半导体制冷器电流驱动电路的制作方法

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1.本实用新型涉及半导体制冷器领域，更具体地说，涉及一种半导体制冷器电流驱动电路。

背景技术：

2.半导体制冷器(thermo electric cooler，tec)是利用半导体材料的珀尔帖效应制成的温控设备。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，这就是tec的加热与制冷原理。
3.图1是现有技术的半导体制冷器电压驱动电路的原理框图。如图1所示，所述半导体制冷器电压驱动电路包括比较模块10、电压输出驱动模块20、驱动电压采样模块30，电压输出驱动模块20在tec两电极上施加驱动电压vo，tec的两端面会产生温差，冷端面就能产生制冷效果。驱动电压采样模块30反馈采样电压，比较模块10基于输入控制电压vi和采样电压vf控制电压输出驱动模块20的电压输出驱动模块20。由于tec的交流阻抗近似纯电阻，理论上电压和电流近似线性关系，因此调整驱动电压vo可以等比调整电流，从而控制其制冷功率。但实际情况却十分复杂，因为tec的热电效应和其逆效应是同时存在的，当tec两端存在温差时，其电极上会产生相应的电势，会直接引起其直流电阻值变化，并对其输入功率造成明显影响，实际制冷功率还受其两端面温差严重影响，所以tec实际制冷功率和其输入电压之间对应关系十分复杂。这种情况对半导体制冷器的实际制冷功率控制造成了不确定性，使整个半导体制冷器在稳定性和动态响应两方面难以兼顾，要么接受小幅的制冷功率波动，要么接受较低的动态响应。

技术实现要素：

4.本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种电路简单、设计精巧且能够实现半导体制冷器的精确控制的半导体制冷器电流驱动电路。
5.本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种半导体制冷器电流驱动电路，包括：比较模块、电流输出驱动模块和驱动电流采样模块，所述电流输出驱动模块的输出端连接tec模块以向所述tec模块输出驱动电流，所述驱动电流采样模块与所述tec模块连接以采样所述驱动电流并将所述驱动电流转换成采样电压，所述比较模块的第一输入端接收输入控制电压、第二端连接所述驱动电流采样模块以接收所述采样电压，并基于所述输入控制电压和所述采样电压控制所述驱动电流。
6.在本实用新型所述的半导体制冷器电流驱动电路中，所述电流输出驱动模块包括第一开关管、第二开关管、第一电阻和第二电阻，所述第一开关管的第一端经所述第一电阻连接所述第二开关管的第三端，所述第二开关管的第一端经所述第二电阻连接所述比较模块的输出端，所述第二开关管的第二端接地，所述第一开关管的第二端连接电源、第三端输出所述驱动电流。
7.在本实用新型所述的半导体制冷器电流驱动电路中，所述第一开关管和所述第二开关管包括三极管和场效应管。
8.在本实用新型所述的半导体制冷器电流驱动电路中，所述比较模块包括第一误差放大器，所述第一误差放大器的正相输入端接收所述输入控制电压、反相输入端连接所述驱动电流采样模块以接收所述采样电压、输出端基于所述输入控制电压和所述采样电压的差值控制所述驱动电流采样模块的所述驱动电流。
9.在本实用新型所述的半导体制冷器电流驱动电路中，所述比较模块包括第二误差放大器和第一减法器，所述第一减法器的正相输入端连接所述驱动电流采样模块的第一端、反相输入端连接所述驱动电流采样模块的第二端、输出端输出所述采样电压，所述第二误差放大器的正相输入端接收所述输入控制电压、反相输入端连接所述第一减法器的输出端以接收所述采样电压、输出端基于所述输入控制电压和所述采样电压的差值控制所述驱动电流采样模块的所述驱动电流。
10.在本实用新型所述的半导体制冷器电流驱动电路中，所述电流输出驱动模块包括开关管驱动单元和调制单元，所述开关管驱动单元的第一端连接所述比较模块的输出端、第二端连接所述电源、第三端连接所述调制单元，所述调制单元包括第一二极管、第一电容和第一电感，所述第一二极管的阴极和所述第一电感的第一端连接所述开关管驱动单元的第三端，所述第一二极管的阳极接地，所述第一电感的第二端连接所述第一电容的第一端，所述第一电容的第二端接地，所述第一电容的第一端输出所述驱动电流。
