用半導(dǎo)體珀?duì)栙N調(diào)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(dǎo)體珀?duì)栙N調(diào)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(hào)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(hào)連接，輸出溫度控制模塊的輸出端與開關(guān)電源的輸入端電信號(hào)連接，開關(guān)電源的輸出端與TEC制冷模塊的輸入端電信號(hào)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(hào)連接。本發(fā)明由于采用線形調(diào)節(jié)方式而非位式調(diào)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(dá)到±0.1℃。
【專利說明】用半導(dǎo)體珀?duì)栙N調(diào)整激光晶體溫度的控制裝置
[0001]

【技術(shù)領(lǐng)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(dǎo)體珀?duì)栙N調(diào)整激光晶體溫度的控制裝置。
[0002]

【背景技術(shù)】
TEC (Thermo Electric cooler)熱電制冷器又稱半導(dǎo)體制冷器，當(dāng)直流電流通過兩種不同的導(dǎo)電材料回路時(shí)，結(jié)點(diǎn)上將產(chǎn)生吸熱或放熱的現(xiàn)象，成為珀?duì)栙N效應(yīng)。TEC智能制冷溫控模塊既是利用了珀?duì)栙N片效應(yīng)以實(shí)現(xiàn)制冷或制熱，它具有制冷、制熱速度快，無(wú)噪聲、無(wú)污染，控制靈活方便、體積小、重量輕等特點(diǎn)，因而得到了廣泛應(yīng)用。一種典型的TEC單級(jí)熱電制冷器，由二片分別是P型和N型的半導(dǎo)體材料構(gòu)成，當(dāng)一正向電流作用于N型半導(dǎo)體時(shí)電子從P型半導(dǎo)體移到N型半導(dǎo)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(zhuǎn)移到溫控面，從而使溫控面的溫度升高。在小體積的溫控領(lǐng)域TEC是優(yōu)先選擇的溫控制冷器件。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)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(yīng)用相對(duì)復(fù)雜，TEC的工作參數(shù)設(shè)置不靈活，應(yīng)用成本上升，控制模式切換比較復(fù)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(wú)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(nèi)容】

本發(fā)明為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題而提出，其目的是提供一種用半導(dǎo)體珀?duì)栙N調(diào)整激光晶體溫度的控制裝置。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種用半導(dǎo)體珀?duì)栙N調(diào)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(guān)電源，TEC半導(dǎo)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(hào)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(hào)連接，輸出溫度控制模塊的輸出端與開關(guān)電源的輸入端電信號(hào)連接，開關(guān)電源的輸出端與TEC制冷模塊的輸入端電信號(hào)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(hào)連接。
[0006]所述的輸出溫度控制模塊的電路圖包括運(yùn)算放大器、脈寬調(diào)制芯片、穩(wěn)壓二極管D1、D2、可調(diào)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(hào)進(jìn)入輸出溫度控制模塊的輸入端，經(jīng)電阻R2進(jìn)入運(yùn)算放大器的腳2，經(jīng)放大后電信號(hào)進(jìn)入脈寬調(diào)制芯片的腳3，由脈寬調(diào)制芯片的腳10輸出，穩(wěn)壓二極管D1、D2兩個(gè)穩(wěn)壓管串聯(lián)使用，一個(gè)利用它的正向特性，另一個(gè)利用它的反向特性，則既能穩(wěn)壓又可起溫度補(bǔ)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(nèi)分別設(shè)置有溫度傳感器、激光晶體或倍頻晶體、TEC半導(dǎo)體制冷片及銅質(zhì)水冷塊，在銅質(zhì)水冷塊內(nèi)形成冷卻水道。
[0008]本發(fā)明由于采用線形調(diào)節(jié)方式而非位式調(diào)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(dá)到±0.1°C。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1是本發(fā)明用半導(dǎo)體珀?duì)栙N調(diào)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(dǎo)體珀?duì)栙N調(diào)整激光晶體溫度的控制裝置的結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(guān)電源
5 TEC制冷模塊6激光晶體或倍頻晶體
7 TEC半導(dǎo)體制冷片 8電流表
9切換開關(guān)10調(diào)節(jié)旋鈕
11運(yùn)算放大器12脈寬調(diào)制芯片
13殼體14銅質(zhì)水冷塊
15冷卻水道。

