[发明专利]一种基于电制冷技术的热循环温控系统

说明书

一种基于热电制冷技术的热循环温控系统，包括主控模块、温控电路模块、温控执行模块、反馈模块和热盖模块；该温控执行模块设有热电制冷器和样品槽，该热电制冷器位于样品槽下方以进行加热制冷；该温控电路模块与温控执行模块相连以对热电制冷器进行驱动、电流换向和控制温度升降循环；该热盖模块设置于样品槽上方以防止样品冷凝回流；该反馈模块与温控执行模块和热盖模块相连以检测温度，并将反馈信号转换成电压信号；该主控模块与反馈模块和温控电路模块相连以根据PI控制算法和电流反馈调制PWM控制信号从而调控温控电路模块，本发明可实现热电制冷器的大功率驱动、快速升降温、宽范围温差、高效率运行和高精度循环。

技术领域

本发明涉及医疗器械温度控制领域，特别是指一种基于热电制冷技术的热循环温度控制系统。

背景技术

在医疗器械、通信电子、航空工业等重点领域，温度控制系统均是非常重要的技术指标和技术研发的瓶颈问题，尤其是目前市场广泛需求的实时定量PCR仪和基因测序仪等医疗器械产品。PCR基因扩增反应需要实现变性(94℃)、退火(55℃)、延伸(72℃)三个温度数十次反复循环，完成DNA的体外复制。因此这类产品的反应温度环境要求宽范围、快速升降、反复循环、稳定运行，该项温控技术成为国内PCR检测仪研发的难点，也为该产品的国内市场开发带来很多问题。

目前，国内大部分PCR检测仪产品的温度控制部分，对于半导体制冷器的控制多数无法实现大功率驱动、快速升降温、反复热循环的功能，不具备满足PCR检测所需的反应速度、精度和效率等温控技术指标，半导体制冷片实际运行电流较低，温度循环次数少，温控实现过程容易烧掉损坏，导致该部分医疗器械市场的主流产品主要依赖于进口。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术对于半导体制冷器的控制多数无法实现大功率驱动、快速升降温、反复热循环的功能，不具备满足PCR检测所需的反应速度、精度和效率等温控技术指标，提出一种基于热电制冷技术的热循环温度控制系统，可以实现热电制冷器的大功率驱动、快速升降温、宽范围温差、高效率运行和高精度循环。

本发明采用如下技术方案：

一种基于热电制冷技术的热循环温控系统，其特征在于：包括主控模块、温控电路模块、温控执行模块、反馈模块和热盖模块；该温控执行模块设有热电制冷器和样品槽，该热电制冷器位于样品槽下方以进行加热制冷；该温控电路模块与温控执行模块相连以对热电制冷器进行驱动、电流换向和控制温度升降循环；该热盖模块设置于样品槽上方以防止样品冷凝回流；该反馈模块与温控执行模块和热盖模块相连以检测温度，并将反馈信号转换成电压信号；该主控模块与反馈模块和温控电路模块相连以根据PI控制算法和电流反馈调制PWM控制信号从而调控温控电路模块。

优选的，所述温控电路模块包括AC-DC电路、功率驱动电路、DC-DC功率电路和全桥逆变电路；该AC-DC电路输出端与DC-DC功率电路和全桥逆变电路相连以将交流电转换为直流电进行供电；该功率驱动电路输入端与主控模块相连以接收PWM控制信号，输出端与DC-DC功率电路和全桥逆变电路相连，该DC-DC功率电路与热电制冷器相连以将直流电压进行降压后进行供电；该全桥逆变电路与热电制冷器相连以通过负载电流的换向实现热电制冷器的加热和制冷双向温控。

优选的，所述功率驱动电路包括MOSFET驱动电路、电气隔离模块以及辅助电源模块；该MOSFET驱动电路与所述DC-DC功率电路和所述全桥逆变电路相连；该电气隔离模块与MOSFET驱动电路相连以实现电气隔离；该辅助电源模与MOSFET驱动电路相连以供电。

优选的，所述DC-DC功率电路采用BUCK电路。

优选的，所述功率驱动电路设有电流检测芯片，该电流检测芯片与所述热电制冷器和所述主控模块相连以检测电流并反馈至主控模块。

优选的，所述反馈模块包括若干温度传感器，该若干温度传感器用于采集被控对象和热盖模块的温度信息。