11.在本实用新型所述的半导体制冷器电流驱动电路中，所述开关管驱动单元包括第三开关管、第四开关管、第三电阻和第四电阻；所述第三开关管的第一端经所述第三电阻连接所述第四开关管的第三端，所述第四开关管的第一端经所述第四电阻连接所述比较模块的输出端，所述第四开关管的第二端接地，所述第三开关管的第二端连接电源、第三端连接所述调制单元。在本实用新型所述的半导体制冷器电流驱动电路中，所述第一开关管和所述第二开关管包括三极管和场效应管。
12.在本实用新型所述的半导体制冷器电流驱动电路中，所述开关管驱动单元包括第一场效应管和第一反相功率放大器件，所述第一反相功率放大器件的第一端连接所述比较模块的输出端、第二端连接所述第一场效应管的栅极，所述第一场效应管的源极连接所述电源、漏极连接所述调制单元。
13.在本实用新型所述的半导体制冷器电流驱动电路中，所述开关管驱动单元包括第二场效应管、第三场效应管、第一正相功率放大器件和第二反相功率放大器件，所述第二场效应管的栅极经所述第一正相功率放大器件连接所述比较模块的输出端，所述第三场效应管的栅极经所述第二反相功率放大器件连接所述比较模块的输出端，所述第二场效应管的漏极连接所述电源、源极连接所述第三场效应管的漏极，所述第三场效应管的源极接地。
14.在本实用新型所述的半导体制冷器电流驱动电路中，所述比较模块包括第三误差放大器和第一比较器，所述第三误差放大器的正相输入端接收所述输入控制电压、反相输入端连接所述驱动电流采样模块以接收所述采样电压、输出端连接所述第一比较器的反相输入端以输出调制控制信号，所述第一比较器的正相输入端接收锯齿波控制信号、输出端基于所述调制控制信号和所述锯齿波控制信号输出脉宽调制信号，所述开关管驱动单元基于所述脉宽调制信号生成并输出所述驱动电流。
15.在本实用新型所述的半导体制冷器电流驱动电路中，所述比较模块包括第四误差放大器、第二减法器和第二比较器；所述第二减法器的正相输入端连接所述驱动电流采样模块的第一端、反相输入端连接所述驱动电流采样模块的第二端、输出端输出所述采样电压，所述第四误差放大器的正相输入端接收所述输入控制电压、反相输入端连接所述第二减法器的输出端以接收所述采样电压、输出端基于所述输入控制电压和所述采样电压的差值输出调制控制信号；所述第二比较器的正相输入端接收锯齿波控制信号、反相输入端接收所述调制控制信号、输出端基于所述调制控制信号和所述锯齿波控制信号输出脉宽调制信号，所述开关管驱动单元基于所述脉宽调制信号生成并输出所述驱动电流。
16.在本实用新型所述的半导体制冷器电流驱动电路中，所述驱动电流采样模块包括至少一个采样电阻，所述采样电阻连接在所述tec模块的正极和所述电流输出驱动模块的输出端之间或所述tec模块的负极和地之间。
17.在本实用新型所述的半导体制冷器电流驱动电路中，所述驱动电流采样模块包括至少一个采样电阻，所述tec模块包括至少两个tec单元，所述采样电阻串联在任意两个tec单元之间。
18.实施本实用新型的aaa，通过驱动电流而非驱动电压对tec模块进行驱动，同时采样驱动电流采样模块实时采样所述驱动电流根据采样信号实时调节所述驱动电流，因此tec模块接收到的驱动电压可以随着tec模块的直流电阻的变化自适应，因此可以消除或减弱tec模块的直流电阻的变化对实际制冷功率的影响，因此可以实现对半导体制冷器的精确控制，并且整个电路设计精巧，结构简单，成本低廉，便于推广。
附图说明
19.下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：
20.图1是现有技术的半导体制冷器电压驱动电路的原理框图；
21.图2是本实用新型的优选实施例的半导体制冷器电流驱动电路的原理框图；
22.图3是本实用新型的第一优选实施例的半导体制冷器电流驱动电路的电路图；
23.图4是本实用新型的第二优选实施例的半导体制冷器电流驱动电路的电路图；
24.图5是本实用新型的第三优选实施例的半导体制冷器电流驱动电路的电路图；
