基于ADN8830的高性能TEC控制电路

在许多光电应用领域中对温度控制的精确性和稳定性有很高的要求。利用ADN8830器件设计出高性能、高稳定TEC(Thermo-Electric Cooler)控制环节。通过实验,证明了基于ADN8830器件 的TEC控制系统对于温度稳定控制具有良好性能。

TEC结构的三维非线性瞬态温度场分析

热电制冷器(TEC)以其体积小、作用速度快及无噪音等机械制冷无法替代的优点在航空航天和电子工业等领域得到了越来越广泛的应用。本文根据TEC的导热特点,推导了TEC结构稳态温度场的解析解,建立了其瞬态非线性温度场分析的微分方程。利用伽辽金法导出TEC结构热分析的有限元方程,对非线性热分析的有限元方程进行了求解,得到了TEC的稳态温度场和瞬态响应温度场。算例结果表明,本文提出的TEC结构热分析有限元模型具有较高的精度,能够有效地分析TEC的非线性瞬态温度场。

TEC Colling Shortwave Infrared 320×256 Focal Plane Detector

The short-wave HgCdTe thin film material was grown by liquid phase epitaxy on CdTe substrate,Adopt n on p injection bonding and function and flip-flop mixing process,With a low noise readout circuit,sealed with a high airtightness cellular-metal shell,Using a four-stage Thermo Electric Cooler(TEC),320×256 Short Wave Infrared Focal Plane Cooling Detecto r available to operate at near room temperature(210K).Its main photoelectric performance are signal-to-noise ratio greater than 400,nonuniformity equivalent to 4.69%,operability equivalent to 99.76%,frame rate equivalent to 115Hz,component weight less than 150grams.

基于改进PSO的蝶形半导体激光器温控系统的设计

提出了基于改进粒子群优化算法(Particle Swarm Optimization,PSO)的蝶形半导体激光器温度控制系统。利用蝶形半导体激光器内部热电冷却器(Thermo-Electric Cooler,TEC)作为被控对象求出其传递函数,并在Simulink仿真工具中搭建温度控制系统仿真模型,分析温度对激光器工作的影响。基于改进PSO算法来优化比例积分微分(Proportional-Integral-Derivative,PID)控制器参数以达到良好的温度控制效果。实验结果表明,通过将改进PSO算法优化后的PID控制器参数应用到温控电路,可以保证激光器在安全平稳运行的前提下,达到激光器TEC温控系统稳定性高、响应速度快的目标,2 h内温度最大浮动误差为0.13℃,温度稳定性提升至0.52%。

基于半导体制冷的光模块高低温测试系统

5G网络建设和大规模数据中心建设带来了大量光模块需求。在光模块生产制造中,为了保障光模块在环境温度变化情况下能够长时间正常工作,需要检测模块在不同温度下的性能,而进行高低温测试。高低温测试在光模块制造成本中占了很大比重。设计了一种基于半导体制冷器(Thermo Electric Cooler)的光模块高低温测试系统,相较传统基于热流仪的方案,不需要压缩空气,能够大幅降低功耗、噪声和整体成本,且能够实现与热流仪相当的升降温时间。该系统对于节能减排、降低光模块制造成本有重要意义。

基于ADN8831的高性能温度控制系统设计

在光电领域中,有许多无源光器件对温度稳定性的要求很高,基于这一点设计了一个高性能、高精度的温度控制系统。介绍了温度控制原理,讨论了基于ADN8831的温度控制电路的设计,通过试验对所设计的温度控系统进行了测试,测试结果表明:设计的温度控制系统完全符合光电领域对温度稳定性的要求。

半导体激光器温度控制系统的设计

设计了一种基于MCS-51系列微控制器的激光二极管（LD）温度控制系统，该系统分别采用铂电阻及半导体制冷器作为温度传感器和控温执行元件，并应用模糊理论与数字PID参数自适应调整相结合的控制算法对LD温度进行控制。实验结果表明：该系统在10-40℃温度范围内的控温稳定性优于0．2℃，能够有效抑制LD波长的漂移。

