一种温度控制装置的制作方法

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1.本实用新型涉及半导体制冷领域。更具体地，涉及一种温度控制装置。

背景技术：

2.半导体致冷器(thermo electric cooler)是利用半导体材料的珀尔帖效应制成的。所谓珀尔帖效应，是指当直流电流通过两种半导体材料组成的电偶时，其一端吸热，一端放热的现象。重掺杂的n型和p型的碲化铋主要用作tec的半导体材料，碲化铋元件采用电串联，并且是并行发热。tec包括一些p型和n型对(组)，它们通过电极连在一起，并且夹在两个陶瓷电极之间；当有电流从tec流过时，电流产生的热量会从tec的一侧传到另一侧，在tec上产生
″
热
″
侧和
″
冷
″
侧，是致冷还是加热，以及致冷、加热的速率，由通过它的电流方向和大小来决定。半导体制冷器具有响应速度快、体积小、热惯性小、便于冷热切换等特点，在生物医疗、理化参数测试等领域的仪器设备中得到了越来越广泛的应用，如pcr仪、石油低温流动性分析仪等，但其制冷能力受冷热面温差影响较大，对热端散热设计要求较高。
3.半导体制冷器tec(thermoelectric cooler)驱动电路又可以称为自动温度控制电路atc(automatic temperature control)，就是控制通过tec的电流走向和强度的电子模块，现有tec控制电路用在芯片散热时，只能将温度控制在一定范围，不够精准，同时还存在通道见差异性大的问题。
4.因此，需要提供一种温度控制电路，解决半导体制冷器控温不够精准的问题，同时减少通道间差异的问题。