25.图6是本实用新型的第四优选实施例的半导体制冷器电流驱动电路的电路图；
26.图7是本实用新型的第五优选实施例的半导体制冷器电流驱动电路的电路图；
27.图8是本实用新型的第六优选实施例的半导体制冷器电流驱动电路的电路图；
28.图9是本实用新型的第七优选实施例的半导体制冷器电流驱动电路的电路图；
29.图10是本实用新型的第八优选实施例的半导体制冷器电流驱动电路的电路图；
30.图11是本实用新型的第九优选实施例的半导体制冷器电流驱动电路的电路图；
31.图12是本实用新型的第十优选实施例的半导体制冷器电流驱动电路的电路图；
32.图13是本实用新型的第十一优选实施例的半导体制冷器电流驱动电路的电路图；
33.图14是本实用新型的第十二优选实施例的半导体制冷器电流驱动电路的电路图；
34.图15是本实用新型的第十三优选实施例的半导体制冷器电流驱动电路的电路图；
35.图16是本实用新型的第十四实施例的半导体制冷器电流驱动电路的电路图；
36.图17是本实用新型的第十五优选实施例的半导体制冷器电流驱动电路的电路图。
具体实施方式
37.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
38.本实用新型涉及一种半导体制冷器电流驱动电路，包括：比较模块、电流输出驱动模块和驱动电流采样模块，所述电流输出驱动模块的输出端连接tec模块以向所述tec模块输出驱动电流，所述驱动电流采样模块与所述tec模块连接以采样所述驱动电流并将所述驱动电流转换成采样电压，所述比较模块的第一输入端接收输入控制电压、第二端连接所述驱动电流采样模块以接收所述采样电压，并基于所述输入控制电压和所述采样电压控制所述驱动电流。在本实用新型中，通过驱动电流而非驱动电压对tec模块进行驱动，同时采样驱动电流采样模块实时采样所述驱动电流根据采样信号实时调节所述驱动电流，因此tec模块接收到的驱动电压可以随着tec模块的直流电阻的变化自适应，因此可以消除或减弱tec模块的直流电阻的变化对实际制冷功率的影响，因此可以实现对半导体制冷器的精确控制，并且整个电路设计精巧，结构简单，成本低廉，便于推广。
39.图2是本实用新型的优选实施例的半导体制冷器电流驱动电路的原理框图。如图2所示，本实用新型的半导体制冷器电流驱动电路，包括：比较模块100、电流输出驱动模块200和驱动电流采样模块300。所述电流输出驱动模块200的输出端连接tec模块400以向所述tec模块400输出驱动电流io，所述驱动电流采样模块300与所述tec模块400连接以采样所述驱动电流io并将所述驱动电流io转换成采样电压，所述比较模块100的第一输入端接收输入控制电压、第二端连接所述驱动电流采样模块300以接收所述采样电压，并基于所述输入控制电压和所述采样电压控制所述驱动电流io。
40.在本实用新型的一个优选实施例中，所述tec模块400可以包括一个tec或者两个或以上彼此串联的tec。所述tec模块400连接在所述电流输出驱动模块200和地之间，由所述电流输出驱动模块200输出的驱动电流io进行驱动。所述电流输出驱动模块200可以包括任何适合的受控电流输出装置，其输出的驱动电流io仅仅随着接收到的控制信号的改变而改变。例如，在本实用新型的一个优选实施例中，所述电流输出驱动模块200可以包括开关管驱动单元，例如三极管驱动电流io或者场效应管驱动电路，只要其能够根据接收到的控制信号输出驱动所述tec模块400的驱动电流io即可。
41.在本实用新型的一个优选实施例中，所述驱动电流采样模块300可以是任何的电流采样装置，其优选包括至少一个采样电阻。当然也可以包括多个采样电阻。所述采样电阻可以连接在所述tec模块400的正极和所述电流输出驱动模块200的输出端之间，这时我们可以称其为正极采样，也可以连接在所述tec模块的负极和地之间，这时我们可以称其为负极采样。在所述tec模块包括多个tec单元时，所述采样电阻可以串联在任意两个tec单元之间。每个tec单元中可以包括一个tec或者两个或以上彼此串联的tec。
