[发明专利]一种应用于空间环境的半导体制冷器闭环控制方法

权利要求书

1.一种应用于空间环境的半导体制冷器闭环控制方法，其特征在于该方法的步骤为：

步骤1，使用桥式串联电路测量探测器焦面的当前温度表征参数V1；

步骤2，探测器焦面的当前温度的表征参数V1与探测器焦面的目标温度的表征参数V2经过运算放大器求差放大后送到PID控制电路，得到控制电压；

步骤3，经PID控制电路输出的控制电压送到驱动电路，驱动电路通过控制通过半导体制冷器的电流来给探测器焦面制冷；

步骤4，重复步骤1-3，直至探测器焦面温度到达目标温度；

所述的桥式串联电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻Rf、热敏电阻Rt和运算放大器U1；

Rt的一端接地并和R3的一端相连，Rt的另一端和R1的一端相连并连至U1的正端，R1的另一端连至电源正Vref并和R2的一端相连，R2的另一端和R3的另一端相连并连至U1的负端，Rf的一端连至U1的负端，另一端连至U1的输出端；R1的阻值与R2的阻值相等，R3的阻值与Rf的阻值相等；

Rt两端的电压V1表征的为探测器的焦面温度；

R3两端的电压V2表征的为探测器的焦面目标温度；

温度传感器是集成在探测器组件里的热敏电阻；热敏电阻的阻值和温度相关，通过测量热敏电阻的阻值变化就可以得到探测器焦面的温度变化，其中，热敏电阻的阻值和探测器焦面的温度关系表达式为：

其中RT为热敏电阻的阻值，单位为Ω，RT0为基准温度下热敏电阻的阻值12kΩ，基准温度为-30℃，A、B、C、D为常数，A＝-11.9316669764028，B＝2711.95609218539，C＝149375.626003661，D＝-25133116.9680607，e为科学常数，T为探测器焦面的温度，单位为℃；

所述的PID控制电路包括R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电容C1、电容C2、电容C3和运算放大器U2；

C1的一端连至R5的一端并连至U1的输出端，C1的另一端和R4的一端相连，R4的另一端和R5的另一端相连并连至U2的输入正端，U2的输入负端和地相连，U2的输入正端同时连至R7、C3、R6的一端，R6的另一端连至C2的一端，C2的另一端和C3、R7的另一端相连并连至U2的输出端作为驱动电路的控制电压Vcontrol；R4的阻值与R5的阻值相等，C2与C3的容值相等；

PID控制电路对应的各个阻容参数的选取通过对半导体制冷器制冷进行精确建模，进而计算出PID控制器的各个参数来选取各个阻容值，最后在实际的半导体制冷器制冷特性调试中对各个阻容值进行微调；

所述的驱动电路包括电流采样电阻R8、运算放大器U3和U4、半导体制冷器T、功率达林顿管Q；

PID控制电路输出的控制电压Vcontrol连至U3的输入负端，U4的输入正端连至采样电阻R8的一端，U4的输入负端连至采样电阻R8的另一端并连至电源地，U4的输出端接至U3的输入正端，U3的输出端接至功率达林顿管Q的B端，Q的E端接至U4的输入正端，Q的C端接至半导体制冷器T的负端，T的正端接至功率电Vp的正端；

R1＝R2＝R3＝Rf＝20kΩ；

R8＝0.1Ω。

2.根据权利要求1所述的一种应用于空间环境的半导体制冷器闭环控制方法，其特征在于：R4＝R5＝100kΩ，R7＝2.7kΩ，R6＝1kΩ。

3.根据权利要求1或2所述的一种应用于空间环境的半导体制冷器闭环控制方法，其特征在于：C1＝1uf，C2＝C3＝0.1uf。