技术实现要素：

5.为了克服以上不足，本实用新型的目的在于提供一种温度控制装置，包括：
6.温度传感器、隔离放大器、控制器和温控器，所述温度传感器连接至待控温器件的引脚，用于将接收自待控温器件的温度信号转换为电压信号，所述隔离放大器用于对所述电压信号进行调制、隔离后输出，所述控制器用于根据接收到的调制、隔离后的电压信号对所述温控器输出控制信号，所述温控器贴装于待控温器件表面，用于根据接收到的控制信号调节待控温器件的温度。
7.优选地，所述温度控制装置还包括放大电路，用于对隔离放大器输出的电压信号进行放大处理，然后输出至所述控制器。
8.优选地，所述温度传感器、隔离放大器、放大电路、控制器和温控器依次连接。
9.优选地，所述放大电路包括对隔离放大器输出的电压信号进行第一级放大的第一级运算放大器和进行第二级放大的第二级运算放大器。
10.优选地，所述隔离放大器的输出与输入电路由抗电磁干扰的隔离栅隔开。
11.优选地，所述温度传感器通过待控温器件的温度传感脚与待控温器件相连接。
12.优选地，所述隔离放大器的输入端与温度传感器相连接，接收电压信号进行隔离放大并输出差分信号。
13.优选地，第一级运算放大器的输入端与所述隔离放大器的输出端相连接，接收隔离放大器输出的差分信号，进行信号放大并转为单端输出；
14.第二级运算放大器的输入端与所述第一级运算放大器的输出端相连接，接收所述第一级运算放大器输出的信号；
15.第二级运算放大器的输出端与控制器的输入脚相连接。
16.优选地，所述控制器接收所述第二级运算放大器输出的电平信号，控制温控器调整待控温器件的温度。
17.优选地，温度传感器为lt2997型温度传感器；隔离放大器为amc1351型隔离放大器；温控器为半导体制冷片；控制器为adn8834半导体制冷片控制器。
18.本实用新型的有益效果如下：
19.提供一种温度控制装置，提高了在tec控制电路用在芯片散热时的温度控制精度，同时本实用新型的装置电路具有离散性小，通道间差异小的优点。
附图说明
20.下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明。
21.图1示出本实用新型提供的一种温度控制装置的构架图。
22.图中：温度传感器1、隔离放大器2、控制器3、温控器4、待控温器件5、放大电路6、第一级运算放大器61和第二级运算放大器62。
具体实施方式
23.为了更清楚地说明本实用新型，下面结合优选实施例和附图对本实用新型做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本实用新型的保护范围。
24.本实用新型的一个实施例提供的一种温度控制装置，如图1所示，包括：温度传感器1、隔离放大器2、控制器3和温控器4，所述温度传感器1连接至待控温器件5的引脚，用于将接收自待控温器件5的温度信号转换为电压信号，所述隔离放大器2用于对所述电压信号进行调制、隔离后输出，所述控制器3用于根据接收到的调制、隔离后的电压信号对所述温控器4输出控制信号，所述温控器4贴装于待控温器件5表面，用于根据接收到的控制信号调节待控温器件5的温度。本实施例提供的所述温度控制装置，提高了在tec控制电路用在芯片散热时的温度控制精度，同时所述温度控制装置的电路具有离散性小，通道间差异小的优点。
25.在一个具体的实施例中，所述温度控制装置还包括放大电路6，用于对隔离放大器2输出的电压信号进行放大处理，然后输出至所述控制器3。
26.在一个具体的实施例中温度传感器1、隔离放大器2、放大电路6、控制器3和温控器4依次连接。
27.在一个具体的实施例中，所述放大电路6包括对隔离放大器2输出的电压信号进行第一级放大的第一级运算放大器61和进行第二级放大的第二级运算放大器62。
28.在一种可能的实现方式中，所述隔离放大器2的输出与输入电路由抗电磁干扰性能极强的隔离栅隔开。
29.在一个具体的实施例中，所述温度传感器1通过待控温器件5的温度传感脚与待控温器件5相连接。
30.在一个具体的实施例中，所述隔离放大器2的输入端与温度传感器1相连接，接收电压信号进行隔离放大并输出差分信号。
31.具体的，所述隔离放大器2可以防止数据采集器件遭受远程传感器出现的潜在破坏性电压的影响，也可以消除由接地环路引起的测量误差。由于不需要附加的隔离电源，带有内部变压器的隔离放大器2可以降低电路成本。隔离放大器2的增益是固定的且通过内部精密电阻器设定。将模拟输入信号转换为数字比特流，然后使其传输穿过隔离层。比特流在隔离层的低侧经模拟滤波器处理后，会在输出端呈现为差分信号。因为两根差分走线之间的耦合很好，当外界存在噪声干扰时，几乎是同时被耦合到两条线上，而接收端收到的只是两信号的差值，所以外界的共模噪声可以被完全抵消，抗干扰能力强，同时差分输出能有效抑制emi，并且，由于两根信号的极性相反，他们对外辐射的电磁场可以相互抵消，耦合的越紧密，泄放到外界的电磁能量越少。同时差分输出的时序定位精确，由于差分信号的开关变化是位于两个信号的交点，而不像普通单端信号依靠高低两个阈值电压判断，因而受工艺，温度的影响小，能降低时序上的误差，同时也更适合于低幅度信号的电路。
32.在一个具体的实施例中，第一级运算放大器61的输入端与所述隔离放大器2的输出端相连接，接收隔离放大器2输出的差分信号，进行信号放大并转为单端输出；
33.第二级运算放大器62的输入端与所述第一级运算放大器61的输出端相连接，接收所述第一级运算放大器61输出的信号；
34.第二级运算放大器62的输出端与控制器3的输入脚相连接。
35.在一个具体的实施例中，所述控制器3接收所述第二级运算放大器62输出的电平信号，控制温控器4调整待控温器件5的温度。
36.在一个具体的实施例中，待控温器件5可以为ad5560芯片；温度传感器1可以为lt2997型温度传感器；隔离放大器2可以为amc1351型隔离放大器；温控器4可以为半导体制冷片；控制器3可以为adn8834半导体制冷片控制器。
37.具体的，隔离放大器2输出的信号为模拟电压信号。
38.在一个可能的实现方式中，半导体制冷片控制器通过控制通过半导体制冷片的电流走向和强度控制半导体制冷片制冷或制热，通过使用半导体制冷片控制器就可以精确地调整物体的温度，并且半导体制冷片控制器体积小，模块化，高效率，低噪声，可以精准控温。
39.具体的，本实用新型所用的adn8834半导体制冷片控制器包括线性功率级、脉冲宽度调制(pwm)功率级和两个零漂移、轨到轨运算放大器。adn8834通过tec驱动电流，将与tec模块连接的待控温器件的温度建立至可编程的目标温度。同时，adn8834支持负温度系数(ntc)热敏电阻以及正温度系数(ptc)电阻温度检测器(rtd)。adn8834温度控制环路利用内置零漂移斩波放大器通过pid补偿方式实现稳定。adn8834内部使用2.50v基准电压提供精确的1％输出，用于热敏电阻温度检测电桥和分压器网络偏置，从而在加热和冷却模式下对tec电流和电压限值进行编程。adn8834利用零漂移斩波放大器，通过自主模拟温度控制环路可维持极佳的长期温度稳定性。
40.在一种可能的实现方式中，待控温器件通过温度传感脚将芯片温度变化信息传输
给温度传感器，温度传感器将温度变化转换成一个固定的电平，传输给隔离放大器进行处理，隔离放大器将信号差分输出至两级运算放大器，两级运算放大器接收所述差分输入信号，对信号进行放大并将信号转单端输出至半导体制冷片控制器，半导体制冷片控制器控制半导体制冷片调整待控温器件的温度。
41.具体的，通过需要散热芯片(ad5560_gpo)的温度传输脚(gpo脚)连接到温度传感器(lt2997)，将温度变化体现在电压上，通过隔离放大器(amc1351)减少tec链路对测试链路精度干扰后，经过两级运放，将电平输入到tec控制链路的输入脚上，这样就会形成一个温度的动态平衡，从而达到控温的目的。
42.板卡上ad5560芯片热量高，需要通过tec来控制温度，这个时候用ad5560芯片的gpo脚输出ad5560内部温度状态，通过lt2997将温度和电压绑定起来。这样温度的变化可以在电压上体现出来。然后通过隔离运放(amc1351)减少对测试链路精度的干扰，两级运放放大后输入到tec控制器输入脚肿，形成温度动态平衡。
43.本实用新型所述的温度控制装置，提高了在tec控制电路用在芯片散热时的温度控制精度，同时本实用新型的电路具有离散性小，通道间差异小的优点。
44.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
45.还需要说明的是，在本实用新型的描述中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
46.显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本实用新型的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之列。

