一种激光器热电制冷器的控制电路制造技术

一种激光器热电制冷器的自动控制电路，包括主控电路、温度控制电路和激光器温度采样电路，所述主控电路包括主控芯片(1)，所述主控芯片(1)提供两个模数转换器AD1、AD2，AD1用于激光器(2)内部负温度系数热敏电阻NTC两端电压放大后的信号采样，AD2采集采样电阻电压以获取TEC电流值，同时主控芯片(1)内提供一路脉宽调制信号PWM1以及一路I2C信号连接到第一调压电阻网络(3)；所述温度控制电路包括第一降压芯片(4)、第二降压芯片(5)、第一调压电阻网络(3)、第二调压电阻网络(9)、采样电阻(7)和TEC电流运放(8)，所述激光器温度采样电路包括NTC电流采样单元(6)，所述NTC电流采样单元(6)与激光器热电制冷器的负温度系数热敏电阻NTC串联，NTC电流采样单元(6)的输出连接到模数转换器AD1。

【技术实现步骤摘要】
一种激光器热电制冷器的控制电路
本专利技术涉及属于激光器温度控制
，具体涉及一种用于激光器热电制冷器的控制电路系统。
技术介绍
由于激光器的中心波长和输出功率都会受到温度的影响，为了保证中心波长及输出功率的长期稳定性，必须要对激光器的温度进行监控，热电制冷器(TEC,Thermoelectriccooler)作为一种成熟的技术，被广泛应用于激光器的温控领域。TEC是利用半导体材料的珀尔帖效应制成的。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。重掺杂的N型和P型的碲化铋主要用作TEC的半导体材料，碲化铋元件采用电串联，并且是并行发热。TEC包括一些P型和N型对(组)，它们通过电极连在一起，并且夹在两个陶瓷电极之间。当有电流从TEC流过时，电流产生的热量会从TEC的一侧传到另一侧，在TEC上产生″热″侧和″冷″侧，这就是TEC的加热与致冷原理。常见的14脚蝶形激光器内部通常会封装尺寸8mm*6mm的TEC用于泵浦温度控制，TEC的制冷电流在1.5A左右，TEC电压在2.5V左右。随着激光器热负载的增加，TEC的制冷电流可达3A以上。但是，目前基于现有TEC温控芯片实现的电路系统，成本较高，而且制冷电流有限，本领域亟待提出效果更优的技术方案。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供低成本激光器热电制冷器的控制电路。本专利技术技术方案提供一种激光器热电制冷器的自动控制电路，包括主控电路、温度控制电路和激光器温度采样电路，所述主控电路包括主控芯片1，主控芯片1内置外围硬件通信接口，所述主控芯片1提供两个模数转换器AD1、AD2，AD1用于激光器2内部负温度系数热敏电阻NTC两端电压放大后的信号采样，AD2采集与TEC串联的采样电阻两端的电压值，用于获取TEC电流值，同时主控芯片1内提供一路脉宽调制信号PWM1和一路I2C信号，分别连接到第一调压电阻网络3，用于第一调压电阻网络3的调节；所述TEC表示热电制冷器；所述外围硬件通信接口用于连接上位机，以支持实时监控激光器的温度及TEC的电流，以及根据需要调整TEC电流的大小；所述温度控制电路包括第一降压芯片4、第二降压芯片5、第一调压电阻网络3、第二调压电阻网络9、采样电阻7和TEC电流运放8，第一降压芯片4连接到TEC正极，第一调压电阻网络3连接第一降压芯片4；第一降压芯片4的输出Vout1通过第一调压电阻网络能够调节输出；第二降压芯片5经采样电阻7连接到TEC负极，第二调压电阻网络9连接第二降压芯片5；第二降压芯片5的输出Vout2通过第二调压电阻网络设置为固定输出；采样电阻7经TEC电流运放8连接到模数转换器AD2；所述激光器温度采样电路包括NTC电流采样单元6，所述NTC电流采样单元6与激光器热电制冷器的负温度系数热敏电阻NTC串联，NTC电流采样单元6的输出连接到模数转换器AD1。而且，所述第一调压电阻网络3采用可调电位器实现。而且，主控芯片1内提供的脉宽调制信号PWM1用于控制可调电位器的开关，同时通过二线制同步串行总线I2C的串行数据线SDA和串行时钟线SCL来控制可调电位器的阻值，实现第一调压电阻网络的阻值变化。而且，所述第二调压电阻网络9采用电阻实现。而且，所述NTC电流采样单元6使用串联电阻法对负温度系数热敏电阻NTC进行线性化处理，主控芯片1通过获得NTC电流采样单元6的温度采样电路输出并查表快速得到激光器当前的温度值，实现实时监控。通过本专利技术中的电路系统，可实时监控当前激光器的温度，自动调节TEC制冷电流或制热电流，保证激光器在极端温度环境下的长期稳定工作。本电路系统与常规的基于TEC温控芯片ADN8831、MAX1968等实现的电路系统相比，成本可下降一半以上，同时通过选择合适的降压芯片，可提供比ADN8831、MAX1968等芯片更大的制冷电流，适用范围更广泛。附图说明图1是本专利技术实施例的结构框图。图2是本专利技术实施例的电路连接图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术进行进一步的说明。参见图1，本专利技术实施例提供一种激光器热电制冷器的自动控制电路，包括主控电路、温度控制电路和激光器温度采样电路。其中主控电路包括主控芯片1，主控芯片1内置外围硬件通信接口：主控芯片1内可提供独立的两个模数转换器(AD1、AD2)，AD1用于激光器2内部负温度系数热敏电阻(NegativeTemperatureCoefficient，NTC)两端电压放大后的信号采样，AD2采集与TEC串联的采样电阻两端的电压值，用于获取TEC电流值，同时芯片内可提供一路脉宽调制信号PWM1和一路I2C信号，分别连接到第一调压电阻网络3，用于第一调压电阻网络3的调节；外围硬件通信接口采用通用同步/异步收/发器(USART:universalsynchronousasynchronousreceiverandtransmitter)，用于连接上位机，上位机通过该接口不仅可以实时监控激光器的温度及TEC的电流，也可根据需要调整TEC电流的大小。实施例中，主控芯片1优选采用STM32系列芯片。温度控制电路包括第一降压芯片4、第二降压芯片5，第一调压电阻网络3、第二调压电阻网络9，以及采样电阻7，TEC电流运放8激光器温度采样电路包括NTC电流采样单元6。实施例中，所述激光器温度采样电路采用热敏电阻线性化电路及高精度运放。由于热敏电阻与温度是非线性关系，需要通过串联电阻来实现温度采样电路的输出电压与温度成线性关系。参见图2，所述温度控制电路包括第一降压芯片(记为U1)、第二降压芯片(记为U2)，第一调压电阻网络、第二调压电阻网络，以及采样电阻和TEC电流运放。其中第一降压芯片U1的输出Vout1通过第一调压电阻网络在一定范围内可调输出；第二降压芯片U2的输出Vout2通过第二调压电阻网络设置为固定输出。主控芯片1在图中记为U4，采用MCU(微控制单元)芯片实现，其中的AD1和AD2相应端口分别记为ADC1和ADC2。MCU中的ADC2通过采集采样电阻R2两端放大后的电压，来实时监控TEC的电流大小。如图2所示，U2为第二降压芯片，设有端口VCC、GND、SW和FB，SW端口的输出记为Vout2，FB端口的输出记为Vfb2。电阻R3和R5构成第二调压电阻网络，R3与R5设置于第二降压芯片的FB(FEEDBACK,反馈端)与SW(SWITCH,开关)之间，Vfb2即第二降压芯片的反馈电压。其中R5一端连接端口FB，另一端接地，R3一端连接端口FB，另一端连接端口SW。具体实施时，Vfb2为固定值，由芯片U2决定，如图2所示，在Vout2后串联接入一个高精度电流采样电阻R2，然后接入TEC的负极。激光器在图中记为U3。如图2所示，TEC电流运放采用高精度运放U6实现，将R2两端的电压通过高精度运放U6放大后接入M本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种激光器热电制冷器的自动控制电路，其特征在于：包括主控电路、温度控制电路和激光器温度采样电路，/n所述主控电路包括主控芯片(1)，主控芯片(1)内置外围硬件通信接口，/n所述主控芯片(1)提供两个模数转换器AD1、AD2，AD1用于激光器(2)内部负温度系数热敏电阻NTC两端电压放大后的信号采样，AD2采集与TEC串联的采样电阻两端的电压值，用于获取TEC电流值，同时主控芯片(1)内提供一路脉宽调制信号PWM1和一路I2C信号，分别连接到第一调压电阻网络(3)，用于第一调压电阻网络(3)的调节；所述TEC表示热电制冷器；/n所述外围硬件通信接口用于连接上位机，以支持实时监控激光器的温度及TEC的电流，以及根据需要调整TEC电流的大小；/n所述温度控制电路包括第一降压芯片(4)、第二降压芯片(5)、第一调压电阻网络(3)、第二调压电阻网络(9)、采样电阻(7)和TEC电流运放(8)，/n第一降压芯片(4)连接到TEC正极，第一调压电阻网络(3)连接第一降压芯片(4)；第一降压芯片(4)的输出Vout1通过第一调压电阻网络能够调节输出；/n第二降压芯片(5)经采样电阻(7)连接到TEC负极，第二调压电阻网络(9)连接第二降压芯片(5)；/n第二降压芯片(5)的输出Vout2通过第二调压电阻网络设置为固定输出；/n采样电阻(7)经TEC电流运放(8)连接到模数转换器AD2；/n所述激光器温度采样电路包括NTC电流采样单元(6)，所述NTC电流采样单元(6)与激光器热电制冷器的负温度系数热敏电阻NTC串联，NTC电流采样单元(6)的输出连接到模数转换器AD1。/n...

