專利名稱：一種半導(dǎo)體制冷器tec驅(qū)動(dòng)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制冷領(lǐng)域，尤其涉及一種半導(dǎo)體制冷器TEC驅(qū)動(dòng)電路。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中半導(dǎo)體制冷器(TEC，Thermoelectric Cooler)驅(qū)動(dòng)電路利用雙通道 DC-DC轉(zhuǎn)換芯片做為TEC的驅(qū)動(dòng)，如圖1所示，TEC的正負(fù)兩端分別連接在圖1中的TEC+和 TEC-,通過控制兩路數(shù)模轉(zhuǎn)換DACO和DACl輸出電壓的大小，分別控制雙通道DC-DC轉(zhuǎn)換芯片兩個(gè)通道輸出端SWl和SW2的輸出電壓的大小，從而可控制流過TEC的電流方向和電流大小，達(dá)到控制TEC切換制冷和制熱工作狀態(tài)和控制制冷制熱功率的目的。當(dāng)SWl輸出電壓大于SW2輸出電壓時(shí)(SWl工作在輸出電流狀態(tài)，SW2工作在吸收電流狀態(tài))，電流從TEC+ 流向TEC-，此時(shí)TEC工作在制冷狀態(tài)；當(dāng)SWl輸出電壓小于SWl輸出電壓時(shí)(SWl工作在吸收電流狀態(tài)，SW2工作在輸出電流狀態(tài))，電流從TEC-流向TEC+，此時(shí)TEC工作在制熱狀態(tài)。但由于DC-DC轉(zhuǎn)換芯片吸收電流的能力只有輸出電流能力的一半，當(dāng)DC-DC轉(zhuǎn)換芯片U401的電壓輸出端SWl和SW2工作在輸出電流狀態(tài)時(shí)，可輸出800mA的電流；當(dāng)工作在吸收電流狀態(tài)時(shí)，只能吸收400mA的電流。而DC-DC轉(zhuǎn)換芯片在驅(qū)動(dòng)TEC時(shí)，TEC工作在制熱和制冷狀態(tài)，該驅(qū)動(dòng)電路的DC-DC轉(zhuǎn)換芯片均有一個(gè)通道工作在吸收電流狀態(tài)，另一個(gè)通道工作在輸出電流狀態(tài)，受到工作在吸收電流狀態(tài)的通道的吸收電流能力的限制，DC-DC 轉(zhuǎn)換芯片最多只能給TEC提供400mA的驅(qū)動(dòng)電流，因此其驅(qū)動(dòng)能力只能發(fā)揮一半。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種半導(dǎo)體制冷器TEC驅(qū)動(dòng)電路，利用單通道DC-DC轉(zhuǎn)換芯片結(jié)合橋式電路切換工作狀態(tài)，避免了在使用雙通道DC-DC轉(zhuǎn)換芯片時(shí)電流吸收能力的限制，提高了對(duì)TEC的驅(qū)動(dòng)能力。為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了一種半導(dǎo)體制冷器TEC驅(qū)動(dòng)電路，包括單通道DC-DC轉(zhuǎn)換芯片與橋式電路，所述單通道DC-DC轉(zhuǎn)換芯片輸出端連接橋式電路，所述橋式電路的兩輸出端分別接TEC的兩輸入端，所述橋式電路由兩路驅(qū)動(dòng)電壓控制。優(yōu)選的，所述橋式電路包括四個(gè)開關(guān)管。優(yōu)選的，所述開關(guān)管為N溝道MOSFET或P溝道M0SFET。優(yōu)選的，所述開關(guān)管包括兩個(gè)N溝道MOSFET和兩個(gè)P溝道MOSFET。優(yōu)選的，所述TEC驅(qū)動(dòng)電路通過控制所述兩路驅(qū)動(dòng)電壓的電平高低來控制流過 TEC的電流方向，從而控制TEC的工作狀態(tài)。優(yōu)選的，當(dāng)控制所述兩路驅(qū)動(dòng)電壓使得流過TEC的電流方向?yàn)閺恼斎攵肆飨蜇?fù)輸入端時(shí)，TEC工作在制冷狀態(tài)；當(dāng)控制所述兩路驅(qū)動(dòng)電壓使得流過TEC的電流方向?yàn)閺呢?fù)輸入端流向正輸入端時(shí)TEC工作在制熱狀態(tài)。優(yōu)選的，所述單通道DC-DC轉(zhuǎn)換芯片與一數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出端相連，通過控制所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出電壓值的大小來控制單通道DC-DC轉(zhuǎn)換芯片輸出端所輸出的電壓值大小。
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與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果
1)、由于該電路采用單通道DC-DC轉(zhuǎn)換芯片，用橋式電路來切換流過TEC的電流的方向，單通道DC-DC轉(zhuǎn)換芯片的輸出端始終工作在輸出電流狀態(tài)，避免了在使用雙通道DC-DC 轉(zhuǎn)換芯片時(shí)受到的吸收電流能力的限制，從而提高了 DC-DC轉(zhuǎn)換芯片驅(qū)動(dòng)TEC的能力。2)、通過控制數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出電壓值的大小，控制單通道DC-DC轉(zhuǎn)換芯片輸出端的輸出電壓的大小，從而可控制流過TEC的電流的大小，達(dá)到控制TEC制冷制熱功率的目的。


