專利名稱：采用脈寬調(diào)制的溫度控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于溫度控制技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及半導(dǎo)體激光器的溫度控制器的改進(jìn)。
半導(dǎo)體激光器通常采用的溫度控制器為線性電路，如

圖1所示為美國Lasertron公司的溫控器電路(出自“Lasertron 1993 ProductGuide”)，包括誤差放大電路，功率驅(qū)動(dòng)電路和熱電致冷器(TEC)。其它用于半導(dǎo)體激光器的溫控器的原理也與此類似。
這類溫控器的驅(qū)動(dòng)功放工作在功率三極管的線性區(qū)域，三極管的結(jié)電壓Vce較大，因此三極管本身耗散的功率較大，溫控器的效率較低。而且，功率三極管需要較大的散熱片，體積較大，不利于在通信系統(tǒng)中使用。
本實(shí)用新型的目的在于為克服已有技術(shù)的不足之處，對溫度控制器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，采用脈寬調(diào)制(PWM)方式，使功率三極管工作在飽和區(qū)，降低功率三極管本身的耗散功率，從而大大提高溫度控制的效率，減小體積。
本實(shí)用新型采用脈寬調(diào)制的溫度控制器，包括依次連接的誤差放大電路、功率驅(qū)動(dòng)電路和熱電致冷器，其特征在于，在所說的誤差放大電路和功率驅(qū)動(dòng)電路之間連有脈寬調(diào)制電路。
本實(shí)用新型的特點(diǎn)是在以前的溫控器的誤差放大與驅(qū)動(dòng)功放之間加入PWM(脈寬調(diào)制)電路，使不同溫差信號產(chǎn)生不同寬度的脈沖序列，這些脈沖加載到功率三極管上，使之工作在飽和區(qū)的開關(guān)狀態(tài)下，產(chǎn)生電流脈沖，驅(qū)動(dòng)熱電致冷器。脈沖寬度不同，等效的溫控電流就不同，從而實(shí)現(xiàn)溫度控制。
本實(shí)用新型高效PWM溫度控制器可分為單向和雙向兩種類型。第一種為單向溫度控制器，其特征在于所說的誤差放大電路和脈寬調(diào)制電路采用TL-494集成電路。
第二種為雙向溫度控制器，其特征在于所說的脈寬調(diào)制電路采用三個(gè)運(yùn)算放大器構(gòu)成正反饋雙向脈寬調(diào)制電路。
本實(shí)用新型電路簡單、體積小、重量輕，大大降低了功率三極管本身的耗散功率，從而使溫度控制的效率提高了5～10倍，具有很強(qiáng)的實(shí)用性。
附圖簡要說明圖1為已有技術(shù)的一種溫控器電路原理圖。
圖2為本實(shí)用新型一種實(shí)施例電路原理圖。
圖3為本實(shí)用新型另一種實(shí)施例電路原理圖。
本實(shí)用新型提供單向和雙向兩種類型的脈寬調(diào)制溫度控制器實(shí)施例，如圖1、2所示，結(jié)合附圖分別詳細(xì)描述如下實(shí)施例一為單向高效PWM溫度控制器，主要用于使溫度不高于某設(shè)置溫度值。其電路如圖3所示，電路中采用TL-494作為誤差放大和PWM發(fā)生，電路非常簡單，易于小型化。電橋?qū)崦綦娮枧c溫度設(shè)置電阻的差值轉(zhuǎn)換成電信號，送入誤差放大器(本電路使用TL-494內(nèi)的放大器)，電橋的參考電壓由TL-494提供；通過脈沖發(fā)生電路將放大的誤差信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)寬度的脈沖信號(本電路采用TL-494中的脈沖發(fā)生器，也可用其它電路得到相應(yīng)脈沖)，該脈沖加載到飽和工作的功率三極管TIP41上，產(chǎn)生脈沖電流，通過熱電致冷器反饋控制溫度。功率三極管的選擇可根據(jù)實(shí)際需要而定，飽和壓降越小越好。其集電極上的電壓也可根據(jù)提供的控制電流而定，此處設(shè)為2V，可提供最大850mA的電流。除構(gòu)成電橋的電阻精度為1％外，其它阻容元件無特殊要求，二極管為普通整流管即可。
實(shí)施例二為雙向高效PWM溫度控制器，主要用于使溫度控制于某一設(shè)置溫度值。其電路如圖4所示，電橋?qū)崦綦娮枧c溫度設(shè)置電阻的差值轉(zhuǎn)換成電信號，送入誤差放大電路，本電路使用LM324運(yùn)算放大器構(gòu)成高精度、帶PID(比例微分積分)的放大電路，也可使用其它放大器實(shí)現(xiàn)類似功能，電橋的參考電壓由LM336提供，也可由其它穩(wěn)壓電路實(shí)現(xiàn)；其誤差放大及PWM產(chǎn)生均由運(yùn)算放大器實(shí)現(xiàn)。雙向高效PWM溫度控制器需要產(chǎn)生雙向脈沖，本電路使用LM324運(yùn)算放大器實(shí)現(xiàn)三個(gè)運(yùn)算放大器構(gòu)成正反饋，產(chǎn)生鋸齒波；該鋸齒波經(jīng)過疊加不同的直流電平，在兩組比較器中分別與放大的誤差信號比較，即可產(chǎn)生雙向脈沖，分別驅(qū)動(dòng)功率三極管TIP-41和TIP-42，產(chǎn)生脈沖電流，脈中的兩種極性分別代表致冷或加熱，通過熱電致冷器反饋控制溫度。功率三極管的選擇可根據(jù)實(shí)際需要而定，其集電極上的電壓也可根據(jù)提供的控制電流而定，此處設(shè)為2V，可提供最大850mA的雙向電流。比較器由LM324運(yùn)算放大器構(gòu)成，也可由其它電路實(shí)現(xiàn)，除構(gòu)成電橋的電阻精度為1％外，其它阻容元件無特殊要求，二極管為普通整流管即可。
權(quán)利要求1.一種采用脈寬調(diào)制的溫度控制器，包括依次連接的誤差放大電路、功率驅(qū)動(dòng)電路和熱電致冷器，其特征在于，在所說的誤差放大電路和功率驅(qū)動(dòng)電路之間連有脈寬調(diào)制電路。
2.如權(quán)利要求1所述的溫度控制器，其特征在于所說的誤差放大電路和脈寬調(diào)制電路采用TL-494集成電路。
3.如權(quán)利要求2所述的溫度控制器，其特征在于所說的脈寬調(diào)電路采用三個(gè)運(yùn)算放大器構(gòu)成正反饋雙向脈寬調(diào)制電路。
專利摘要本實(shí)用新型屬于溫度控制技術(shù)領(lǐng)域,特別涉及半導(dǎo)體激光器的溫度控制器的改進(jìn)。本實(shí)用新型包括依次連接的誤差放大電路、功率驅(qū)動(dòng)電路和熱電致冷器,其特征在于,在所說的誤差放大電路和功率驅(qū)動(dòng)電路之間連有脈寬調(diào)制電路。本實(shí)用新型電路簡單、體積小、重量輕,大大降低了功率三極管本身的耗散功率,從而使溫度控制的效率提高了5～10倍,具有很強(qiáng)的實(shí)用性。
文檔編號G05D23/00GK2283881SQ9621604
公開日1998年6月10日 申請日期1996年8月6日 優(yōu)先權(quán)日1996年8月6日
發(fā)明者劉鳳海, 王暉, 謝世鐘, 孫成城, 張明生 申請人:清華大學(xué)