半导体激光电源制冷器及其驱动电源设计

半导体激光电源制冷器的设计
半导体激光电源制冷器的基本元件是热电偶对，即把P型和N型半导体元件连城热电偶直流电源后，在两个对接头处就会产生温差。在冷端处电流方向是N到P，温度下降并吸热，在热端处电流方向是P到N。温度上升且放热，多个热电偶对在电路上串联起来，并联起来就构成一个在传热方面常见的电制冷组件。借助于热交换器等各种传热元件，使热电制冷组件的热端散热，并保持一定的温度，把冷端放到工作环境中去吸热，并使工作环境也保持一定的低于环境的温度。 从上面公式可知，当材料性质、工作温度和几何尺寸一定时，制冷量的大小只与电流有关，在热电偶中，吸收的波儿贴热与电流成正比，焦耳热与电流的二次方成正比。波儿贴热越大，焦耳热越小，则制冷量越大。在一定温度下，实际制冷量随电流的增加而增加。但电流一旦增加到某一值时，制冷量也达到最大值后，随电流的增加，制冷量反而下降，逐渐下降为0。
 
半导体制冷器的驱动电路设计
TEC是电流驱动型器件，其制冷和加热可以通过改变工作电流方向来控制，且控制制冷量或者加热量可以用流经其电流的大小来控制，据此设计了一种压控电流源驱动TEC工作的温度控制系统。
按照温度采集信号单片机计算出控制量及控制方向（制冷/制热），打开相应的加热/制冷开关，同时控制量经由单片机。内部D/A将数字信号转换为模拟信号，然后通过继电器开关送到相应的控制通路。控制电压信号通过压控电流源转化为TEC的工作电流，从而达到制冷/制热的目的。
 
温控系统硬件组成
系统的硬件部分包括：温度传感器，制冷/加热器及其驱动电路、单片机接口电路、键盘、温度的显示。再次只介绍最主要的部件——温度传感器，温度测量的技术很成熟，温度明暗元件，既有传统的热电偶、热敏电阻等温度传感器，又有现代的集成温度传感器、数字温度传感器。还有超高温的光学温度传感器，针对本温控系统的要求，选用了数字温度传感器DS18B20作为测量半导体激光器的温度。