42.在本实用新型的一个优选实施例中，所述比较模块可以包括误差放大器，运算放大器、比较器等等任何适合的模块。比较模块100的第一输入端接收输入控制电压vi、第二端连接所述驱动电流采样模块300(例如采样电阻)以接收所述采样电压vf。由于采样电阻的阻值r固定，因此所述采样电压vf＝io*r。所述比较模块基于所述输入控制电压vi和所述采样电压vf控制所述驱动电流io，例如当vi》vf时，说明驱动电流io小于期望数值，此时所
述比较模块可以输出电流增加信号，所述电流输出驱动模块200接收该电流增加信号，增大驱动电流io。当vi《vf时，说明驱动电流io大于期望数值，此时所述比较模块可以输出电流减少信号，所述电流输出驱动模块200接收该电流减少信号，减少驱动电流io。当vi＝vf时，说明驱动电流io＝期望数值，此时保持驱动电流io的大小不变。
43.本实用新型中，通过驱动电流而非驱动电压对tec模块进行驱动，同时采样驱动电流采样模块实时采样所述驱动电流根据采样信号实时调节所述驱动电流，因此tec模块接收到的驱动电压可以随着tec模块的直流电阻的变化自适应，因此可以消除或减弱tec模块的直流电阻的变化对实际制冷功率的影响，因此可以实现对半导体制冷器的精确控制，并且整个电路设计精巧，结构简单，成本低廉，便于推广。
44.在本实用新型的优选实施例中，所述的半导体制冷器电流驱动电路可以根据实际情况采用不同的电路结构，具体说明如下。
45.图3是本实用新型的第一优选实施例的半导体制冷器电流驱动电路的电路图。如图3所示，本实用新型的半导体制冷器电流驱动电路，包括：比较模块100、电流输出驱动模块200和驱动电流采样模块300。所述电流输出驱动模块200的输出端连接tec模块400以向所述tec模块400输出驱动电流io，所述驱动电流采样模块300与所述tec模块400连接以采样所述驱动电流io并将所述驱动电流io转换成采样电压，所述比较模块100的第一输入端接收输入控制电压、第二端连接所述驱动电流采样模块300以接收所述采样电压，并基于所述输入控制电压和所述采样电压控制所述驱动电流io。
46.在图3所示的优选实施例中，所述半导体制冷器电流驱动电路采用三极管线性降压方式。如图3所示，所述电流输出驱动模块200包括三极管q1、三极管q2、电阻r3和电阻r4。所述比较模块100包括误差放大器am1。所述驱动电流采样模块300包括采样电阻r1。所述采样电阻r1连接在所述tec模块的负极和地之间。所述三极管q1的基极经所述电阻r3连接所述三极管q2的集电极，所述三极管q2的基极经所述电阻r4连接所述误差放大器am1的输出端，所述三极管q2的发射极接地，所述三极管q1的发射极连接电源vcc、集电极输出所述驱动电流io。
47.所述误差放大器am1的正相输入端接收所述输入控制电压vi、反相输入端连接所述采样电阻r1以接收所述采样电压vf＝io*r、输出端基于所述输入控制电压vi和所述采样电压vf的差值控制所述驱动电流采样模块300的所述驱动电流io。如前所述，例如当vi》vf时，说明驱动电流io小于期望数值，此时所述误差放大器am1可以输出电流增加信号，所述电流输出驱动模块200接收该电流增加信号，增大驱动电流io。当vi《vf时，说明驱动电流io大于期望数值，此时所述误差放大器am1可以输出电流减少信号，所述电流输出驱动模块200接收该电流减少信号，减少驱动电流io。当vi＝vf时，说明驱动电流io＝期望数值，此时保持驱动电流io的大小不变。在此，所述输入控制电压vi可以根据实际情况进行设置，本领域技术人员可以根据tec的说明书或者经验设置。
48.进一步地，虽然在图3所示的优选实施例中，采用的三极管q1和q2，在本实用新型的其他优选实施例中，还可以采用其他开关管，比如mos管，igbt管等等。所述采样电阻r1可以连接在所述tec模块400的正极和所述电流输出驱动模块200的输出端之间，此时只需要调整所述输入控制电压vi的取值，同样可以实现本实用新型。
49.如前所述，通过驱动电流而非驱动电压对tec模块进行驱动，同时采样驱动电流采
样模块实时采样所述驱动电流根据采样信号实时调节所述驱动电流，因此tec模块接收到的驱动电压可以随着tec模块的直流电阻的变化自适应，因此可以消除或减弱tec模块的直流电阻的变化对实际制冷功率的影响，因此可以实现对半导体制冷器的精确控制，并且整个电路设计精巧，结构简单，成本低廉，便于推广。