【技术特征摘要】
1.一种激光器热电制冷器的自动控制电路，其特征在于：包括主控电路、温度控制电路和激光器温度采样电路，
所述主控电路包括主控芯片(1)，主控芯片(1)内置外围硬件通信接口，
所述主控芯片(1)提供两个模数转换器AD1、AD2，AD1用于激光器(2)内部负温度系数热敏电阻NTC两端电压放大后的信号采样，AD2采集与TEC串联的采样电阻两端的电压值，用于获取TEC电流值，同时主控芯片(1)内提供一路脉宽调制信号PWM1和一路I2C信号，分别连接到第一调压电阻网络(3)，用于第一调压电阻网络(3)的调节；所述TEC表示热电制冷器；
所述外围硬件通信接口用于连接上位机，以支持实时监控激光器的温度及TEC的电流，以及根据需要调整TEC电流的大小；
所述温度控制电路包括第一降压芯片(4)、第二降压芯片(5)、第一调压电阻网络(3)、第二调压电阻网络(9)、采样电阻(7)和TEC电流运放(8)，
第一降压芯片(4)连接到TEC正极，第一调压电阻网络(3)连接第一降压芯片(4)；第一降压芯片(4)的输出Vout1通过第一调压电阻网络能够调节输出；
第二降压芯片(5)经采样电阻(7)连接到TEC负极，第二调压电阻网络(9)连接第二降压芯片(5)；
第二降压芯片(5)的输出Vout2通过第二调...

【专利技术属性】
技术研发人员：陶金金，廖招龙，陈章汝，
申请(专利权)人：长飞光纤光缆股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42