一種用半導體珀爾貼調整激光晶體溫度的控制裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型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。
【背景技術】
[0002]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，熱能的迀移量與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是優先選擇的溫控制冷器件。
[0003]現有技術的普通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。溫控條件如果發生變化，溫度控制參數改變困難，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。

【發明內容】

[0004]本實用新型為解決現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]本實用新型的技術方案是: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制冷模塊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、穩壓二極管D1、D2、可調電阻Rl、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，經電阻R2進入運算放大器的腳2，經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，穩壓二極管D1、D2兩個穩壓管串聯使用，一個利用它的正向特性，另一個利用它的反向特性，則既能穩壓又可起溫度補償作用，以提高穩壓效果。
[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]本實用新型由于采用線形調節方式而非位式調節方式，并且采用數字控制模式，可以大幅提高溫度的控制精度，溫度控制精度達到±0.1°C。
【附圖說明】
[0009]圖1是本實用新型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；
[0010]圖2是本實用新型用半導體珀爾貼調整激光晶體溫度的控制裝置的結構圖；
[0011]圖3是本實用新型中的輸出溫度控制模塊電路圖；
[0012]圖4是本實用新型中的TEC制冷模塊結構圖。
[0013]其中:
[0014]I溫度傳感器2 PID溫控模塊
[0015]3輸出溫度控制模塊 4開關電源
[0016]5 TEC制冷模塊6激光晶體或倍頻晶體
[0017]7 TEC半導體制冷片 8電流表
[0018]9切換開關10調節旋鈕
[0019]11運算放大器12脈寬調制芯片
[0020]13殼體14銅質水冷塊
[0021]15冷卻水道。
【具體實施方式】
[0022]下面，結合附圖和實施例對本實用新型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:
[0023]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制冷模塊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。
[0024]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和調節旋鈕10。
[0025]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。
[0026]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，經電阻R2進入運算放大器11的腳2，經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，穩壓二極管D1、D2兩個穩壓管串聯使用，一個利用它的正向特性，另一個利用它的反向特性，則既能穩壓又可起溫度補償作用，以提高穩壓效果。
[0027]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。
[0028]本實用新型的控制過程:
[0029]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。
[0030]本實用新型由于采用線形調節方式而非位式調節方式，并且采用數字控制模式，可以大幅提高溫度的控制精度，溫度控制精度達到±0.1°C。
【主權項】
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制冷模塊(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，經電阻R2進入運算放大器(11)的腳2，經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，穩壓二極管D1、D2串聯。3.根據權利要求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(I3)，在殼體(I3)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)。
【專利摘要】本實用新型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。本實用新型由于采用線形調節方式而非位式調節方式，并且采用數字控制模式，可以大幅提高溫度的控制精度，溫度控制精度達到±0.1℃。
【IPC分類】H01S3/042
【公開號】CN204615142
【申請號】CN201520335417
【發明人】金策, 王鑫, 路經緯, 劉濤
【申請人】核工業理化工程研究院
【公開日】2015年9月2日
【申請日】2015年5月22日