热电制冷模块热连接与电连接的性能优化分析

在考虑汤姆逊效应情形下,分析两块热电制冷模块的热连接与电连接方式的制冷性能,讨论热电偶对数比、工作电流和面长比对4种连接方式的制冷量和制冷系数的影响,探讨4种连接方式的最佳工况和适用范围。发现在大制冷量或较小温差需求下可选择热并联电串联模式;在较大温差需求下可选择热串联模式,且热串联电串联的制冷量始终大于热串联电并联的;然而对于中等温差需求,当需要大的制冷量时,可选用热并联电串联,当需要较高的制冷系数时,可选用热串联电串联。为实际应用中多个制冷模块的连接方式的选取提供了理论指导。

谐振光学陀螺小型化半导体光源温控模块设计

半导体激光器以其窄线宽、驱动电路简单以及易于集成化等优势被广泛应用于谐振式光学陀螺系统中。针对谐振光学陀螺小型化需求,设计了半导体激光器热电制冷器(TEC)温控模块。首先在分析激光器管芯TEC模块传递函数特性的基础上,引入PID反馈模块,设计并确定合适的反馈参数。结果表明补偿后闭环系统相位裕量为76°,增益裕量为44.8 dB,具有较好的直流响应和动态性能,并测得稳定工作时温度波动量小于0.01℃。最后对激光器输出光学性能进行测试,中心频率漂移在10 MHz量级,激光器线宽为3.1 kHz,结合谐振式光学陀螺的典型参数计算得到谐振腔精细度为33,极限灵敏度为0.14°/h。满足高性能谐振式光学陀螺中小型化光源的使用需求。