為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖
圖1為本發(fā)明現(xiàn)有技術(shù)TEC驅(qū)動(dòng)電路的電路結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本發(fā)明實(shí)施例中TEC驅(qū)動(dòng)電路的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。參見圖2，為本發(fā)明實(shí)施例中TEC驅(qū)動(dòng)電路的電路結(jié)構(gòu)示意圖，所述TEC驅(qū)動(dòng)電路，包括單通道DC-DC轉(zhuǎn)換芯片U401A，及與所述單通道DC-DC轉(zhuǎn)換芯片輸出端SW相連橋式電路，所述橋式電路包括四個(gè)開關(guān)管，這四個(gè)開關(guān)管可以全為N溝道MOSFET (金屬-氧化層-半導(dǎo)體-場(chǎng)效晶體管 MOSFET，Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)，也可以全為P溝道M0SFET，或者由兩個(gè)N溝道MOSFET和兩個(gè)P溝道MOSFET組成，控制橋式電路的開關(guān)管導(dǎo)通和關(guān)斷的兩路控制電壓，需要保證橋式電路在同一時(shí)刻只能是不相鄰的兩個(gè)開關(guān)管同時(shí)導(dǎo)通。在控制電流方向的切換時(shí)，必須先關(guān)斷當(dāng)前導(dǎo)通的兩個(gè)開關(guān)管，才能開通另外兩個(gè)開關(guān)管切換電流方向，否則會(huì)導(dǎo)致電源短路。在實(shí)際實(shí)施時(shí)， 橋式電路用四個(gè)N溝道MOSFET時(shí)該驅(qū)動(dòng)電路的工作效率最高，效果最佳。圖2實(shí)施例中橋式電路以四個(gè)N溝道MOSFET為例，如圖2，四個(gè)N溝道MOSFET分別為Q401A、Q401B、Q402A 和Q402B，所述橋式電路的兩輸出端分別接TEC的正輸入端TEC+和負(fù)輸入端TEC-，所述橋式電路中的四個(gè)N溝道MOS管MOSFET由兩路驅(qū)動(dòng)電壓控制，其中不相鄰的兩個(gè)N溝道MOS 管MOSFET由同一路驅(qū)動(dòng)電壓控制，控制所述兩路驅(qū)動(dòng)電壓的電平高低，可控制流過TEC的電流方向，從而控制TEC的工作狀態(tài)。如圖2中，D1、D2分別為兩路驅(qū)動(dòng)電壓的電壓輸出接口，Q401A和Q402B的柵極接Dl，Q401B和Q402A的柵極接D2，N溝道MOS管MOSFET在驅(qū)動(dòng)電壓為高電平時(shí)導(dǎo)通，在驅(qū)動(dòng)電壓為低電平時(shí)截止。因此當(dāng)Dl輸出高電平，D2輸出低電平時(shí)，Q401A和Q402B兩個(gè)MOS管MOSFET導(dǎo)通，Q401B和Q402A兩個(gè)MOS管MOSFET截止， 電流從TEC+流向TEC-，此時(shí)TEC工作在制冷狀態(tài)；而當(dāng)Dl輸出低電平，D2輸出高電平時(shí)，Q401B和Q402A兩個(gè)MOS管MOSFET導(dǎo)通，Q401A和Q402B兩個(gè)MOS管MOSFET截止，電流從 TEC-流向TEC+，此時(shí)TEC工作在制熱狀態(tài)。需要說明的是，如果實(shí)施本發(fā)明時(shí)，橋式電路采用的是四個(gè)P溝道M0SFET，則需要用低電平驅(qū)動(dòng)其導(dǎo)通，用高電平使其截止，這些都是由 MOSFET的特性所決定的，再此不做贅述。本發(fā)明實(shí)施例中，所述單通道DC-DC轉(zhuǎn)換芯片的第3腳FB還可以連接一數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC0，通過控制所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器DACO輸出電壓值的大小可控制單通道DC-DC轉(zhuǎn)換芯片輸出端SW所輸出的電壓值大小，從而控制所述橋式電路兩輸出端得電壓值大小，進(jìn)而控制流過TEC的電流大小，達(dá)到控制TEC制冷制熱功率的目的。由于本發(fā)明實(shí)施例中的單通道DC-DC轉(zhuǎn)換芯片采用的是TPS62290芯片，由于結(jié)合橋式電路來切換流過TEC的電流的方向，該芯片的輸出端SW始終工作在輸出電流狀態(tài)，最大可給TEC提供IOOOmA的驅(qū)動(dòng)電流，由于沒有吸收電流能力的限制，能將驅(qū)動(dòng)能力完全發(fā)揮出來，其驅(qū)動(dòng)能力比現(xiàn)有技術(shù)中使用雙通道DC-DC轉(zhuǎn)換芯片TPS6M10增強(qiáng)一倍。在本發(fā)明實(shí)際實(shí)施過程中，單通道DC-DC轉(zhuǎn)換芯片可以為其他型號(hào)的芯片，使用不同的芯片其能提供的最大驅(qū)動(dòng)電流會(huì)不同，提高的驅(qū)動(dòng)能力也依賴于具體使用的芯片。