半导体制冷果蔬配送箱水冷散热参数优化试验研究

为提高半导体制冷果蔬配送箱的工作性能,提高半导体制冷片热端散热效率,降低散热系统能耗与质量,搭建水冷半导体果蔬配送制冷箱试验平台,针对水泵流量、散热风机风速、水箱容量对半导体制冷性能的影响进行试验研究。结果表明,导体制冷果蔬配送箱最佳水冷散热参数为:水泵流量为13 cm^3/s,散热风机风速4 m/s,水箱200 m L;在该参数条件下,箱内空气温度从25℃降到7℃仅需580 s,半导体制冷片能耗25 165.20 J,制冷系统总能耗为28 408.10 J,制冷效率26.004%,保证了较快的制冷速度和较小的水箱体积,并减少降温能耗。研究结果为便携式果蔬配送系统的设计和优化提供理论依据。

基于模糊PID的高精度温度控制系统

为满足工业生产领域对温度传感器现场标定的需求,设计了一套基于模糊PID的便携式高精度温度控制系统。使用模糊算法对PID参数进行自动控制和整定,满足对不同温度段的控制要求,根据H桥驱动电路搭建TEC驱动模块,利用铂电阻PT1000作为温度传感器,设计并完成了一套高精度温度控制系统。实验表明,在-20℃~120℃的控温范围之间,系统控温精度优于±0.005℃,并可以长期稳定在设定温度,超调量小。系统体积小,携带方便,可以满足复杂场合现场标定温度传感器的需求。

天基望远镜探测器组件热电制冷系统设计与试验

天基空间望远镜探测器必须采用主动制冷方式以满足其噪声抑制需求.为此,采用热电制冷为核心技术,开展了探测器热电制冷器封装设计、热电制冷器热排散系统设计、热电制冷控制系统设计,并从抑制寄生漏热、降低热电制冷器热排散路径热阻两方面进行了优化,以减小热电制冷器输入功率及辐射散热面积.根据帕尔帖效应、焦耳效应、傅里叶效应,获得了净制冷量、热端散热热阻、热端边界温度等环境特性参数与热电制冷器输入电流、电压、功率等工作特性参数间的关系,并分析了制冷热负荷、热端散热热阻与热电制冷器输入功率间的敏感度.研制了望远镜鉴定产品,并开展了真空热平衡试验.试验结果表明系统设计合理有效,能够将探测器制冷至-75℃温度水平,稳定度可达到±0.2℃.基于环境条件及热电制冷器工作参数等试验数据,对比并修正了热分析模型.研究结果可为类似空间望远镜热电制冷系统的研制提供参考和借鉴.

可调谐激光器波长控制

文章介绍了可调谐激光器的波长调节及稳定控制的设计方法,并通过试验验证了其可行性。该设计由温度控制、偏置电流控制及锁波电路3部分组成,温度控制粗调波长,偏置电流控制微调波长,而锁波电路主要是针对外界温度发生变化时提供反馈。它适用于温度控制型分布反馈式(DFB)可调谐激光器的外围电路设计。

光电探测器环境温度PID控制的实现

环境温度对光电系统中的光电探测器的性能有着重要的影响,为了使光电系统达到最佳的性能须对其环境温度进行有效的控制;在实验的基础上建立了光电系统中光电探测器的工作环境温度的数学模型,根据此数学模型设计了PID控制算法对其环境温度进行控制,对设计的PID控制算法进行了MATLAB仿真,并在工控机上用组太王软件实现对光电系统中探测器的工作环境温度的PID控制,结果表明设计的PID控制算法完全满足光电系统中光电探测器对环境温度的要求。

光纤光源温度动态特性分析及控制

根据半导体热电致冷器(TEC)工作的基本原理,分析了光纤光源模块的温度动态特性,建立了与之对应的数学模型.对光源模块进行了实际实验测试,采用多点频率的工作电流驱动TEC模块,通过光源模块内部的热敏元件采样光源管芯温度的动态数据,用最小二乘法进行数据拟合,得到了与数学模型十分接近的结果,因此可以确定数学模型中的待定参数.采用MAX1978单片TEC控制器,根据温度动态特性数学模型设计了最优的比例积分微分(PID)补偿网络,实现了光纤光源的温度控制系统,得出了TEC温度控制系统对光源有良好的控制精度和稳定性.