50.图4是本实用新型的第二优选实施例的半导体制冷器电流驱动电路的电路图。图4所示实施例与图3所示实施例类似，其区别在于，所述采样电阻可以连接在所述tec模块400的正极和所述电流输出驱动模块200的输出端之间。此时，为了简化运算，所述比较模块100包括误差放大器am1和减法器s1，所述减法器s1的正相输入端连接采样电阻r1的第一端、反相输入端连接采样电阻r1的第二端、输出端输出所述采样电压vf＝io*r，所述误差放大器am1的正相输入端接收所述输入控制电压vi、反相输入端连接所述减法器s1的输出端以接收所述采样电压vf＝io*r、输出端基于所述输入控制电压vi和所述采样电压vf＝io*r的差值控制所述驱动电流采样模块300的所述驱动电流io。图4所示的实施例的控制过程和原理与图3类似，在此就不再累述了。
51.图5是本实用新型的第三优选实施例的半导体制冷器电流驱动电路的电路图。图5所示实施例与图4所示实施例类似，其区别在于，所述tec模块包括tec单元410和420时，所述采样电阻r1串联在tec单元410和420时。当然，采样电阻r1还可以串联在tec单元410和三极管q1之间，或者tec单元420和地之间。图5所示的实施例的控制过程和原理与图3和4类似，在此就不再累述了。
52.在图6-8所示的优选实施例中，所述半导体制冷器电流驱动电路采用场效应管线性降压方式。图6-8所示的优选实施例与图3-5所示实施例类似，其区别在于，在图6-8所示的优选实施例中，所述电流输出驱动模块200采用场效应管q1替代了图3-5中的三极管q1，因此如图6-8所示，所述电流输出驱动模块200包括场效应管q1、三极管q2、电阻r3、电阻r4和电阻r5。所述场效应管q1的栅极经所述电阻r3连接所述三极管q2的集电极，所述三极管q2的基极经所述电阻r4连接所述误差放大器的输出端，所述三极管q2的发射极接地，所述场效应管q1的源极连接电源vcc、漏极输出所述驱动电流io。电阻r5连接在所述场效应管q1的源极和栅极之间。当然，在本实用新型的其他优选实施例中，所述三极管q2也可以采用场效应管替代。图6-8所示的实施例的控制过程和原理与图3-5类似，在此就不再累述了。
53.图9是本实用新型的第七优选实施例的半导体制冷器电流驱动电路的电路图。如图9所示，本实用新型的半导体制冷器电流驱动电路，包括：比较模块100、电流输出驱动模块200和驱动电流采样模块300。所述电流输出驱动模块200的输出端连接tec模块400以向所述tec模块400输出驱动电流io，所述驱动电流采样模块300与所述tec模块400连接以采样所述驱动电流io并将所述驱动电流io转换成采样电压，所述比较模块100的第一输入端接收输入控制电压、第二端连接所述驱动电流采样模块300以接收所述采样电压，并基于所述输入控制电压和所述采样电压控制所述驱动电流io。
54.在图9所示的优选实施例中，所述半导体制冷器电流驱动电路采用三极管脉宽调制降压输出方式。如图9所示，所述电流输出驱动模块200包括开关管驱动单元和调制单元。所述开关管驱动单元的第一端连接所述比较模块100的输出端、第二端连接所述电源vcc、第三端连接所述调制单元。所述比较模块100包括误差放大器am1和比较器c1。所述驱动电流采样模块300包括采样电阻r1。所述采样电阻r1连接在所述tec模块400的负极和地之间。
55.在本优选实施例中，所述开关管驱动单元包括三极管q1、三极管q2、电阻r3和电阻r4；所述调制单元包括二极管d1、电容c1和电感l1。所述三极管q1的基极经所述电阻r3连接所述三极管q2的集电极，所述三极管q2的基极经所述电阻r4连接所述比较器c1的输出端，所述三极管q2的发射极接地，所述三极管q1的发射极连接电源vcc、集电极连接所述二极管d1的阴极和所述电感l1的第一端，所述二极管d1的阳极接地，所述电感l1的第二端连接所述电容c1的第一端，所述电容c1的第二端接地，所述电容c1的第一端输出所述驱动电流io。所述误差放大器am1的正相输入端接收所述输入控制电压vi、反相输入端连接所述采样电阻r以接收所述采样电压vf＝io*r、输出端连接所述比较器c1的反相输入端以输出调制控制信号，所述比较器c1的正相输入端接收锯齿波控制信号、输出端基于所述调制控制信号和所述锯齿波控制信号输出脉宽调制信号，所述开关管驱动单元基于所述脉宽调制信号生成并输出所述驱动电流io，所述驱动电流io经所述二极管d1电容c1稳压和电感l1滤波之后输出给tec模块400。
