[发明专利]基于热电制冷的激光器高效温控电路

摘要

基于热电制冷的激光器高效温控电路，属于温控技术领域。解决了如何提供一种对激光器实现高效率、高可靠性、高控温精度、高自动化程度的温控电路的问题。该温控电路，包括：主控制器模块、精密恒流源模块、铂电阻温度传感器、信号放大处理模块、光耦隔离推挽模块、H桥驱动模块、液晶显示模块和按键温度设定模块。该温控电路，采用全数字化控制，可以根据需求实时调整激光器工作温度，实时显示监测激光器温度；在对激光器进行加热或者制冷时，下桥臂N沟道场效应管一只导通，另一只关断，采用脉冲宽度调制方式驱动上桥臂中的一只P沟道场效应管，大大提高了电路工作效率，提升输出效率，降低开关损耗；控制精度高，控温精度≤0.2℃。

主权项

1.基于热电制冷的激光器高效温控电路，其特征在于，包括：主控制器模块、精密恒流源模块、铂电阻温度传感器、信号放大处理模块、光耦隔离推挽模块、H桥驱动模块、液晶显示模块、按键温度设定模块和电源供电模块；所述精密恒流源模块与铂电阻温度传感器连接，产生电流并将电流注入铂电阻温度传感器；所述铂电阻温度传感器固定在激光器上，接收精密恒流源模块注入的电流，将自身电阻值转换为电压信号传输至信号放大处理模块；所述信号放大处理模块将铂电阻温度传感器传输的电压信号放大处理后，输入主控制器模块的AD接口；所述主控制器模块将接收的电压信号经过AD转换后，根据公式(1)计算激光器的实时温度值，并将实时温度值与设定温度进行比较，通过增量式PID控制算法计算得出PWM控制量，输出相应占空比的PWM方波，经过光耦隔离推挽模块，输出至H桥驱动模块的场效应管，H桥驱动模块的下桥臂N沟道场效应管一只一直导通，另一只一直关断，采用脉冲宽度调制方式驱动上桥臂中的一只P沟道场效应管，从而控制输出到热电制冷器两端的输出电压大小和方向；式中，V为铂电阻温度传感器的电压信号值，A为信号放大处理模块对电压信号的放大倍数，I为精密恒流源模块注入的电流值；所述液晶显示模块在主控制器模块的驱动控制下，实时显示激光器设定工作温度值与实时温度值；所述按键温度设定模块与主控制器模块相连，用来设定激光器工作温度；所述电源供电模块为电路中的各模块和铂电阻温度传感器进行供电；所述主控制器模块包括主控芯片(U1)、与门芯片(U5)、8M晶振(Y1)、miniUSB接口(USB1)、第1电容(C1)、第2电容(C2)、第3电容(C3)、第4电容(C4)、第5电容(C5)、第6电容(C6)、第7电容(C7)、第8电容(C8)、第14电容(C14)、第2电阻(R2)、第9电阻(R9)、第12电阻(R12)、第5按键(S5)和第6按键(S6)；主控芯片(U1)第58引脚(PB6)接与门芯片(U5)第1、4引脚，主控芯片(U1)第59引脚(PB7)接与门芯片(U5)第2引脚，主控芯片(U1)第61引脚(PB8)接与门芯片(U5)第5引脚，与门芯片(U5)第7引脚接地(GND)，第14引脚接电源供电模块；主控芯片(U1)第42、43引脚分别接miniUSB接口(USB1)第2、3引脚，miniUSB接口(USB1)第1引脚接电源供电模块，第5、6、7、8、9引脚均接地(GND)；主控芯片(U1)第5、6引脚分别接8M晶振(Y1)1、2引脚，8M晶振(Y1)1引脚接第1电容(C1)，第1电容(C1)另一端接地(GND)，8M晶振(Y1)2引脚接第2电容(C2)，第2电容(C2)另一端接地(GND)；主控芯片(U1)第28引脚接第2电阻(R2)，第2电阻(R2)另一端接地(GND)，主控芯片(U1)第60引脚接第5按键(S5)和第9电阻(R9)，第5按键(S5)另一端接电源供电模块，第9电阻(R9)另一端接地(GND)；主控芯片(U1)第7引脚接第6按键(S6)，第8电容(C8)和第12电阻(R12)，第6按键(S6)和第8电容(C8)另一端分别接地(GND)，第12电阻(R12)另一端接电源供电模块；主控芯片(U1)第32引脚接电源供电模块和第3电容(C3)，第31引脚接地(GND)和第3电容(C3)，第48引脚接电源供电模块和第4电容(C4)，第47引脚接地(GND)和第4电容(C4)，第64引脚接电源供电模块和第5电容(C5)，第63引脚接地(GND)和第5电容(C5)，第19引脚接电源供电模块、第6电容(C6)和第7电容(C7)，第18引脚接地(GND)、第6电容(C6)和第7电容(C7)，第13引脚接电源供电模块和第14电容(C14)，第12引脚接地(GND)和第14电容(C14)。