[发明专利]一种用于热电制冷器的高功率低干扰驱动方法及装置

权利要求书

1.一种用于热电制冷器的高功率低干扰驱动装置，其特征在于，包括：上位机、MCU控制器、压控直流输出功率驱动电路、噪声处理模块、TEC模块以及温度测量模块；其中，上位机、MCU控制器、压控直流输出功率驱动电路、噪声处理模块与TEC模块依次连接；温度测量模块一端连接TEC模块，另一端连接MCU控制器。

2.根据权利要求1所述的一种用于热电制冷器的高功率低干扰驱动装置，其特征在于，所述上位机与MCU控制器通过串口、USB接口、PCI总线、WIFI接口、蓝牙接口，或者网络接口进行数据通讯。

3.根据权利要求1所述的一种用于热电制冷器的高功率低干扰驱动装置，其特征在于，所述MCU控制器包括：PID算法模块、通讯接口模块、DAC以及SPI接口；其中，通讯接口模块实现MCU控制器与上位机的数据通讯，SPI接口实现MCU控制器与温度测量模块的数据通讯，PID算法模块根据通讯接口模块接收的目标温度数据与SPI接口接收的温度监测数据进行实时数字PID计算，获得需要输出的功率值；DAC根据PID算法模块计算的功率值输出一个功率控制电压至压控直流输出功率驱动电路。

4.根据权利要求1所述的一种用于热电制冷器的高功率低干扰驱动装置，其特征在于，所述压控直流输出功率驱动电路包括：一个DC-DC控制器及其外围MOSFET和电感电容；DC-DC控制器具有控制电压输入和反馈电压输入管脚，内部通过对控制电压和反馈电压的比较，动态调整控制外部MOSFET的PWM信号的占空比，MOSFET的输出经过预设的电感电容转换为具有一定纹波的直流信号；再通过将输出直流信号反馈到DC-DC控制器的反馈电压输入管脚，实现输出电压对输入控制电压的精确跟随。

5.根据权利要求1所述的一种用于热电制冷器的高功率低干扰驱动装置，其特征在于，所述噪声处理模块包括：依次连接的共模电感和LC型滤波网络；其中，共模电感用于滤除压控直流输出功率驱动电路输出信号中的共模噪声，LC型滤波网络用于滤除压控直流输出功率驱动电路输出信号中的差模噪声。

6.根据权利要求1所述的一种用于热电制冷器的高功率低干扰驱动装置，其特征在于，所述TEC模块置于密闭或真空腔体内，冷端对目标探测器进行制冷，热端通过散热器、风冷或水冷的方式进行散热。

7.根据权利要求1所述的一种用于热电制冷器的高功率低干扰驱动装置，其特征在于，所述温度测量模块包括：依次连接的温度传感器和测温电路；其中：所述温度传感器为电阻式温度传感器、热电偶或热敏电阻；测温电路为桥式测温电路、恒流源式测温电路或集成式测温芯片。

8.一种用于热电制冷器的高功率低干扰驱动方法，其特征在于，基于权利要求1-7任一项所述的装置实现，其过程如下：

上位机向MCU控制器发送目标温度数据、PID参数以及开始工作指令，并获取和显示温度测量模块发送给MCU控制器的TEC模块的温度数据；

MCU控制器根据上位机设定的目标温度，以及由温度测量模块检测得到的TEC模块的制冷温度，在片内实现PID算法，根据PID算法的结果计算需要输出的功率值，并据此功率值输出一个功率控制电压；

具有输入跟随功能的压控直流输出功率驱动电路对MCU控制器输出的功率控制电压进行跟随，输出一个电压与输入参考电压成比例的驱动电压信号，再通过噪声处理模块进行滤波后，作为低噪声的驱动信号对TEC模块进行直接驱动；

TEC模块温度的变换由温度测量模块采集，并反馈到MCU控制器中，MCU控制器按一定的频率重复进行PID运算，并根据PID运算结果，对控制电压信号进行不断的调节，进而控制驱动TEC模块的功率使TEC模块的制冷温度达到目标温度。