恆流致冷溫度控制器的製作方法

2023-05-21 10:27:31 1

專利名稱：恆流致冷溫度控制器的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於半導體致冷溫度控制器的結構改進，涉及電子技術領域。
目前的半導體製冷器多採用恆壓直流供電，用切斷電源的辦法進行溫度控制。由於半導體致冷器為低壓大電流供電，所以電壓的微小波動都會引起負載電流較大的變化，甚至被燒壞；另一方面，大電流的通斷轉換將會引起電磁振動和電磁幹擾，這對半導體致冷器的使用壽命及其微弱信號的檢測是極其有害的。現有的致冷溫度控制器電路部分的構成為，由測溫電路、比較器和跟隨器構成的溫度比較器和供電控制器連通至負載，本實用新型就是對供電控制器的結構進行改進。
本實用新型的目的在於，設計一種恆流致冷溫度控制器，能夠減少電磁振動和幹擾，延長半導體致冷器的使用壽命。
本實用新型的技術方案是，在由溫度比較器和供電控制器連通至負載構成的致冷溫度控制器的電路中，對供電控制器進行改進，其特徵在於，供電控制器由恆流源和控制電路及光電耦合器構成，由溫度比較器的輸出端先經過光電耦合器連至控制電路，再由控制電路以能部分切斷電流的結構來控制恆流源。其中控制電路採用一隻電晶體與恆流源的設定電位器相併聯的結構；接在控制線路輸入端的光電耦合器能夠把恆流源的地線與溫度比較器的地線隔離開。
由上述可以看出，由於本實用新型採用恆流源和光電耦合器及能部分切斷供電電流的控制電路，利用電晶體通斷時內阻的變化，從而使所設計的致冷溫度控制器在致冷時能供給所需的金額電流，在停止致冷時只部分切斷供給電流，這樣使得致冷器起動或停止時電流都是逐漸上升或降低，明顯降低了電磁振動和幹擾，延長了半導體致冷器的使用壽命。本實用新型還具有結構簡單、製作容易的優點，適用於各種半導體致冷器的致冷溫度控制。
附

圖1為本實用新型所設計恆流致冷溫度控制器電路的結構框圖，圖中虛線框為本實用新型的特徵所在；附圖2為本實用新型所設計恆流致冷溫度控制器中供電控制器一種實例的電路原理圖，圖中a和b為溫度比較器的連接。
以下結合附圖詳細說明本實用新型的實施方案和工作原理。
參見附圖，本實用新型所設計的致冷溫度控制器是由溫度比較器和供電控制器兩部分構成，其中溫度比較器由測溫電路、比較器、跟隨器組成，屬已有技術，這裡不再贅述；而供電控制器由恆流源，控制電路和光電耦合器組成，其所使用元器件亦屬已有技術；其連接結構為，由溫度比較器的輸出連線a和b先經光電耦合器I4再連至控制電路控制恆流源；控制電路的構成有，集成光電耦合器I4、電阻R13-15，發光二極體D3、電晶體T1和T4，光電耦合器I4能夠把恆流源的地線與溫度比較器的地線隔離，而電晶體T1(可選用NPN型)與恆流源的設定電位器W1的並聯結構，能夠實現部分切斷供電電流達到控制恆流源的目的；恆流源的構成有由變壓器B、整流橋B1、電容C3和電阻R12構成的整流濾波電路，由電阻R11和發光二極體D2構成電源接通指示電路，由集成三端穩壓塊I2、電容C4和C5、電阻R16及設定電位器W1構成基準電源，由運算放大器I3、電阻R17- 20和電容C1構成誤差放大器，由電晶體T2和T3構成電流放大器，電阻R21為恆流源內負載，RL為外負載。
參見附圖，本實用新型的工作原理如下，當溫度高於致冷器設定值時，由溫度比較器傳來的高電平經光電耦合器I4後，輸出低電平，一路使電晶體T4導通，使發光管D3點燃，表明致冷所需的電流全額供給；另一路使電晶體T1載止，恆流源按設定的致冷電流向半導體致冷器RL供電，溫度降低。當溫度達到或低於致冷器設定值時，溫度比較器傳來的低電平經光電耦合器I4後，輸出高電平，一路使電晶體T4載止使發光管D3熄滅，表明處在非金額供電狀態；另一路使電晶體T1導通，由於T1對電位器W1的並聯分流作用，減少了電位器W1中心抽頭上的電壓，使恆流源輸出的電流能平緩地減少對致冷器RL的供電電流，使溫度在設定值附近呈微小的變動。避免了因電流驟變對其他器件產生的幹擾和影響。
發明人按上述要求製作的恆流致冷溫度控制器，經使用和檢測，其恆流源供電電流0.5-10A可調，電流穩定度為1％，溫度控制範圍取決於半導體致冷器的性能，控制精度為±0.5℃。
權利要求1．一種恆流致冷溫度控制器，其電路部分由溫度比較器和供電控制器組成，其特徵在於，所述的供電控制器由恆流源和控制電路及光電耦合器組成，是由溫度比較器的輸出線先經光電耦合器連至控制電路，再由控制電路控制恆流源的輸出，其控制電路為部分切斷供電電流的結構。
2．根據權利要求1所述的控制器，其特徵在於，所述控制電路的構成有光電耦合器I4、電阻R13、R14、R15，發光二極體D3，電晶體T1和T4；其中電晶體T1與恆流源的設定電位器W1相併聯，光電耦合器I4能夠把恆流源的地線與溫度比較器的地線隔離開。
3．根據權利要求2所述的控制器，其特徵在於，所述恆流源的結構為電源電由變壓器B進入由整流橋B1、電容C3和電阻R12構成的整流濾波電路，輸出的直流電分四路，一路接入由電阻R11和發光二極體D2構成的電源接通指示電路，另一路接入由集成三端穩壓塊I2、電容C4和C5、電阻R16及電位器W1構成的基準電源電路，為控制器提供基準電源，再一路接入由運算放大器I3、電阻R17、R18、R19、R20和電容C1構成的誤差放大器電路，用於檢出誤差信號，還有一路接入由電晶體T2和T3構成的電流放大器得到所需的輸出電流，在電流放大器的輸出端與負載並聯有恆流源內負載R21。
專利摘要一種恆流致冷溫度控制器,本實用新型的特點是其供電控制器由恆流源和控制電路及光電耦合器組成,其控制電路採用能部分切斷供電電流的結構來控制恆流源,這樣使得致冷器起動或停止時電流都是逐漸上升或降低,能夠明顯減小電磁振動和幹擾,延長了半導體致冷器的使用壽命,具有結構簡單、製作容易的優點,適用於各種半導體致冷器的致冷溫度控制。
文檔編號G05D23/19GK2325808SQ9724204
公開日1999年6月23日 申請日期1997年10月20日 優先權日1997年10月20日
發明者任克惠, 歐陽嫻, 郝志琦 申請人:中國科學院西安光學精密機械研究所