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ADN8831在光器件温度控制中的应用

作者:时间:2010-12-26来源:网络收藏

光通信系统中大多数器件如TOF、阵列波导光栅(AWG)、 掺铒光纤放大器(EDFA)、激光器对温度都是很敏感的。好的温度稳定性不仅能带来各器件光学参数的稳定输出,同时也会提高整个通信系统的性能和可靠性。温度的变化虽然给我们的设计来不利因素,但同时在设计过程中也可以利用器件的温度特性。因此是光系统设计时一项重要的任务。本文从温度稳定性和温度有效性方面介绍了在TOF、TDC中的,结果表明其控制精度满足设计过程中对的要求。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/162533.htm

  1.温度控制原理

1.1 热电制冷器

  热电制冷器(Thermoelectric Cooler, TEC)利用的是固体的热电效应。相比其它的制冷技术TEC有如下优点:结构简单、体积小、启动快、控制灵活、操作具有可逆性等,因此TEC在温度控制的系统设计中得到了充分的,特别是在器件工作温度范围比较宽的情况下它的优势更加明显。

  热电制冷器是由一系列P型N型半导体构成的电偶对串联而成,由于帕尔帖效应,在电偶对形成的闭合回路中通以直流电流时,在其两端的节点处将分别产生吸热和放热现象。如图1所示,每个电偶的热效应是互相独立的,因此在热量的方向上它们是并行的,这样TEC的热转移效率得到了很大的提高。TEC有两个端面,当在TEC两端加电压的时候,电流就沿着某一方向流过TEC,此时TEC的一端(热端)被加热,另一端(冷端)被制冷,当电流反向时,TEC热量转移的方向将会发生变化,原来热端变成冷端,冷端变成热端。通常将需要控制温度的目标物体放置在TEC的冷端,散热片放置在TEC的热端,改变通过TEC的电流方向来加热或者制冷目标物体。通过TEC的电流越大,TEC两端的热量转移越多,当电流达到某一值时,冷端放出的热量等于热端吸收的热量,此时冷端的温度停止变化,目标物体的温度达到稳定。

TEC结构图

图1,TEC结构图

  1.2 温度控制原理

  TEC控制器采用的是ADI公司的温度控制芯片。TEC控制的整个流程,如图2所示。

  TEC控制的框图

  图2,TEC控制的框图

  

  第一部分是温度传感。它的作用是反馈目标物体的温度,为了提高温度的准确性和稳定性,热敏电阻应尽可能地靠近目标物体。本系统采用的是负温度系数的热敏电阻,阻值随着温度的升高而变小。温度—电压的转换电路,如图3所示,感应的目标温度与输出电压成正比关系。

   (1)

  定义温度下限Tlow时Vtempout=0V,中间值TMID时Vtempout=VREF/2,上限THIGH时Vtempout=VREF,这样就可以通过改变R1,R2,R3的值来设定温度控制的范围。

  

  图3,温度电压转换电话和硬件PID控制电路


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