[发明专利]一种TEC温控驱动电路及其控制策略

说明书

本发明公开了一种TEC温控驱动电路，其特征在于它包括线性稳压器LDO、电流吸收电路和开关电源SW电路：所述线性稳压器LDO的输出端连接TEC的LDO端提供输入电压V‑LDO；所述开关电源SW电路的输出端连接TEC的SW端提供输入电压V‑SW；所述电流吸收电路：当V‑LDO＞V‑SW时断路，电流自线性稳压器LDO流入TEC；当V‑LDO＜V‑SW时导通，电流自TEC流出至电流吸收电路。本发明设计了新的LDO+SW式拓扑电路结构，结合了LDO纹波小与SW效率高的优点。LDO端增加电流吸收电路，使其既能输出电流又能吸收电流，实现使用同一电路驱动TEC加热或制冷。

技术领域

本发明属于驱动电路领域，具体是一种TEC温控驱动电路及其控制策略。

背景技术

TEC即热电制冷器，如图1所示，是一种以半导体材料为基础的电子元件。通过在热电制冷器的两端加载一个较低的直流电压，热量就会从元件的一端流到另一端。此时，制冷器的一端温度就会降低，而另一端的温度就会同时上升。值得注意的是，只要改变电流方向，就可以改变热流的方向，将热量输送到另一端。所以，在一个热电制冷器上就可以同时实现制冷和加热两种功能。热电制冷器常用于温控电路中，不同的驱动电路及控制策略对温控效果起到至关重要的作用。

TEC在工作时可以直接采用直流电源供电，并且其可适应的电压范围很广。热电制冷器是低阻抗的半导体器件，相当于在电源上加载一个电阻，且阻值具有一定温度系数。如果为了达到简单的温度控制目的，可以使用标准恒温器或者可变输出的直流电源来调整热电器件的输入电压。在某些热载荷比较稳定的应用条件下，使用手动调控的直流电源就可以保证在几个小时温度或更长时间范围内，温度的上下波动不超过±1℃。如果需要精确控制温度，一般需要使用闭环控制系统，自动控制输入电流的大小或者频率，此时，温度控制的精度保持可以在±0.1℃，或更高的精度内。

目前比较常见的TEC驱动电路为H桥驱动电路，如图2所示，使用PWM控制四个MOS管(Q1-Q4)的开关，在TEC两端形成不同电压，从而实现TEC驱动，通过控制TEC两端电压高低，可以实现电流方向的切换。H桥驱动电路采用对称结构，每半桥可以看成是一个DC-DC电源模块，其输出电压值由电源电压与PWM占空比共同决定。

中国多项专利申请对TEC驱动电路进行改进：

CN106787735A该专利申请是基于H桥驱动电路作出改进。CN102494433A该专利申请利用DC-DC电源芯片间接实现H桥控制，本质上仍属于H桥控制电路。H桥驱动电路具有以下问题：1、使用的电感体积大，器件数量较多，占用电路面积大。2、H桥驱动电路通过PWM控制，输出电压纹波大，且输出精度受PWM限制，不利于实现更高精度(0.01℃)控温效果。

CN203422694U该专利申请利用单路DC-DC实现TEC驱动，仅能加热或制冷。CN102519167A该专利申请利用一个线性稳压模块实现TEC驱动，仅能加热或制冷。

发明内容

本发明针对背景技术中存在的问题，提出了一种TEC温控驱动电路。

技术方案：

本发明首先公开了一种TEC温控驱动电路，它包括线性稳压器LDO、电流吸收电路和开关电源SW电路：

-所述线性稳压器LDO的输出端连接TEC的LDO端提供输入电压V-LDO；

-所述开关电源SW电路的输出端连接TEC的SW端提供输入电压V-SW；

-所述电流吸收电路连接在TEC的LDO端：当V-LDO＞V-SW时断路，电流自线性稳压器LDO流入TEC；当V-LDO＜V-SW时导通，电流自TEC流出至电流吸收电路。