[发明专利]一种半导体激光器温度控制电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体激光器温度控制电路，适用于温度控制领域。

背景技术

现代激光技术在工业加工、精密测量、通讯、信息处理、医学、军事和科学技术研究等领域得到了广泛的应用，所形成的相关产业已成为推动社会和经济发展的动力之一。目前，半导体激光器得到了广泛地应用，而热问题一直伴随着半导体激光器的诞生与发展，特别是对于大功率半导体激光器而言，如何有效地控制工作过程的温度，从而增强其抗销毁能力、提高光输出功率，逐渐受到了人们的重视。

半导体激光器广泛应用于科研、国防、工业等领域中。但由于半导体激光器工作时温度的自身温度的升高使其波长展宽，严重影响了测量仪器的精度、通信质量、更不能适应恶劣的工业环境。因此需要对半导体激光器的温度变化进行严格控制。由于半导体激光器温度数学模型的不确定性（其温度随注入电流的大小而改变），而且控制精度要求比较高，因此设计一种可以为激光器提供恒定且可调的工作温度，同时降低损耗的温度控制电路很有必要。

发明内容

本发明提供一种半导体激光器温度控制电路，电路结构紧凑，成本较低，工作稳定降低了功耗的同时提高了控制精度，可以为激光器提供恒定且可调的工作温度。

本发明所采用的技术方案是。

半导体激光器温度控制电路选定ADN8831作为激光器的温度控制主芯片，ADN8831输入端的电压值对应一个设定好的目标温度。适当大小的电流流过TEC(Thermo Electric Cooler)，使TEC加热或制冷，在这个过程中使激光器表面温度向设定温度值。

所述温度电压转换电路中，电桥由R1，R=2，R_TH组成，当电桥处于稳定状态时候，设定温度值就是激光器表面的温度值，其中R_TH是具有负温度系数的热敏电阻，用来测量安放在TEC表面上的激光器的温度。期望的激光器温度用一个固定的电压值来表示，与热敏电阻产生的电压值通过高精度运算放大器进行比较，比较后产生的误差电压通过高增益的放大器放大。

所述PID ( Proportion Integrator Differentiator)比例积分微分调节补偿网络是决定了TEC控制器的响应速度和温度稳定性，PID相当于放大倍数可调的放大器，用比例运算和积分运算来提高调节精度，用微分运算加速过渡过程，较好地解决了调节速度与精度的矛盾。在进行修正时，采用调节补偿电路参数的方法来使TEC控制系统的响应时间和精度变得更优。把前级误差运放的输出连接到温度补偿电路的输入管脚上。

所述外围H桥电路中的P1，P2，N1，N2，OUTA, OUTB分别连到ADN8831的P1，P2，N1，N2，OUTA, OUTB引脚上。TEC控制器设在H桥中间，构成一个不对称桥。ADN8831对H桥的左支采用开关方式驱动，右支采用线性方式驱动，即当开关管N1导通、开关管P1关闭、P2常通、N2常闭时，电流从TEC的OUTB端经TEC流向OUTA端，此为制冷状态；当开关管N1关闭、开关管P1导通、P2常闭、N2常通时，电流从TEC的OUTA端经TEC流向OUTB端，此为致热状态。这种灵活又方便的外接H桥，能更好的提高电源效率，减小纹波电流，增加了散热路径。

所述低通滤波电路R1表示TEC电阻，R1是C1的等效串联电阻，R2等于L1的寄生电阻加上Q1或Q2的导通电阻，并且R1和R2要远远小于R_L，VX是在PVDD和PGND之间变化的脉冲宽度调制电压，构成了一个二阶的低通滤波网络。

本发明的有益效果是：电路结构紧凑，成本较低，工作稳定降低了功耗的同时提高了控制精度，可以为激光器提供恒定且可调的工作温度。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的TEC控制原理框图。

图2是本发明的温度电压转换电路。

图3是本发明的差分放大与PID补偿部分电路。

图4是本发明的外围H桥电路。

图5是本发明的低通滤波电路。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。