[发明专利]一种半导体激光器温度控制系统及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种温度控制系统，具体涉及一种半导体激光器的温度控制系统及其控制方法。

背景技术

随着信息技术的迅速发展，半导体激光器已经广泛地应用于光纤通信、光纤传感和激光雷达等领域。由于激光器的输出波长随着器件温度的升高逐渐向长波长方向漂移，此外，在高度集成化的器件结构中，过高的温度将会降低元器件的性能，甚至烧毁元器件，在很大程度上降低了电子器件的稳定性和可靠性。因此，必需对半导体激光器或系统采用合适的温度控制技术，从而保证半导体激光器或系统能够正常工作。为此，研究人员在温度控制系统方面做了研究工作，获得了一定的进展。2007年，楼祺洪等人提出的申请号为200710045711.0的发明专利“半导体激光器温度控制系统”，利用电桥驱动芯片L298设计了热电制冷器的驱动电路，实现了半导体激光器的温度控制；2014年，朱俊提出的申请号为201410480407.9的发明专利申请“半导体激光器自动温度控制系统”，采用惠斯通电桥和运算放大器设计的温度检测放大电路，实现半导体激光器温度的控制。

以上现有技术具有一定的使用价值，但是，这些系统的温度采集电路的温度采集精度不高，主要是由于温度采集电路利用的是电桥电路造成的，同时没有高精度的算法进行控制，使得在控温过程中会出现温度的过冲以及在恒温控制中的温度波动现象，同时系统的响应速度较慢，因此，这些系统和方法的应用面较窄，限制其在高精度半导体激光器的温度控制系统中的应用。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种半导体激光器温度控制系统及其控制方法。

技术方案：本发明提供了一种半导体激光器温度控制系统，包括连接被控物体的温度采样电路、与温度采样电路相连的A/D转换器、键盘控制、显示模块、报警模块、单片机系统以及相连接的TEC温度控制芯片和TEC驱动电路，所述单片机系统上连接有A/D转换器、键盘控制、报警模块、显示模块和TEC驱动电路。

优选的，所述单片机系统为ARM控制器、DSP控制器或普通单片机控制器，所述显示模块为液晶显示或LED显示，所述A/D转换器为普通数模转换器或高精度数模转换器。

进一步，还包括为整个系统供电的电源模块，所述电源模块为线性稳压电源。

进一步，所述温度采样电路包括放大器芯片、电源和若干电阻、电容：

电阻R1的一端连接电源，另一端通过电阻R4接地，同时另一端通过电阻R3连接放大器芯片的第2引脚，放大器芯片的第2引脚通过电阻R2连接第6引脚，第3引脚通过电阻R5接地，第4引脚连接电源，同时第4引脚通过电容C1接地，放大器芯片的第7引脚连接电源，同时第7引脚通过电容C3接地，第7引脚通过电容C2与第4引脚连接，第6引脚通过电阻R6接地，同时，第6引脚连接所述A/D转换器，A/D转换器的另一端连接所述单片机系统。

进一步，所述TEC驱动电路包括光电耦合器、第一驱动芯片、第二驱动芯片、电源和若干电阻、电容：

所述光电耦合器的第2和第3引脚连接到单片机系统，第1引脚连接电源，第4引脚通过电阻R7连接电源，第5引脚连接地线，第8引脚连接电源，第6和第7引脚分别通过电阻R9和R8连接电源，此外，第6引脚还通过电阻R10连接到所述第一驱动芯片的第2引脚，第7引脚通过电阻R14连接所述第二驱动芯片的第2引脚；

所述第一驱动芯片的第3引脚通过电阻R11连接电源，第6引脚通过电阻R12连接地线，第5引脚分别通过电容C4和电阻R13连接地线，第7引脚连接电源，第1引脚连接地线，第8和4引脚同时连接到所述TEC温度控制芯片的一端；

所述第二驱动芯片的第3引脚通过电阻R15连接电阻R11的接电源端，第6引脚通过电阻R16连接地线，第5引脚通过并联的电容C5和电阻R17连接地线，第7引脚连接电源，第1引脚连接地线，第8和4引脚同时连接到TEC温度控制芯片的另一端。

进一步，所述单片机系统采用双PID串联控制算法。

上述半导体激光器温度控制系统的控制方法，温度采样电路采集到半导体激光器的温度信息后传送给A/D转换器，A/D转换器传输至单片机系统，单片机系统启动温度控制程序通过双PID串联控制算法处理温度信息并输出PWM信号占空比，传递给TEC驱动电路继而产生所需的控制信息驱动TEC温度控制芯片工作，并且经显示模块进行显示。