電學(xué)半導(dǎo)體制冷器(tec)的驅(qū)動(dòng)與控制(已修改)
2025-07-19 16:01 本頁(yè)面
【正文】 如何控制和補(bǔ)償半導(dǎo)體制冷器 摘要在很多需要精密溫度控制的設(shè)備中經(jīng)常可以看到半導(dǎo)體制冷器。對(duì)溫度及其敏感的組件往往與TEC和溫度監(jiān)視器集成到一個(gè)單一熱工程模塊。半導(dǎo)體制冷器也可以通過(guò)翻轉(zhuǎn)電流而制熱。TEC非常小的體積為精密控制單個(gè)組件 （例如，光纖激光器驅(qū)動(dòng)器，高精度的參考電壓或任何溫度敏感型設(shè)備）的溫度提供了可能。此應(yīng)用手冊(cè)簡(jiǎn)要討論TEC設(shè)計(jì)的起源和歷史，然后概述了TEC基本操作。隨后又說(shuō)明了TEC的控制和補(bǔ)償問(wèn)題。該文最后詳細(xì)分析了TEC控制的優(yōu)化以及優(yōu)化方程。關(guān)鍵字：PID、 DWDM、 SFF、 SFP、 光纖、 激光模塊、 熱電冷卻器，熱電偶、 TEC，溫度控制，熱循環(huán)熱敏電阻簡(jiǎn)介1821年托馬斯 塞貝克發(fā)現(xiàn)，兩個(gè)不同的材料的導(dǎo)體連在一起，并且兩個(gè)材料各自的溫度不同的時(shí)候，這個(gè)環(huán)路內(nèi)就會(huì)有電流流過(guò)。十二年后，皮爾貼（） 發(fā)現(xiàn)了與這一現(xiàn)象相反的效果： 通過(guò)削減環(huán)路中的一個(gè)導(dǎo)體，使外部電流流經(jīng)環(huán)路，然后就可以發(fā)現(xiàn)兩個(gè)連接點(diǎn)之間有溫度差出現(xiàn)，這一現(xiàn)象后來(lái)被稱作皮爾貼效應(yīng)。由于那時(shí)的材料所限，皮爾貼效應(yīng)中材料之間的溫度差有大部分都是大電流流過(guò)材料所產(chǎn)生的電阻熱。隨著近來(lái)材料學(xué)的不斷進(jìn)步，這些連接點(diǎn)制熱或制冷的效應(yīng)越加變得實(shí)用化，它可以作為熱電泵，使用起來(lái)和基于氟碳蒸氣壓縮的制冷方式并沒(méi)有太大的差別。雖然TEC仍然不如氟碳蒸發(fā)循環(huán)設(shè)備更加實(shí)用，但是它沒(méi)有移動(dòng)部件和工作流體，這就為制冷設(shè)備小型化提供了可能?；竟ぷ髟碛捎谄栙N效應(yīng)可以通過(guò)電流線性控制，半導(dǎo)體制冷器（TEC）已經(jīng)在涉及精密溫度控制的設(shè)備中得到了大量的應(yīng)用。溫度敏感型器件、TEC、溫度傳感器被集成到一個(gè)單一的模塊中。 TEC控制需要一個(gè)電平可以翻轉(zhuǎn)的電源以提供正電壓和負(fù)電壓。要想在單電源設(shè)備中做到這一點(diǎn)，那么完全可以使用H橋電路。線性穩(wěn)壓電源總會(huì)有紋波，同時(shí)它的效率非常低，需要大體積的元件并且還要做好熱隔離防止調(diào)整管發(fā)出的熱量加載到制冷器上。但是兩個(gè)有著互補(bǔ)驅(qū)動(dòng)的同步降壓電路能夠從單電源獲得雙電源，同時(shí)使單一正電源供電有更高的效率。強(qiáng)外加的脈沖寬度調(diào)制（PWM）控制兩個(gè)輸出電壓，使流經(jīng)TEC的電流改變大小和方向。通過(guò)電流的不斷改變，小體積的TEC可以高精度控制各種分立器件的溫度，如光纖激光驅(qū)動(dòng)器，精密電壓基準(zhǔn)，或任何其它的溫度敏感型器件。也可以通過(guò)翻轉(zhuǎn)流經(jīng)TEC的電流使它制熱。TEC功率控制MAX1968和MAX1978是一種用來(lái)驅(qū)動(dòng)基于皮爾貼效應(yīng)的半導(dǎo)體制冷器的高集成度H橋PWM開(kāi)關(guān)式驅(qū)
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