56.在本优选实施例中，所述误差放大器am1的正相输入端接收所述输入控制电压vi、反相输入端连接所述采样电阻r1以接收所述采样电压vf＝io*r、输出端基于所述输入控制电压vi和所述采样电压vf的输出调制控制信号。如前所述，例如当vi》vf时，说明驱动电流io小于期望数值，此时误差放大器am1可以输出电流增加信号，当vi《vf时，说明驱动电流io大于期望数值，此时所述误差放大器am1可以输出电流减少信号，vi＝vf时，说明驱动电流io＝期望数值，此时保持驱动电流io的大小不变。由于在本实施例中，所述开关管驱动单元采用脉宽调制输出方式，因此输出调制控制信号(即电流减少信号、电流增加信号或电流不变信号)将发送给比较器c1。比较器c1的反相输入端以输出调制控制信号、正相输入端接收锯齿波控制信号、输出端基于所述调制控制信号和所述锯齿波控制信号输出脉宽调制信号。所述开关管驱动单元基于所述脉宽调制信号生成并输出所述驱动电流io，所述驱动电流io经所述二极管d1电容c1稳压和电感l1滤波之后输出给tec模块400。所述驱动电流io根据脉宽调制信号增加，减少或者维持不变。在此，所述输入控制电压vi和锯齿波信号可以根据实际情况进行设置，本领域技术人员可以根据tec的说明书或者经验设置。
57.如前所述，进一步地，虽然在图9所示的优选实施例中，采用的三极管q1和q2，在本实用新型的其他优选实施例中，还可以采用其他开关管，比如mos管，igbt管等等。所述采样电阻r1可以连接在所述tec模块400的正极和所述电流输出驱动模块200的输出端之间，此时只需要调整所述输入控制电压vi的取值，同样可以实现本实用新型。
58.如前所述，通过驱动电流而非驱动电压对tec模块进行驱动，同时采样驱动电流采样模块实时采样所述驱动电流根据采样信号实时调节所述驱动电流，因此tec模块接收到的驱动电压可以随着tec模块的直流电阻的变化自适应，因此可以消除或减弱tec模块的直流电阻的变化对实际制冷功率的影响，因此可以实现对半导体制冷器的精确控制，并且整个电路设计精巧，结构简单，成本低廉，便于推广。
59.图10所示实施例与图9所示实施例类似，其区别在于，所述采样电阻可以连接在所述tec模块400的正极和所述电流输出驱动模块200的输出端之间。此时，为了简化运算，所述比较模块100包括误差放大器am1、减法器s1和比较器c1。所述减法器s1的正相输入端连接所述采样电阻r1的第一端、反相输入端连接所述采样电阻r1的第二端、输出端输出所述采样电压vf＝io*r，所述误差放大器am1的正相输入端接收所述输入控制电压vi、反相输入
端连接所述减法器s1的输出端以接收所述采样电压vf＝io*r、输出端基于所述输入控制电压vi和所述采样电压vf＝io*r的差值输出调制控制信号；所述比较器c1的正相输入端接收锯齿波控制信号、反相输入端接收所述调制控制信号、输出端基于所述调制控制信号和所述锯齿波控制信号输出脉宽调制信号，所述开关管驱动单元基于所述脉宽调制信号生成并输出所述驱动电流io。图10所示的实施例的控制过程和原理与图9类似，在此就不再累述了。
60.图11所示实施例与图9所示实施例类似，其区别在于，所述tec模块包括tec单元410和420时，所述采样电阻r1串联在tec单元410和420时。当然，采样电阻r1还可以串联在tec单元410和三极管q1之间，或者tec单元420和地之间。图11所示的实施例的控制过程和原理与图9和10类似，在此就不再累述了。
