用半導體珀爾貼調整激光晶體溫度的控制裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用半導體珀爾貼調整激光晶體溫度的控制裝置，包括溫度傳感器的輸出端與PID溫控模塊的輸入端電信號連接，PID溫控模塊的輸出端與輸出溫度控制模塊的輸入端電信號連接，輸出溫度控制模塊的輸出端與開關電源的輸入端電信號連接，開關電源的輸出端與TEC制冷模塊的輸入端電信號連接，TEC制冷模塊的輸出端與激光晶體或倍頻晶體的輸入端電信號連接。本發(fā)明由于采用線形調節(jié)方式而非位式調節(jié)方式，并且采用數(shù)字控制模式，可以大幅提高溫度的控制精度，溫度控制精度達到±0.1℃。
【專利說明】用半導體珀爾貼調整激光晶體溫度的控制裝置
[0001]
【技術領域】
本發(fā)明屬于一種激光器的激光晶體或倍頻晶體溫度的控制裝置，具體涉及一種用半導體珀爾貼調整激光晶體溫度的控制裝置。
[0002]
【背景技術】
TEC (Thermo Electric cooler)熱電制冷器又稱半導體制冷器，當直流電流通過兩種不同的導電材料回路時，結點上將產生吸熱或放熱的現(xiàn)象，成為珀爾貼效應。TEC智能制冷溫控模塊既是利用了珀爾貼片效應以實現(xiàn)制冷或制熱，它具有制冷、制熱速度快，無噪聲、無污染，控制靈活方便、體積小、重量輕等特點，因而得到了廣泛應用。一種典型的TEC單級熱電制冷器，由二片分別是P型和N型的半導體材料構成，當一正向電流作用于N型半導體時電子從P型半導體移到N型半導體，因此熱量被吸收，溫控面的溫度降低，熱量通過熱沉向周圍散發(fā)，熱能的遷移量與TEC的供電量成正比。改變電流方向，從熱沉輸入，則將熱量從熱沉轉移到溫控面，從而使溫控面的溫度升高。在小體積的溫控領域TEC是優(yōu)先選擇的溫控制冷器件。
[0003]現(xiàn)有技術的普通TEC控制一般采用MAXM公司的MAX8520和LINER TECHNOLOGY公司的LTC1923芯片控制，如采用這種控制模式則有應用相對復雜，TEC的工作參數(shù)設置不靈活，應用成本上升，控制模式切換比較復雜。溫控條件如果發(fā)生變化，溫度控制參數(shù)改變困難，溫控算法無法更改。在空間比較狹小的激光器中，制冷模塊的體積位置也受到比較大的限制。
[0004]
【發(fā)明內容】
本發(fā)明為解決現(xiàn)有技術存在的問題而提出，其目的是提供一種用半導體珀爾貼調整激光晶體溫度的控制裝置。
[0005]本發(fā)明的技術方案是:一種用半導體珀爾貼調整激光晶體溫度的控制裝置，包括溫度傳感器、PID溫控模塊、開關電源，TEC半導體制冷片和激光晶體或倍頻晶體。所述的溫度傳感器的輸出端與PID溫控模塊的輸入端電信號連接，PID溫控模塊的輸出端與輸出溫度控制模塊的輸入端電信號連接，輸出溫度控制模塊的輸出端與開關電源的輸入端電信號連接，開關電源的輸出端與TEC制冷模塊的輸入端電信號連接，TEC制冷模塊的輸出端與激光晶體或倍頻晶體的輸入端電信號連接。
[0006]所述的輸出溫度控制模塊的電路圖包括運算放大器、脈寬調制芯片、穩(wěn)壓二極管D1、D2、可調電阻R1、R3?R5、電阻R2和電容Cl，由PID溫控模塊的輸出端輸出的電信號進入輸出溫度控制模塊的輸入端，經(jīng)電阻R2進入運算放大器的腳2，經(jīng)放大后電信號進入脈寬調制芯片的腳3，由脈寬調制芯片的腳10輸出，穩(wěn)壓二極管D1、D2兩個穩(wěn)壓管串聯(lián)使用，一個利用它的正向特性，另一個利用它的反向特性，則既能穩(wěn)壓又可起溫度補償作用，以提高穩(wěn)壓效果。
[0007]所述的TEC制冷模塊包括殼體，在殼體內分別設置有溫度傳感器、激光晶體或倍頻晶體、TEC半導體制冷片及銅質水冷塊，在銅質水冷塊內形成冷卻水道。
[0008]本發(fā)明由于采用線形調節(jié)方式而非位式調節(jié)方式，并且采用數(shù)字控制模式，可以大幅提高溫度的控制精度，溫度控制精度達到±0.1°C。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0009]圖1是本發(fā)明用半導體珀爾貼調整激光晶體溫度的控制裝置的電原理框圖；
圖2是本發(fā)明用半導體珀爾貼調整激光晶體溫度的控制裝置的結構圖；
圖3是本發(fā)明中的輸出溫度控制模塊電路圖；
圖4是本發(fā)明中的TEC制冷模塊結構圖。
[0010]其中:
I溫度傳感器2 PID溫控模塊
3輸出溫度控制模塊 4開關電源
5 TEC制冷模塊6激光晶體或倍頻晶體
7 TEC半導體制冷片 8電流表
9切換開關10調節(jié)旋鈕
11運算放大器12脈寬調制芯片
13殼體14銅質水冷塊
15冷卻水道。
【具體實施方式】
