【正文】 鎖定指示以及開關(guān)頻率和相位控制等。圖 的基本功能框圖。第一個部分是溫度傳感器，此傳感器用來測量安放在TEC冷熱端的目標物體的溫度。期望的目標物體溫度是用一個設(shè)定點電壓來表示的，與溫度傳感器產(chǎn)生的表示實際目標物體溫度的電壓通過一個OP運放進行比較，然后產(chǎn)生一個偏差電壓。這個電壓通過一個放大器放大，同時也對因為目標物體的冷熱端引起的相位延遲進行補償，然后再驅(qū)動H 橋輸出。H橋同時控制TEC電流的方向和大小。當目標物體的溫度低于設(shè)定點溫度時，H橋朝TEC 制熱的方向按一定的幅值驅(qū)動電流；當目標物體的溫度高于設(shè)定點溫度時，H橋會減少TEC的電流甚至反轉(zhuǎn)TEC的電流方向來降低目標物體溫度。當控制環(huán)路達到平衡時，TEC 的電流方向和幅值就調(diào)整好了，目標物體溫度也就達到了設(shè)定的溫度，圖中虛線內(nèi)為TEC 控制器的通常功能模塊。 TEC控制原理框圖利用基于ADN8830 的TEC 控制系統(tǒng)能使目標溫度控制在系統(tǒng)要求的設(shè)定穩(wěn)定精度之內(nèi)（177。℃）。 MAX1978構(gòu)成的溫控電路MAX1978是一款超小、高精度的Peltier模塊集成溫度控制器，能與NTC或PTC熱敏電阻、熱電偶或半導(dǎo)體溫度傳感器等接口，控制半導(dǎo)體制冷器（Peltier模塊）來對溫控對象制冷或加熱，是理想的半導(dǎo)體激光器溫控芯片。在MAX1978構(gòu)成的痕量氣體光譜法檢測系統(tǒng)中，該電路以MAX1978為核心。該芯片大小為773（mm），片內(nèi)FET在提供高效率的同時，盡可能地減少了外部元件?！?。MAX1978能在單電源供電的情況下為半導(dǎo)體制冷器提供最大為3安培的雙向電流，通過一個斬波自穩(wěn)零儀表放大器和一個高精度的積分放大器，就組成一個比例積分（PI）或比例積分微分（PID）控制器。半導(dǎo)體制冷器的驅(qū)動部分采用H橋結(jié)構(gòu)，單個半導(dǎo)體制冷器就能達到高于或者低于溫室設(shè)置，無控制死區(qū)。該電路小巧、精度高，采用本電路對一功率為10mw、中心波長為635nm的激光管進行溫控，℃，因此該電路很好的應(yīng)用于痕量氣體的光譜法檢測系統(tǒng)中。圖 電路原理圖現(xiàn)在常用的MAXIM公司的MAX1978，ANALOG DEVICE公司的ADN8830溫度控制芯片都是基于PWM驅(qū)動的。ADN8830和MAX1978單芯片控制器的主要優(yōu)點是:（1）控制精度高，℃ , ℃；（2）系統(tǒng)功耗低，采用MOSFET開關(guān)管，導(dǎo)通時電阻很小，大大降低了系統(tǒng)功耗；（3）芯片體積小，集成度高，需要的外圍配置電路簡單，片上集成MOSFET管，不需要外接MOSFET管。在對幾種驅(qū)動原理的學(xué)習(xí)后，進一步對電路進行分析。本章首先介紹了線性功率管溫控電路，該電路是由三部分組成：橋式電路、差分放大電路和推挽式功率管驅(qū)動。從電路可看出，由于加熱制冷的電流大小決定于電阻R4，因此可以通過提高該電阻的精度來提高溫度控制精度。其次，本章介紹了TEC脈沖寬度驅(qū)動溫控電路，著重介紹了MAXIM公司的MAX1978和ANALOG DEVICE公司的ADN8830溫度控制芯片，這兩塊芯片都是基于PWM驅(qū)動的，它們的基本結(jié)構(gòu)模塊都由三部分組成：誤差放大器、比例積分微分（PID）補償網(wǎng)絡(luò)和輸出功率驅(qū)動器。誤差放大器提供設(shè)定點溫度電壓與溫度敏感器敏感到的負載器件實際溫度之間的誤差量，并放大。PID補償網(wǎng)絡(luò)用來補償光源的溫度響應(yīng)延時，實現(xiàn)光源的最優(yōu)控制，是TEC溫度控制最關(guān)鍵的一部分。輸出功率驅(qū)動器用于驅(qū)動TEC，采用脈寬調(diào)制(PWM)方式。最后，本章介紹了分別由MAXIM公司的MAX1978和ANALOG DEVICE公司的ADN8830溫度控制芯片構(gòu)成的電路。并將MAX1978，ADN8830溫度控制芯片分別構(gòu)成的溫控電路和線性功率管溫控電路進行比較，得出ADN8830和MAX1978單芯片控制器的主要優(yōu)點是:控制精度高，℃ , ℃；系統(tǒng)功耗低，采用MOSFET開關(guān)管，導(dǎo)通時電阻很小，大大降低了系統(tǒng)功耗；芯片體積小，集成度高，需要的外圍配置電路簡單，片上集成MOSFET管，不需要外接MOSFET管。第五章 總結(jié)本文首先介紹了激光器的基本結(jié)構(gòu)，通常激光器都是由三部分組成：激光工作物質(zhì)、泵浦源和光學(xué)諧振腔。