將本發(fā)明實(shí)施例中的TEC驅(qū)動(dòng)電路運(yùn)用于電吸收調(diào)制激光器EML TOSA(電吸收調(diào)制激光器EML英文全稱為Electro Absorption Modulated Laser，而光反射次模塊TOSA英文全稱為Transmitter Optical Subassembly)上時(shí)，可提高EML TOSA上的TEC的制冷和制熱的能力，可使EML TOSA工作在更寬的溫度范圍內(nèi)。本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。本說明書(包括任何附加權(quán)利要求、摘要和附圖)中公開的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個(gè)特征只是一系列等效或類似特征中的一個(gè)例子而已。本發(fā)明并不局限于前述的具體實(shí)施方式
。本發(fā)明擴(kuò)展到任何在本說明書中披露的新特征或任何新的組合，以及披露的任一新的方法或過程的步驟或任何新的組合。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體制冷器TEC驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，包括單通道DC-DC轉(zhuǎn)換芯片與橋式電路，所述單通道DC-DC轉(zhuǎn)換芯片輸出端連接橋式電路，所述橋式電路的兩輸出端分別接 TEC的兩輸入端，所述橋式電路由兩路驅(qū)動(dòng)電壓控制。
2.如權(quán)利要求1所述的TEC驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，所述橋式電路包括四個(gè)開關(guān)管。
3.如權(quán)利要求2所述的TEC驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，所述開關(guān)管為N溝道MOSFET或P 溝道 MOSFET。
4.如權(quán)利要求2所述的TEC驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，所述開關(guān)管包括兩個(gè)N溝道MOSFET 和兩個(gè)P溝道MOSFET。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的TEC驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，所述TEC驅(qū)動(dòng)電路通過控制所述兩路驅(qū)動(dòng)電壓的電平高低來控制流過TEC的電流方向，從而控制TEC的工作狀態(tài)。
6.如權(quán)利要求5所述的TEC驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，當(dāng)控制所述兩路驅(qū)動(dòng)電壓使得流過 TEC的電流方向?yàn)閺恼斎攵肆飨蜇?fù)輸入端時(shí)，TEC工作在制冷狀態(tài)；當(dāng)控制所述兩路驅(qū)動(dòng)電壓使得流過TEC的電流方向?yàn)閺呢?fù)輸入端流向正輸入端時(shí)TEC工作在制熱狀態(tài)。
7.如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的TEC驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，所述單通道DC-DC轉(zhuǎn)換芯片與一數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出端相連，通過控制所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出電壓值的大小來控制單通道DC-DC轉(zhuǎn)換芯片輸出端所輸出的電壓值大小。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種半導(dǎo)體制冷器TEC驅(qū)動(dòng)電路，包括單通道DC-DC轉(zhuǎn)換芯片，及與所述單通道DC-DC轉(zhuǎn)換芯片輸出端相連的橋式電路，所述橋式電路的兩輸出端分別接TEC的兩輸入端，所述橋式電路由兩路驅(qū)動(dòng)電壓控制，控制所述兩路驅(qū)動(dòng)電壓的電平高低，可控制流過TEC的電流方向，從而控制TEC的工作狀態(tài)，由于使用橋式電路來切換流過TEC的電流的方向，單通道DC-DC轉(zhuǎn)換芯片的輸出端始終工作在輸出電流狀態(tài)，避免了在使用雙通道DC-DC轉(zhuǎn)換芯片時(shí)受到的吸收電流能力的限制，從而提高了DC-DC轉(zhuǎn)換芯片驅(qū)動(dòng)TEC的能力。
文檔編號(hào)F25B49/00GK102494433SQ20111041657
公開日2012年6月13日 申請(qǐng)日期2011年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月14日
發(fā)明者劉正華, 李殿清, 楊洪, 魯妹玲 申請(qǐng)人:索爾思光電(成都)有限公司