专利名称：采用脉宽调制的温度控制器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于温度控制技术领域，特别涉及半导体激光器的温度控制器的改进。
半导体激光器通常采用的温度控制器为线性电路，如
图1所示为美国Lasertron公司的温控器电路(出自“Lasertron 1993 ProductGuide”)，包括误差放大电路，功率驱动电路和热电致冷器(TEC)。其它用于半导体激光器的温控器的原理也与此类似。
这类温控器的驱动功放工作在功率三极管的线性区域，三极管的结电压Vce较大，因此三极管本身耗散的功率较大，温控器的效率较低。而且，功率三极管需要较大的散热片，体积较大，不利于在通信系统中使用。
本实用新型的目的在于为克服已有技术的不足之处，对温度控制器的结构进行改进，采用脉宽调制(PWM)方式，使功率三极管工作在饱和区，降低功率三极管本身的耗散功率，从而大大提高温度控制的效率，减小体积。
本实用新型采用脉宽调制的温度控制器，包括依次连接的误差放大电路、功率驱动电路和热电致冷器，其特征在于，在所说的误差放大电路和功率驱动电路之间连有脉宽调制电路。
本实用新型的特点是在以前的温控器的误差放大与驱动功放之间加入PWM(脉宽调制)电路，使不同温差信号产生不同宽度的脉冲序列，这些脉冲加载到功率三极管上，使之工作在饱和区的开关状态下，产生电流脉冲，驱动热电致冷器。脉冲宽度不同，等效的温控电流就不同，从而实现温度控制。
本实用新型高效PWM温度控制器可分为单向和双向两种类型。第一种为单向温度控制器，其特征在于所说的误差放大电路和脉宽调制电路采用TL-494集成电路。
第二种为双向温度控制器，其特征在于所说的脉宽调制电路采用三个运算放大器构成正反馈双向脉宽调制电路。
本实用新型电路简单、体积小、重量轻，大大降低了功率三极管本身的耗散功率，从而使温度控制的效率提高了5～10倍，具有很强的实用性。
附图简要说明图1为已有技术的一种温控器电路原理图。
图2为本实用新型一种实施例电路原理图。
图3为本实用新型另一种实施例电路原理图。
本实用新型提供单向和双向两种类型的脉宽调制温度控制器实施例，如图1、2所示，结合附图分别详细描述如下实施例一为单向高效PWM温度控制器，主要用于使温度不高于某设置温度值。其电路如图3所示，电路中采用TL-494作为误差放大和PWM发生，电路非常简单，易于小型化。电桥将热敏电阻与温度设置电阻的差值转换成电信号，送入误差放大器(本电路使用TL-494内的放大器)，电桥的参考电压由TL-494提供；通过脉冲发生电路将放大的误差信号转换成相应宽度的脉冲信号(本电路采用TL-494中的脉冲发生器，也可用其它电路得到相应脉冲)，该脉冲加载到饱和工作的功率三极管TIP41上，产生脉冲电流，通过热电致冷器反馈控制温度。功率三极管的选择可根据实际需要而定，饱和压降越小越好。其集电极上的电压也可根据提供的控制电流而定，此处设为2V，可提供最大850mA的电流。除构成电桥的电阻精度为1％外，其它阻容元件无特殊要求，二极管为普通整流管即可。
实施例二为双向高效PWM温度控制器，主要用于使温度控制于某一设置温度值。其电路如图4所示，电桥将热敏电阻与温度设置电阻的差值转换成电信号，送入误差放大电路，本电路使用LM324运算放大器构成高精度、带PID(比例微分积分)的放大电路，也可使用其它放大器实现类似功能，电桥的参考电压由LM336提供，也可由其它稳压电路实现；其误差放大及PWM产生均由运算放大器实现。双向高效PWM温度控制器需要产生双向脉冲，本电路使用LM324运算放大器实现三个运算放大器构成正反馈，产生锯齿波；该锯齿波经过叠加不同的直流电平，在两组比较器中分别与放大的误差信号比较，即可产生双向脉冲，分别驱动功率三极管TIP-41和TIP-42，产生脉冲电流，脉中的两种极性分别代表致冷或加热，通过热电致冷器反馈控制温度。功率三极管的选择可根据实际需要而定，其集电极上的电压也可根据提供的控制电流而定，此处设为2V，可提供最大850mA的双向电流。比较器由LM324运算放大器构成，也可由其它电路实现，除构成电桥的电阻精度为1％外，其它阻容元件无特殊要求，二极管为普通整流管即可。
权利要求1.一种采用脉宽调制的温度控制器，包括依次连接的误差放大电路、功率驱动电路和热电致冷器，其特征在于，在所说的误差放大电路和功率驱动电路之间连有脉宽调制电路。
2.如权利要求1所述的温度控制器，其特征在于所说的误差放大电路和脉宽调制电路采用TL-494集成电路。
3.如权利要求2所述的温度控制器，其特征在于所说的脉宽调电路采用三个运算放大器构成正反馈双向脉宽调制电路。
专利摘要本实用新型属于温度控制技术领域,特别涉及半导体激光器的温度控制器的改进。本实用新型包括依次连接的误差放大电路、功率驱动电路和热电致冷器,其特征在于,在所说的误差放大电路和功率驱动电路之间连有脉宽调制电路。本实用新型电路简单、体积小、重量轻,大大降低了功率三极管本身的耗散功率,从而使温度控制的效率提高了5～10倍,具有很强的实用性。
文档编号G05D23/00GK2283881SQ9621604
公开日1998年6月10日 申请日期1996年8月6日 优先权日1996年8月6日
发明者刘凤海, 王晖, 谢世钟, 孙成城, 张明生 申请人:清华大学