進而了解半導(dǎo)體激光器的基本結(jié)構(gòu)，半導(dǎo)體激光器雖說屬于一種固體激光器，但它是使用注入電流的方法，依靠電流流經(jīng)介質(zhì)產(chǎn)生電子和空穴的復(fù)合過程形成光輻射，因此，不需要外部的泵浦源。接著本文還介紹了半導(dǎo)體激光器的工作原理。半導(dǎo)體激光器是以一定的半導(dǎo)體材料作工作物質(zhì)而產(chǎn)生受激發(fā)射作用的器件。其工作原理是通過一定的激勵方式，在半導(dǎo)體物質(zhì)的能帶(導(dǎo)帶與價帶)之間，或者半導(dǎo)體物質(zhì)的能帶與雜質(zhì)(受主或施主)能級之間，實現(xiàn)非平衡載流子的粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，當處于粒子數(shù)反轉(zhuǎn)狀態(tài)的大量電子與空穴復(fù)合時，便產(chǎn)生受激發(fā)射作用。最后基于對TEC線性驅(qū)動、PWM驅(qū)動的幾種模式和PID溫度補償控制原理的了解，進而對線性功率管溫控電路和TEC脈沖寬度驅(qū)動溫控電路進行分析和比較，得出PWM型的溫度控制電路的全溫控制性能比TEC線性驅(qū)動功率管要好，功耗要小，電路設(shè)計更加簡單，電路板占用空間小等優(yōu)點；采用PID控制補償網(wǎng)絡(luò)可以改善TEC溫控電路的性能，但是針對不同類型的光源，由于光源內(nèi)部工藝結(jié)構(gòu)有一定的差異，數(shù)學(xué)模型參數(shù)有所變化，PID補償網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)也不一樣，在應(yīng)用中需要根據(jù)具體的光源來選擇PID補償網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)，以使系統(tǒng)的溫控性能最優(yōu)。 優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計致 謝值此即將完成學(xué)業(yè)之際，我要衷心地感謝我的指導(dǎo)老師陳家榮老師和我的各科任老師四年來在學(xué)習(xí)和生活中給予的諄諄教誨和悉心的關(guān)懷。在論文的選題、研究以及撰寫過程中，自始至終得到了指導(dǎo)老師的精心指導(dǎo)和熱情幫助，其中無不凝聚著指導(dǎo)老師的心血和汗水。指導(dǎo)老師嚴謹求實和一絲不茍的學(xué)風、扎實勤勉和孜孜不倦的工作態(tài)度時刻激勵著我努力學(xué)習(xí)，并將鞭策我在未來的工作中銳意進取、奮發(fā)努力。指導(dǎo)老師及各科任老師的指導(dǎo)將使我終生受益，在此向老師們表示深深的感謝！衷心感謝對我論文進行評審的各位領(lǐng)導(dǎo)老師，感謝你們對我的論文指導(dǎo)并給我提出寶貴意見！ 衷心感謝我的父母，是他們給了我精神的動力，是他們給了我衣食無憂的生活，一直支持我完成學(xué)業(yè)，使我永遠不會感覺孤單和疲倦。 最后，向所有關(guān)心和幫助過我的人們致以衷心的感謝！參考文獻[1]陳鶴鳴，[M].北京:電子工業(yè)出版社，2009：230～231.[2]尹世剛，舒曉武，宮兆濤，[J].光學(xué)儀器，2003,25(4): 20～25.[3]張烯，王妍，張春熹，[J].北京航空航天大學(xué)學(xué)報，2002,28(3):298～300.[4]劉繁明，趙亞鳳一種新型的基于TEC的精密溫控器設(shè)計[J].中國慣性技術(shù)學(xué)報，2004,12(6):[5] [M].北京：國防工業(yè)出版社，2000.[6]覃喜慶，曾祥鴻，[J].光學(xué)與光電技術(shù)，2004,2(1):20～22[7]秦繼榮,沈安俊. 現(xiàn)代直流伺服控制技術(shù)及其系統(tǒng)設(shè)計[M ].北京:機械工業(yè)出版社, 2002: 32～42,49～52,56.[8]季學(xué)武,張德新,陳奎元. 電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)直流伺服技術(shù)的研究[ J ]. 農(nóng)業(yè)機械學(xué)報, 2004,35(5):5～8.[9]顏祺. 外腔半導(dǎo)體激光器的溫度控制[D].天津：天津大學(xué)，2006：21～23.[10]Yang Zhang, James Ashe. Designing a high performance TEC controller. Analog devices, Inc. 2002.[11]童詩白，3版[M].北京：高等教育出版社，2001.[12]譚中奇，龍興武，[J].儀器儀表學(xué)報，2006，27（6）