人眼安全激光器研制与实验研究--08届毕业设计(论文) 任务书--王兰

长春理工大学
毕业设计(论文) 任务书题目名称：TEC温度控制研究
指导教师签字：系主任签字
年月日
图1.1
图1.2
下述采用ADN8830设计一种高效率的TEC温度控制器,设计要求电源工作电压为5V,
图2 激光波长变化0.1 nm /°C。

典型应用需要波长稳定性在为
0.1nm，强制规定温度控制
温度控制器的细节
图3中,热电冷却器的示意图(TEC)温度控制器,包括三个基本部分。

DAC和热敏电阻形成一个电桥,它的输出由A1放大。

LTC1923控制器是脉冲宽度调制器，提供适当的调制和分阶段驱动的功率输出级。

激光器是一种在电方面细微而昂贵的载荷。

因此,该控制器提供了各种监控、限制和过载保护功能。

这些包括软启动和过电流保护,TEC的电压和电流检测和“界外”温度传感。

异常的操作会导致电路的关闭,防止激光模块损害。

另外两个功能促进系统级兼容性。

基于锁相环振荡器许可可靠的多个LTC1923s时钟同步束激光器系统。

最后,切换模式交付TEC是有效的,但特殊考虑必须确保切换相关的噪音不是反馈到主机电源。

LTC1923包括边摆限制，能够通过降低功率阶段的过渡时间最大限度地减少开关相关谐波。

这大大降低了高频谐波含量,防止过度的开关切换噪音对电源或激光器造成影响。

开关模式功率输出级，一个“H桥”的类型，允许有效地双向驱动到TEC,使激光加热或冷却。

热敏电阻、TEC和制造中内封装了激光模块的激光器,三者被紧密热耦合。

该DAC允许调节温度设定点的任何单独的激光的最佳工作点，对于每一个激光通常指定。

控制器增益和带宽调整，优化以获得最佳的温度热环路响应稳定性。

热循环的注意事项
高性能的温度控制的关键是匹配热反馈控制器的增益带宽路径。

从理论上讲, 使用传统的伺服反馈技术这将不是一个问题。

实际上，在很长一段时间常数和不确定的延迟向固有的热系统提出了挑战。

伺服系统和振荡器之间不协调的问题在热控制系统中非常明显。

控制回路可以很简单建模为一个电阻和电容网络。

电阻是等效热阻和电容热能力。

图4中的TEC，TEC-传感器接口和传感器都有一个能集中延迟系统的反应能力的RC因素。

为了防止振荡, 增益带宽必须被限制因为这种延迟。

既然高增益带宽是可取的控制,延迟应该最小化。

这是大概由激光模块的供应商在制造中处理。

该模型还包括控制之间的绝缘环境和不受控制的环境。

保温功能通过是保持损失率下降以便于温度控制装置能跟上损失。

对于任何给定的系统，TEC-传感器时间常数和绝缘时间常数之间的比率越高，该的控制环路的性能越好。

图4 简化的TEC控制回路模型显示热条款。

电阻和电容代表热阻分别和能力。

伺服
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