61.在图12-14所示的优选实施例中，所述半导体制冷器电流驱动电路采用场效应管脉宽调制降压方式。图12-14所示的优选实施例与图9-11所示实施例类似，其区别在于，在图12-14所示的优选实施例中，所述开关管驱动单元采用一个场效应管构建。如图12-14所示，所述开关管驱动单元包括场效应管q1和反相功率放大器件t1，反相功率放大器件t1的第一端连接比较器、第二端连接所述场效应管q1的栅极，所述场效应管q1的源极连接所述电源vcc、漏极连接所述二极管d1的阴极和所述电感l1的第一端，所述二极管d1的阳极接地，所述电感l1的第二端连接所述电容c1的第一端，所述电容c1的第二端接地，所述电容c1的第一端输出所述驱动电流io。所述反相功率放大器件t1优选由功率放大器加非门构成，进而实现对场效应管q1的驱动。图12-14所示的实施例的控制过程和原理与图9-11类似，在此就不再累述了。
62.在图15-17所示的优选实施例中，所述半导体制冷器电流驱动电路采用场效应管脉宽调制降压方式。图15-17所示的优选实施例与图9-11所示实施例类似，其区别在于，在图15-17所示的优选实施例中，所述开关管驱动单元采用两个场效应管形成的整流桥臂构建，其同时可以实现整流功能。如图15-17所示，所述开关管驱动单元包括场效应管q1、场效应管q2、正相功率放大器件t1和反相功率放大器件t2。所述场效应管q1的栅极经所述正相功率放大器件t1连接比较器的输出端，所述场效应管q2的栅极经所述反相功率放大器件t2连接比较器的输出端，所述场效应管q1的漏极连接所述电源vcc、源极连接所述场效应管q2的漏极，所述场效应管q2的源极接地。所述场效应管q1的源极还连接所述二极管d1的阴极和所述电感l1的第一端，所述二极管d1的阳极接地，所述电感l1的第二端连接所述电容c1的第一端，所述电容c1的第二端接地，所述电容c1的第一端输出所述驱动电流io。所述反相功率放大器件t2优选由功率放大器加非门构成，所述正相功率放大器件t1优选由功率放大器构成，其分别用于实现对场效应管q1、场效应管q2的驱动。图15-17所示的实施例的控制过程和原理与图9-11和图12-14类似，在此就不再累述了。
63.在本实用新型中，通过驱动电流而非驱动电压对tec模块进行驱动，同时采样驱动电流采样模块实时采样所述驱动电流根据采样信号实时调节所述驱动电流，因此tec模块接收到的驱动电压可以随着tec模块的直流电阻的变化自适应，因此可以消除或减弱tec模块的直流电阻的变化对实际制冷功率的影响，因此可以实现对半导体制冷器的精确控制，并且整个电路设计精巧，结构简单，成本低廉，便于推广。并且本实用新型的电流输出驱动模块电路形式多变，可以是适应各种场合。
64.虽然本实用新型是通过具体实施例进行说明的，本领域技术人员应当明白，在不脱离本实用新型范围的情况下，还可以对本实用新型进行各种变换及等同替代。另外，针对特定情形或材料，可以对本实用新型做各种修改，而不脱离本实用新型的范围。因此，本实用新型不局限于所公开的具体实施例，而应当包括落入本实用新型权利要求范围内的全部实施方式。
65.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

技术特征：

1.一种半导体制冷器电流驱动电路，其特征在于，包括：比较模块、电流输出驱动模块和驱动电流采样模块，所述电流输出驱动模块的输出端连接tec模块以向所述tec模块输出驱动电流，所述驱动电流采样模块与所述tec模块连接以采样所述驱动电流并将所述驱动电流转换成采样电压，所述比较模块的第一输入端接收输入控制电压、第二端连接所述驱动电流采样模块以接收所述采样电压，并基于所述输入控制电压和所述采样电压控制所述驱动电流。2.根据权利要求1所述的半导体制冷器电流驱动电路，其特征在于，所述电流输出驱动模块包括第一开关管、第二开关管、第一电阻和第二电阻，所述第一开关管的第一端经所述第一电阻连接所述第二开关管的第三端，所述第二开关管的第一端经所述第二电阻连接所述比较模块的输出端，所述第二开关管的第二端接地，所述第一开关管的第二端连接电源、第三端输出所述驱动电流。3.根据权利要求1或2所述的半导体制冷器电流驱动电路，其特征在于，所述比较模块包括第一误差放大器，所述第一误差放大器的正相输入端接收所述输入控制电压、反相输入端连接所述驱动电流采样模块以接收所述采样电压、输出端基于所述输入控制电压和所述采样电压的差值控制所述驱动电流采样模块的所述驱动电流。4.