技术特征：

1.一种温度控制装置，其特征在于，包括温度传感器、隔离放大器、控制器和温控器，所述温度传感器连接至待控温器件的引脚，用于将接收自待控温器件的温度信号转换为电压信号，所述隔离放大器用于对所述电压信号进行调制、隔离后输出，所述控制器用于根据接收到的调制、隔离后的电压信号对所述温控器输出控制信号，所述温控器贴装于待控温器件表面，用于根据接收到的控制信号调节待控温器件的温度。2.根据权利要求1所述装置，其特征在于，还包括放大电路，用于对隔离放大器输出的电压信号进行放大处理，然后输出至所述控制器。3.根据权利要求2所述装置，其特征在于，所述温度传感器、隔离放大器、放大电路、控制器和温控器依次连接。4.根据权利要求3所述装置，其特征在于，所述放大电路包括对隔离放大器输出的电压信号进行第一级放大的第一级运算放大器和进行第二级放大的第二级运算放大器。5.根据权利要求1所述装置，其特征在于，所述隔离放大器的输出与输入电路由抗电磁干扰的隔离栅隔开。6.根据权利要求1所述装置，其特征在于，所述温度传感器通过待控温器件的温度传感脚与待控温器件相连接。7.根据权利要求5所述装置，其特征在于，所述隔离放大器的输入端与温度传感器相连接，接收电压信号进行隔离放大并输出差分信号。8.根据权利要求4所述装置，其特征在于，第一级运算放大器的输入端与所述隔离放大器的输出端相连接，接收隔离放大器输出的差分信号，进行信号放大并转为单端输出；第二级运算放大器的输入端与所述第一级运算放大器的输出端相连接，接收所述第一级运算放大器输出的信号；第二级运算放大器的输出端与控制器的输入脚相连接。9.根据权利要求8所述装置，其特征在于，所述控制器接收所述第二级运算放大器输出的电平信号，控制温控器调整待控温器件的温度。10.根据权利要求1-9任一项所述装置，其特征在于，温度传感器为lt2997型温度传感器；隔离放大器为amc1351型隔离放大器；温控器为半导体制冷片；控制器为adn8834半导体制冷片控制器。

技术总结

本实用新型公开一种温度控制装置，包括温度传感器、隔离放大器、控制器和温控器，所述温度传感器连接至待控温器件的引脚，用于将接收自待控温器件的温度信号转换为电压信号，所述隔离放大器用于对所述电压信号进行调制、隔离后输出，所述控制器用于根据接收到的调制、隔离后的电压信号对所述温控器输出控制信号，所述温控器贴装于待控温器件表面，用于根据接收到的控制信号调节待控温器件的温度。本实用新型提高了在TEC控制电路用在芯片散热时的温度控制精度，同时本实用新型的装置电路具有离散性小，通道间差异小的优点。通道间差异小的优点。通道间差异小的优点。