【具體實(shí)施方式】
[0011]下面，結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明用半導(dǎo)體珀?duì)栙N調(diào)整激光晶體溫度的控制裝置進(jìn)行詳細(xì)說明:
如圖1、2所示，一種用半導(dǎo)體珀?duì)栙N調(diào)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(guān)電源4、TEC半導(dǎo)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(hào)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(hào)連接，輸出溫度控制模塊3的輸出端與開關(guān)電源4的輸入端電信號(hào)連接,開關(guān)電源4的輸出端與TEC制冷模塊5的輸入端電信號(hào)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(hào)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(guān)9和調(diào)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(guān)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(yùn)算放大器11、脈寬調(diào)制芯片12、穩(wěn)壓二極管D1、D2、可調(diào)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(hào)進(jìn)入輸出溫度控制模塊3的輸入端，經(jīng)電阻R2進(jìn)入運(yùn)算放大器11的腳2，經(jīng)放大后電信號(hào)進(jìn)入脈寬調(diào)制芯片12的腳3，由脈寬調(diào)制芯片12的腳10輸出，穩(wěn)壓二極管D1、D2兩個(gè)穩(wěn)壓管串聯(lián)使用，一個(gè)利用它的正向特性，另一個(gè)利用它的反向特性，則既能穩(wěn)壓又可起溫度補(bǔ)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(nèi)分別設(shè)置有溫度傳感器1、激光晶體或倍頻晶體6、TEC半導(dǎo)體制冷片7及銅質(zhì)水冷塊14，在銅質(zhì)水冷塊14內(nèi)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(shè)置輸出溫度控制模塊3的參數(shù)對(duì)輸出控制模塊進(jìn)行調(diào)整，從而調(diào)整開關(guān)電源4輸出電流為0-15A，從而驅(qū)動(dòng)TEC半導(dǎo)體制冷片7，通過調(diào)整開關(guān)電源4輸出電壓為0-5V的信號(hào)轉(zhuǎn)化為50KHz對(duì)應(yīng)占空比0-75%的脈寬調(diào)制信號(hào)。當(dāng)TEC制冷模塊5開始工作時(shí)，將激光晶體或倍頻晶體6的熱量傳遞給熱沉面的銅質(zhì)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(nèi)。
[0017]本發(fā)明由于采用線形調(diào)節(jié)方式而非位式調(diào)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(dá)到±0.1°C。
【權(quán)利要求】
1.一種用半導(dǎo)體珀?duì)栙N調(diào)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(guān)電源(4)，其特征在于:還包括TEC半導(dǎo)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(hào)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(hào)連接，輸出溫度控制模塊(3)的輸出端與開關(guān)電源(4)的輸入端電信號(hào)連接,開關(guān)電源(4)的輸出端與TEC制冷模塊(5)的輸入端電信號(hào)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(hào)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用半導(dǎo)體珀?duì)栙N調(diào)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(yùn)算放大器(11)、脈寬調(diào)制芯片(12)、穩(wěn)壓二極管D1、D2、可調(diào)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(hào)進(jìn)入輸出溫度控制模塊(3)的輸入端，經(jīng)電阻R2進(jìn)入運(yùn)算放大器(11)的腳2，經(jīng)放大后電信號(hào)進(jìn)入脈寬調(diào)制芯片(12)的腳3，由脈寬調(diào)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(quán)利要求1所述的一種用半導(dǎo)體珀?duì)栙N調(diào)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(nèi)分別設(shè)置有溫度傳感器(I )、激光晶體或倍頻晶體(6)、TEC半導(dǎo)體制冷片(7)及銅質(zhì)水冷塊(14)，在銅質(zhì)水冷塊(14)內(nèi)形成冷卻水道(15)。
【文檔編號(hào)】H01S3/042GK104332808SQ201410633402
【公開日】2015年2月4日 申請(qǐng)日期:2014年11月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月12日
【發(fā)明者】金策, 王鑫, 路經(jīng)緯, 劉濤 申請(qǐng)人:核工業(yè)理化工程研究院