[发明专利]高精度数字式温控器

说明书

技术领域

本发明涉及温控器，特别是一种高精度数字式温控器，主要用于半导体激光器的精确温度控制，如激光二极管(LD)、恒温晶体、恒温激光腔等。

技术背景

在半导体激光器中，激光二极管、激光腔体和晶体等的许多关键参数都与温度有着密切的关系，如激光二极管输出的中心波长、阈值电流和效率等；激光腔体受温度不同而引起的变形直接影响激光腔的稳定性，严重的会引起激光腔失调，导致功率衰减；晶体的吸收效率与其温度更是有直接的关系，温度不同，晶体的匹配角度就会发生变化，导致激光输出功率不稳定。因此，在实际应用中，总是期望激光二极管、激光腔体和晶体有尽可能稳定的温度。

目前应用于半导体激光器中的温控器，都是基于专用的温控集成芯片，如MAX1968，这种温控器无法对温度进行非线性校正，稳定性不高，温度漂移大。

也有数字式温度控制器，如欧姆龙E5系列温控器，该控制器对热敏电阻采用电阻网络进行放大和模数转换，采样信号容易因采样电路的噪声导致存在误差；通过调整半导体制冷片(TE)的电流大小调整目标温度，温度调整滞后性大；接口基本采用RS232或RS485，而且仅用于参数设置，无法实时传送温度值、输出量和故障原因，不利于分布式组网控制。

传统的温控器只能实现1个环路的控制，如有2个以上的控制点，就必须增加更多的温控器，大大增加了激光器的体积和成本。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种高精度数字式温控器，该温控器具有单向/双向温度控制功能，能适应全系列温度传感器；并集成有实时通讯功能，支持软件在线升级，控温精度高等特点。

本发明的技术解决方案如下：

一种高精度数字式温控器，特点在于其构成包括嵌入式处理器，该嵌入式处理器包含1个数据处理模块和多个PWM脉宽调制发生器，具有CAN总线，多个IO接口、多个捕捉端口和多个PWM输出端口，该嵌入式处理器连接有一个以上的第一控制回路或/和第二控制回路。

所述的第一该控制回路由温度测量电路、半导体制冷片驱动电路、半导体制冷片驱动电路和直流风机构成，所述的温度测量电路、半导体制冷片驱动电路和第一直流风机都与所述的嵌入式处理器相连接，所述的半导体制冷片驱动电路的另一端与所述的半导体制冷片相连接，所述的温度测量电路与第一直流风机相连，所述的和半导体制冷片的另一端与控制对象连接。

所述的第二控制回路由温度测量电路、半导体制冷片驱动电路和半导体制冷片构成，所述的温度测量电路和半导体制冷片驱动电路都与所述的嵌入式处理器相连接，所述的半导体制冷片驱动电路的另一端与所述的半导体制冷片相连接，所述的半导体制冷片的另一端与控制对象连接。

所述的温度测量电路的构成和连接关系如下：

该温度测量电路中第一电容的一端和所述的控制对象内部的热敏电阻的一端连接后与运算放大器的反相端相连；所述的控制对象的热敏电阻的另一端、第四电阻的一端、第二电容的一端、运算放大器的输出端的节点与所述的嵌入式处理器的CCP0相连接；第四电阻的另一端、第二电阻的一端、第三电阻的一端组成节点与所述的运算放大器的同相输入端相连接，该运算放大器的电源端与3.3V电源相连接，运算放大器接地端接地；第三电容接在3.3V电源和地之间，所述的第二电阻的另一端接3.3V电源；所述的第一电容、第二电容、第三电容和第三电阻的另一端接地。

所述的半导体制冷片驱动电路包括一个芯片，该电路的构成和连接关系如下：