根据权利要求1或2所述的半导体制冷器电流驱动电路，其特征在于，所述比较模块包括第二误差放大器和第一减法器，所述第一减法器的正相输入端连接所述驱动电流采样模块的第一端、反相输入端连接所述驱动电流采样模块的第二端、输出端输出所述采样电压，所述第二误差放大器的正相输入端接收所述输入控制电压、反相输入端连接所述第一减法器的输出端以接收所述采样电压、输出端基于所述输入控制电压和所述采样电压的差值控制所述驱动电流采样模块的所述驱动电流。5.根据权利要求1所述的半导体制冷器电流驱动电路，其特征在于，所述电流输出驱动模块包括开关管驱动单元和调制单元，所述开关管驱动单元的第一端连接所述比较模块的输出端、第二端连接电源、第三端连接所述调制单元，所述调制单元包括第一二极管、第一电容和第一电感，所述第一二极管的阴极和所述第一电感的第一端连接所述开关管驱动单元的第三端，所述第一二极管的阳极接地，所述第一电感的第二端连接所述第一电容的第一端，所述第一电容的第二端接地，所述第一电容的第一端输出所述驱动电流。6.根据权利要求5所述的半导体制冷器电流驱动电路，其特征在于，所述开关管驱动单元包括第三开关管、第四开关管、第三电阻和第四电阻；所述第三开关管的第一端经所述第三电阻连接所述第四开关管的第三端，所述第四开关管的第一端经所述第四电阻连接所述比较模块的输出端，所述第四开关管的第二端接地，所述第三开关管的第二端连接电源、第三端连接所述调制单元。7.根据权利要求5所述的半导体制冷器电流驱动电路，其特征在于，所述开关管驱动单元包括第一场效应管和第一反相功率放大器件，所述第一反相功率放大器件的第一端连接所述比较模块的输出端、第二端连接所述第一场效应管的栅极，所述第一场效应管的源极连接所述电源、漏极连接所述调制单元。8.根据权利要求5所述的半导体制冷器电流驱动电路，其特征在于，所述开关管驱动单元包括第二场效应管、第三场效应管、第一正相功率放大器件和第二反相功率放大器件，所述第二场效应管的栅极经所述第一正相功率放大器件连接所述比较模块的输出端，所述第
三场效应管的栅极经所述第二反相功率放大器件连接所述比较模块的输出端，所述第二场效应管的漏极连接所述电源、源极连接所述第三场效应管的漏极，所述第三场效应管的源极接地。9.根据权利要求5-8中任意一项所述的半导体制冷器电流驱动电路，其特征在于，所述比较模块包括第三误差放大器和第一比较器，所述第三误差放大器的正相输入端接收所述输入控制电压、反相输入端连接所述驱动电流采样模块以接收所述采样电压、输出端连接所述第一比较器的反相输入端以输出调制控制信号，所述第一比较器的正相输入端接收锯齿波控制信号、输出端基于所述调制控制信号和所述锯齿波控制信号输出脉宽调制信号，所述开关管驱动单元基于所述脉宽调制信号生成并输出所述驱动电流。10.根据权利要求5-8中任意一项所述的半导体制冷器电流驱动电路，其特征在于，所述比较模块包括第四误差放大器、第二减法器和第二比较器；所述第二减法器的正相输入端连接所述驱动电流采样模块的第一端、反相输入端连接所述驱动电流采样模块的第二端、输出端输出所述采样电压，所述第四误差放大器的正相输入端接收所述输入控制电压、反相输入端连接所述第二减法器的输出端以接收所述采样电压、输出端基于所述输入控制电压和所述采样电压的差值输出调制控制信号；所述第二比较器的正相输入端接收锯齿波控制信号、反相输入端接收所述调制控制信号、输出端基于所述调制控制信号和所述锯齿波控制信号输出脉宽调制信号，所述开关管驱动单元基于所述脉宽调制信号生成并输出所述驱动电流。

技术总结

本实用新型涉及一种半导体制冷器电流驱动电路，包括：比较模块、电流输出驱动模块和驱动电流采样模块，所述电流输出驱动模块的输出端连接TEC模块以向所述TEC模块输出驱动电流，所述驱动电流采样模块与所述TEC模块连接以采样所述驱动电流并将所述驱动电流转换成采样电压，所述比较模块的第一输入端接收输入控制电压、第二端连接所述驱动电流采样模块以接收所述采样电压，并基于所述输入控制电压和所述采样电压控制所述驱动电流。本实用新型中，可以消除或减弱TEC模块的直流电阻的变化对实际制冷功率的影响，因此可以实现对半导体制冷器的精确控制，并且整个电路设计精巧，结构简单，成本低廉，便于推广。便于推广。便于推广。