[0011]下面，結合附圖和實施例對本發(fā)明用半導體珀爾貼調整激光晶體溫度的控制裝置進行詳細說明:
如圖1、2所示，一種用半導體珀爾貼調整激光晶體溫度的控制裝置，包括溫度傳感器1、PID溫控模塊2、輸出溫度控制模塊3、開關電源4、TEC半導體制冷片5和激光晶體或倍頻晶體6。其中，溫度傳感器I的輸出端與PID溫控模塊2的輸入端電信號連接，PID溫控模塊2的輸出端與輸出溫度控制模塊3的輸入端電信號連接，輸出溫度控制模塊3的輸出端與開關電源4的輸入端電信號連接,開關電源4的輸出端與TEC制冷模塊5的輸入端電信號連接，TEC制冷模塊5的輸出端與激光晶體或倍頻晶體6的輸入端電信號連接。
[0012]在溫度傳感器I和輸出溫度控制模塊3之間接入電流表8，在PID溫控模塊2和輸出溫度控制模塊3之間接入切換開關9和調節(jié)旋鈕10。
[0013]其中，溫度傳感器I采用PT100型熱電耦，PID溫控模塊2采用XTM908型，開關電源4采用MW-30-15型。
[0014]如圖3所示，輸出溫度控制模塊3的電路圖包括運算放大器11、脈寬調制芯片12、穩(wěn)壓二極管D1、D2、可調電阻R1、R3?R5、電阻R2和電容Cl。由PID溫控模塊2的輸出端輸出的電信號進入輸出溫度控制模塊3的輸入端，經(jīng)電阻R2進入運算放大器11的腳2，經(jīng)放大后電信號進入脈寬調制芯片12的腳3，由脈寬調制芯片12的腳10輸出，穩(wěn)壓二極管D1、D2兩個穩(wěn)壓管串聯(lián)使用，一個利用它的正向特性，另一個利用它的反向特性，則既能穩(wěn)壓又可起溫度補償作用，以提高穩(wěn)壓效果。
[0015]如圖4所示，TEC制冷模塊5包括殼體13，在殼體13內分別設置有溫度傳感器1、激光晶體或倍頻晶體6、TEC半導體制冷片7及銅質水冷塊14，在銅質水冷塊14內形成冷卻水道15。
[0016]本發(fā)明的控制過程:
由溫度傳感器I采集探頭采集激光晶體或倍頻晶體6的溫度，傳給PID溫控模塊2，通過設置輸出溫度控制模塊3的參數(shù)對輸出控制模塊進行調整，從而調整開關電源4輸出電流為0-15A，從而驅動TEC半導體制冷片7，通過調整開關電源4輸出電壓為0-5V的信號轉化為50KHz對應占空比0-75%的脈寬調制信號。當TEC制冷模塊5開始工作時，將激光晶體或倍頻晶體6的熱量傳遞給熱沉面的銅質水冷塊14，最終將激光晶體或倍頻晶體6的溫度控制在需要的范圍以內。
[0017]本發(fā)明由于采用線形調節(jié)方式而非位式調節(jié)方式，并且采用數(shù)字控制模式，可以大幅提高溫度的控制精度，溫度控制精度達到±0.1°C。
【權利要求】
1.一種用半導體珀爾貼調整激光晶體溫度的控制裝置，包括溫度傳感器(1)、PID溫控模塊(2)、開關電源(4)，其特征在于:還包括TEC半導體制冷片(5)和激光晶體或倍頻晶體(6)，所述的溫度傳感器(I)的輸出端與PID溫控模塊(2)的輸入端電信號連接，PID溫控模塊(2)的輸出端與輸出溫度控制模塊(3)的輸入端電信號連接，輸出溫度控制模塊(3)的輸出端與開關電源(4)的輸入端電信號連接,開關電源(4)的輸出端與TEC制冷模塊(5)的輸入端電信號連接，TEC制冷模塊(5)的輸出端與激光晶體或倍頻晶體(6)的輸入端電信號連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種用半導體珀爾貼調整激光晶體溫度的控制裝置，其特征在于:所述的輸出溫度控制模塊(3)的電路圖包括運算放大器(11)、脈寬調制芯片(12)、穩(wěn)壓二極管D1、D2、可調電阻R1、R3?R5、電阻R2和電容Cl，由PID溫控模塊(2)的輸出端輸出的電信號進入輸出溫度控制模塊(3)的輸入端，經(jīng)電阻R2進入運算放大器(11)的腳2，經(jīng)放大后電信號進入脈寬調制芯片(12)的腳3，由脈寬調制芯片(12)的腳10輸出，穩(wěn)壓二極管D1、D2串聯(lián)。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種用半導體珀爾貼調整激光晶體溫度的控制裝置，其特征在于:所述的TEC制冷模塊(5)包括殼體(13)，在殼體(13)內分別設置有溫度傳感器(I )、激光晶體或倍頻晶體(6)、TEC半導體制冷片(7)及銅質水冷塊(14)，在銅質水冷塊(14)內形成冷卻水道(15)。
【文檔編號】H01S3/042GK104332808SQ201410633402
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年11月12日 優(yōu)先權日:2014年11月12日
【發(fā)明者】金策, 王鑫, 路經(jīng)緯, 劉濤 申請人:核工業(yè)理化工程研究院