相对于提升ADC的模数转换位数导致的结构变化，设计及生产成本相对来说可以忽略，从而有效降低了温度控制电路成本。
[0077]显然，本领域技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若对本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也包含这些改动和变型在内。
【权利要求】
1.一种基于热电制冷器的温度控制电路，包括:热电制冷器TEC元件、热敏电阻以及TEC控制单元，其特征在于，还包括:微控制单元MCU以及差动比例电路；其中， 所述热敏电阻设置于所述TEC元件的表面，与所述差动比例电路相连； 所述差动比例电路，用于采集所述热敏电阻的电压，将采集的热敏电阻电压和预设参考电压之间的差值进行差分放大，得到差分电压； 所述MCU，用于接收来自所述差动比例电路的差分电压，并根据预先存储的热敏电阻电压与差分电压的映射关系，得到与接收的差分电压相应的热敏电阻电压；根据得到的热敏电阻电压，结合预先存储的热敏电阻阻值与热敏电阻电压的映射关系，获取与得到的热敏电阻电压相应的热敏电阻电阻值；再根据热敏电阻的温度-电阻特性，得到与获取的热敏电阻电阻值对应的当前热敏电阻的采样温度；将热敏电阻的采样温度与预先设定的目标温度进行比较，根据比较结果产生TEC温度调节信号； 所述TEC控制单元，用于将自所述MCU接收的TEC温度调节信号转换为控制电流流向的电压信号； 所述TEC元件，用于根据来自所述TEC控制单元的电压信号，进行吸热或放热。
2.根据权利要求1所述的基于热电制冷器的温度控制电路，其特征在于，所述差动比例电路包括:运算放大器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第一电容、第二电容；其中， 所述运算放大器的同相输入端分别与所述第四电阻的一端、所述第五电阻的一端相连，所述第五电阻的另一端接地，所述第四电阻的另一端分别与所述第一电阻的一端、所述第一电容的一端以及所述热敏电阻的一端相连； 在所述第一电阻的另一端及所述第二电阻的一端同时施加恒定电压；所述第一电容的另一端及所述热敏电阻的另一端均接地； 所述运算放大器的反相输入端分别与所述第六电阻的一端、所述第七电阻的一端相连，其中，所述第七电阻的另一端与所述运算放大器的输出端相连，所述第六电阻的另一端与所述第二电阻的另一端、所述第三电阻的一端相连，所述第三电阻的另一端接地； 所述运算放大器的输出端与所述MCU的输入端相连。
3.根据权利要求2所述的基于热电制冷器的温度控制电路，其特征在于，所述差动比例电路进一步包括: 第二电容，第二电容的一端与所述运算放大器的输出端相连，另一端接地。
4.根据权利要求2或3所述的基于热电制冷器的温度控制电路，其特征在于，所述第四电阻与所述第五电阻的比值等于所述第六电阻与所述第七电阻的比值。
5.根据权利要求4所述的基于热电制冷器的温度控制电路，其特征在于，所述第四电阻的阻值与第六电阻的阻值相等，所述第五电阻的阻值与第七电阻的阻值相等。
6.根据权利要求2所述的基于热电制冷器的温度控制电路，其特征在于， 所述恒定电压通过所述第二电阻、所述第三电阻进行分压，在所述第二电阻与所述第三电阻之间的第三结点处形成所述预设参考电压。
7.根据权利要求2所述的基于热电制冷器的温度控制电路，其特征在于，所述第二电容用于破坏所述电压反馈网络的自激振荡条件，保持所述差动比例电路的稳定工作。
8.根据权利要求1所述的基于热电制冷器的温度控制电路，其特征在于，所述根据比较结果产生TEC温度调节信号具体为: 当所述热敏电阻的采样温度高于目标温度，所述MCU产生使TEC元件吸热的以正电平表示的TEC温度调节信号； 当所述热敏电阻的采样温度低于目标温度，所述MCU产生使TEC元件放热的以负电平表示的TEC温度调节信号； 当所述热敏电阻的采样温度等于目标温度，所述MCU产生使TEC元件维持当前状态的以零电平表示的TEC温度调节信号。
9.根据权利要求8所述的基于热电制冷器的温度控制电路，其特征在于，所述将自所述MCU接收的TEC温度调节信号转换为控制电流流向的电压信号，具体为: 当接收的TEC温度调节信号以正电平表示，所述TEC控制单元向所述TEC元件输出控制TEC元件的电流流向为正向的正向偏置电压信号； 当接收的TEC温度调节信号以负电平表示，所述TEC控制单元向所述TEC元件输出控制TEC元件的电流流向为负向的负向偏置电压信号； 当接收的TEC温度调节信号以零电平表示，所述TEC控制单元向所述TEC元件输出维持TEC元件的当前电流流向的维稳电压信号。
10.根据权利要求9所述的基于热电制冷器的温度控制电路，其特征在于，所述根据来自所述TEC控制单元的电压信号，进行吸热或放热，具体为: 当来自所述TEC控制单元的电压信号为正向偏置电压信号，所述TEC元件的电流流向为正向，进行吸热，对所 述热敏电阻进行制冷，降低所述热敏电阻的温度； 当来自所述TEC控制单元的电压信号为反向偏置电压信号，所述TEC元件的电流流向为反向，进行放热，对所述热敏电阻进行制热，升高所述热敏电阻的温度； 当来自所述TEC控制单元的电压信号为维稳电压信号，所述TEC元件维持当前电流流向。
【文档编号】H01S3/04GK103490269SQ201310434874
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2013年9月18日 优先权日:2013年9月18日
【发明者】赵平, 张华 , 吴锡贵, 王三 申请人:青岛海信宽带多媒体技术有限公司