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基于MAX1968的LD自动温度控制系统设计(TEC驱动芯片MAX1968的控制原理及其特点)

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增大字体作者：佚名来源：本站整理发布时间：2011-12-07 18:37:06

TEC驱动芯片MAX1968的控制原理及其特点

引言

LD(激光二极管)www.ddd tt. com其波长范围宽、制作简单、成本低、易于大量生产，而且体积小、重量轻、寿命长，因而品种发展快，目前已超过300种，应用范围覆盖了整个光电子学领域，成为当今光电子科学的核心技术，

应用于激光测距、激光雷达、激光通信、激光模拟武器、激光警戒、激光制导跟踪、引燃引爆、自动控制、检测仪器等领域，并形成了广阔的市场。

LD缺点是输出特性受温度影响很大，见图1。

随着温度的升高，需要sSbBwW.cOm有更多的载流子注入来维持所需的粒子数反转，LD的阈值电流升高，这会www.d dd tT. comLD的能量转化效率降低，将电能转换为热能，发射波长也随着温度的变化发生漂移。8 tt t8.comLD不能快速有效地制冷，则不仪会影响其输出特性，甚至会损坏LD。

dd dtt. com保证LD有较长的工作寿命，必须_{ssbbww. c om}采取ATC(自动温度控制)措施，通过控制LD管芯温度来维持LD正常工作的温度。

SsbbwW.comATC是采用半导体TEC(热电制冷器)。TEC是一种没有运动部分的小型热泵，常被运用于空间有限和高可靠性的场合。TEC的功能实现取决于供电电流的方向，通过改变电流方向实现制热wwW.ssbbwW.coM制冷。本文介绍的芯片MAX1968，是用来控制TEC实现LD的ATC。

1 LD热电温度控制原理

LD温度控制的基本原理是:温度传感器实时地测量安放在TEC冷端的激光管温度，期望的工作温度由设定点的电压来表示，它与温度传感器产生的表示LD实际8ttt8温度的电压通过运放进行比较，产生一个偏差电压，此信号经过ssbbww相应的硬件和控制算法8tTt8后，输出www.hnygpx.com的电压经过ssbbww驱动电路送给TEC模块，TEC根据流过电流的方向，对LD进行制冷或加热，使得LD稳定在所

的温度值。LD的温度控制系统必须满足精度高，响应速度快、稳定性好的

，而且要能实现双向控制，以适应外界温度变化和LD本身工作条件的不确定性。

，还要考虑到LD的保护问题。

TEC控制器按输出的工作模式可分成线性模式和开关模式。传统LD的热电温度控制大多采用线性模式的TEC控制器，一个简单的线性驱动TEC电路由两个推挽功率三极管构成，虽然具有电流纹波小且

设计和制造的优点，但功率效率低、控制精度不高，电路集成度较低，而且存在温度控制“死区”问题。

本文介绍的MAX1968是高度集成、高性价比、高效率的开关型TEC模块驱动器，采用直接的电流控制。

2 MAX1968功能及其特点

MAX1968是一款适用于Peltier TEC模块的开关型驱动芯片，工作于单电源，SSBBww提供±3 A双极性输出，其功能框图如图2所示_ssBbww。

MAX1968主要由两个开关型同步降压稳压器组成，100％的占窄比实现了低压差操作。在两个同步降压稳压器输出端配有高效MOSFET，由LX1、LX2引出，经过ssbbwwLC滤波驱动TEC。两个稳压器ssbbww. com工作产生一个差动电压，直接控制TEC电流，实现TEC电流的双向控制，双极性工作避免了线性驱动所存在的“死区”问题，以及轻载电流时的非线性问题，SSBBww实现无“死区”温度控制。外部控制电路的输出电压加在TEC电流控制输入端CTL1，直接设置TEC电流。SsbbwW.comTEC+接OS2，TEC-接OS1，OS1和OS2不是功率输出，8ttt8用来感测通过TEC的电流，流过TEC的电流由下式确定:

式中:RSENSE为TEC电流的感应电阻；VCTL1为外部控制电路的输出电压；VREF为参考电压(1.5 V)。

假设正向电流为加热，则VCTL1>1.5 V为加热，电流的流向从OS2到OS1，OS1、OS2、CS这3个引脚的电压关系为:VOS2>VOS1>VCS，反之则制冷。

开关稳压器是按周期运作的，以把功率传输到一个输出端，这种转换方法会在基频及谐波上产生很大的噪声分量，dddTt在MAX1968中是相位转换并提供互补同相工作周期，8ttt8纹波波形大大减小，抑制了纹波电流和电气噪声进入TEC模块，进而影响LD工作性能。FREQ用来设置内部振荡器的开关频率，当FREQ接地频率为500 kHz，FREQ接电源频率为1 MHz。

MAX1968片内带有的MOSFET驱动器，减少了外部元件，芯片工作在较高的开关频率下，www.ssbbww.com用更小的电感和电容，从而减少PCB(印制电路板)的面积、降低成本。

dd dtt. com确保电流控制环的稳定，在COMP端接一补偿电容，此电容的值可由下式确定:

式中:f为电流控制环的频率，SsbbwW.com不大于LX1端的滤波谐振频率；gm为环的跨导，典型值为100mA／V；RTEC为TEC阻抗。

将SHDN引脚置低，MAX1968还www.ssbbww.com工作在省电模式。

芯片还提供了一系列的保护和监测功能:

a) 限制流过TEC最大的正向和反向电流，而且是独立控制的。可根据使用的TEC在REF和GND之间

通过分压电阻，在引脚MAXIP和MAXIN端设置。

b) ITEC为www .ddd Tt. com输出，用以监测TEC的电流，是通过CS与OS1之间

的电流感应电阻取样，此输出电压与流过TEC的电流成正比。

c) TEC电压限制功能，MAX1968为TEC提供了最大压差控制，在REF和GND之间

通过分压电阻设置VMAx，VMAx在0～1.5 V内变化，而通过TEC的电压为VMAX的4倍。

d) 模拟控制信号直接精确地设置TEC电流，消除了TEC中的浪涌电流。

3 MAX1968应用电路设计方案

要保证LD正常工作，首先要确定LD的正常工作温度。LD现在dd dtt. comSsbbwW.com都做成内带背光检测光敏二极管，TEC和温度传感器的LD组件其半导体制冷器和温度传感器都紧贴在LD的管芯上，这样制冷效果很好，而且温度传感器检测到的温度能正确地反应LD的工作温度。MAX1968是一个TEC控制器，用于设定和稳定TEC的温度。每个加载在MAX1968电流控制输入端的电压对应一个目标温度设定点。