采用制冷型雪崩管激光测距接收电路设计

为进一步提高机载光电探测设备的激光测距能力,设计了基于制冷型雪崩管探测器激光接收电路。根据制冷型雪崩管探测器的特性,控制输出最佳的TEC制冷功率,降低探测器工作温度,使探测器稳定工作在最佳状态,从而减小探测器噪声电压,提高系统的探测灵敏度。实验结果表明:入射光功率在80μW加45.6 dB衰减时,探测器制冷前后对比,其探测虚警率从8.57%下降到0.49%。该探测电路应用于新型机载光电探测系统中,将极大提高其远程测距能力。

半导体DFB激光器的自动温度控制

阐述了半导体热电制冷器(TEC)的工作原理,分析了线性驱动和脉冲宽度调制(PWM)驱动TEC的原理以及各自的特点,对Linear公司的热电制冷器控制芯片LTC1923作了介绍,讨论了基于LTC1923的半导体分布反馈式(DFB)激光器自动温度控制电路,并对实验和实际应用的结果进行了分析,给出了实测数据和波形。实验结果表明激光器中心波长变化范围为±5 pm,对应管芯温度变化±0.05℃,说明温控电路可以有效地对激光器的工作温度进行控制。

半导体激光器自动温度控制技术研究

为了保证CWDM4半导体激光器的工作性能稳定,设计了一种高集成、高精度的自动温度控制系统。首先介绍了热电制冷器(TEC)的工作原理,然后设计了基于SLM8834 TEC控制器的温度检测电路和自动温度控制电路。实验结果表明,温控精度可达±0.1℃,激光器的发射波长稳定,有利于延长激光器的工作寿命。

热电式制冷器的最佳化设计

本文论述微气候空调系统冷源——热电式制冷器的最佳化设计。通过合理配置半导体热电堆,使制冷器处于最佳化运行电流状态,从而取得较为理想的制冷效果。笔者根据此最佳化设计,已研制出一套制冷量为384 W,功率消耗为1000 W,运行电压为24V(DC),运行电流为40 A(DC)的制冷器,经实测表明,达到设计要求。

基于ADN8831芯片的红外热像仪精密温度控制系统的设计

在光电应用领域中,有很多红外热像仪对温度控制的精确性和稳定性有很高的要求。采用ADN8831温控芯片设计了一个高精度高性能的温度控制系统。实验测试结果表明,该系统完全符合光电领域对温度稳定性的要求,控制精度达到了0.01℃。

大功率半导体激光器温度控制技术研究

介绍了半导体激光器温度控制器的结构组成,给出了控制流过TEC电流幅度、方向和最大值的方法,利用PID实现精确温度控制。实验结果表明,控制的温度范围可达-15～+60℃,温度稳定性为0.02℃。

基于Bang-Bang和PID复合控制的红外探测器温控系统设计

红外探测器作为星载偏振探测载荷的核心部件,用于实现短波红外波段辐射偏振信息的光电转换。为保证应用性能,需要对探测器进行精密温控,保证其工作在较低且稳定的温度以降低探测器热噪声和暗电流。本文介绍了一种红外探测器温控系统,采用FPGA控制完成温度信号的采集并输出控制信号,数模转换器控制三极管驱动电流完成半导体制冷器的驱动,采用Bang-Bang和PID复合控制算法完成探测器的精密温控,测试结果表明,温控精度优于±0.1℃,温度稳定时间小于6 min,可将探测器在较短的时间内控制在目标温度范围内,为实现短波红外波段的高精度偏振信息测量提供保障。