[发明专利]一种自适应调温电路有效
申请号: | 201710438197.0 | 申请日: | 2017-06-09 |
公开(公告)号: | CN107085443B | 公开(公告)日: | 2022-11-15 |
发明(设计)人: | 王永超;范兆红;张晏博 | 申请(专利权)人: | 华通信安(北京)科技发展有限公司 |
主分类号: | G05D23/20 | 分类号: | G05D23/20 |
代理公司: | 北京三聚阳光知识产权代理有限公司 11250 | 代理人: | 马永芬 |
地址: | 100095 北京市海淀区西北*** | 国省代码: | 北京;11 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 自适应 调温 电路 | ||
本发明提供一种自适应调温电路,包括基准电源电路、模拟比较器电路、模拟开关电路、差分减法电路和至少一个TEC阵列控制支路,其中TEC阵列控制支路包括高压高流运放电路、方向控制电路和TEC阵列。通过模拟开关电路、差分减法电路和高压高流运放电路对输入信号和基准信号的差值进行放大,放大后的电压输入到方向控制电路。模拟比较器电路对输入信号和基准信号进行比较后输出控制信号。方向控制电路根据控制信号控制输出电压的方向和大小,该输出电压对TEC阵列进行制冷和制热控制。本方案中的自适应调温电路通过模拟电路技术实现了自适应调压控制TEC制冷和制热两种功能,电路设计简单,输出电压的纹波小,提高了制冷以及制热的效率。
技术领域
本发明涉及温度控制技术领域,具体涉及一种自适应调温电路。
背景技术
半导体致冷器(Thermoelectric Cooler,TEC)是利用半导体材料的珀尔帖效应实现制冷或制热。所谓珀尔帖效应,是指当直流电流通过两种不同半导体材料回路时,结点上将产生吸热或放热现象。
近年来,在精密仪器温控环节中,TEC因为体积小巧,使用方便,因此得到了广泛的应用。目前,精密仪器温控大多是通过温度传感器检测温度数据,MCU处理温度数据之后,通过PWM功率驱动器输出的PWM控制信号给TEC提供电流,通过PWM控制TEC来实现单纯的制冷效果,或者是单纯的加热效果。这种实现途径目前虽然解决了很多问题,但PWM控制TEC的实现方法也存在以下缺陷:
首先,TEC只用于单纯的制冷效果,或者是单纯的加热效果,实际应用中为了达到制冷或者加热的效果,往往需要几十片或者上百片TEC同时工作,这种实现方法在增加设计成本的同时,耗能也比较高;
其次,PWM控制TEC的这种实现方法中PWM功率驱动器后级往往需要加入LC滤波器,这种实现方法在增加设计成本的同时,耗能也比较高;
再次,PWM控制TEC的这种实现方法,PWM驱动器工作在高速开关切换状态下,会产生很大的尖峰脉冲,工作效率低、精度低,严重影响到TEC的使用寿命。
发明内容
因此,本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中TEC的效率低、精度低和寿命短的缺陷。
为此,本发明提供一种精密自适应调温电路,包括:基准电源电路,用于输出基准信号;模拟比较器电路,其两个输入端分别输入所述基准信号和输入信号,通过比较所述基准信号和所述输入信号其输出端输出控制信号;模拟开关电路,其控制端输入所述控制信号,其两个输入端分别输入所述基准信号和所述输入信号,其两个输出端根据所述控制信号分别输出第一差分信号和第二差分信号;差分减法电路,其第一输入端输入所述第一差分信号,其第二输入端输入所述第二差分信号,其输出端输出差值信号;至少一个TEC阵列控制支路,所述TEC阵列控制支路包括高压高流运放电路、方向控制电路和TEC阵列,其中,所述高压高流运放电路,其输入端输入所述差值信号,将所述差值信号放大后其两个输出端输出第一电压;所述方向控制电路,其控制端输入所述控制信号,其两个输入端接入所述第一电压,其两个输出端根据所述控制信号控制输出电压的方向及大小,当所述输入信号大于所述基准信号时,输出正向电压,当所述输入信号小于所述基准信号时,输出负向电压,所述输入信号与所述基准信号的差值与所述输出电压的大小成正比;所述TEC阵列,其两个输入端接入所述方向控制电路输出的所述输出电压,根据所述输出电压的方向进行制冷或制热,并根据所述输出电压的大小调整制冷或制热的功率。
可选地,所述TEC阵列控制支路设置有多个,每个所述TEC阵列控制支路均包括所述高压高流运放电路、所述方向控制电路和所述TEC阵列。
可选地,还包括所述基准电源电路输出的基准信号的值设置为所述输入信号范围的中间值。
可选地,还包括所述差分减法电路放大的倍数为1-3倍。
可选地,还包括所述高压高流运放电路放大的倍数为3-10倍。
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