CN101777589A - Apd温控装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种APD温控装置，由APD、温度传感器、TEC、温控电路组成，利用夹具及导热材料将APD、温度传感器、TEC固定，通过温控电路调整实现APD局部恒温从而保持APD增益恒定的目的。采用上述结构的APD温控装置，具有体积小，成本低，装配简单，功耗小，环境适应性强，可靠性高等优点。

Description

APD温控装置

技术领域

本发明涉及一种APD(雪崩光电二极管)温控装置，尤其是涉及一种通过局部恒温的方式实现APD的工作温度稳定的温控装置。

背景技术

在光纤传输系统中，通常采用灵敏度高的APD型的光电探测器，但随着环境温度的变化，APD的电气特性特别是APD的增益会受到较大影响，因此如何保证APD的工作温度稳定性是业界不断探索的问题。

如申请号为200820087441.X就公开了一种保证APD工作温度的稳定性的技术方案，其实现方法如下：包括一个温度控制装置；一个隔热恒温箱；第一温度探测仪，设置在所述隔热恒温箱内壁，与所述温度控制装置相连；一个热交换底板，设置在所述隔热恒温箱的第一侧板内壁；至少一个制冷器，其信号输入端与温度控制装置相连，设置在所述隔热恒温箱的第一侧板上且其冷端与所述热交换底板相连；至少一个加热器，其信号输入端与温度控制装置相连，设置在所述隔热恒温箱的第一侧板上且与所述热交换底板相连。

申请号200820087441.X的申请公开的技术方案虽然一定程度上能够保证APD工作温度的稳定性，但是因为存在的以下缺陷，限制了其在工业上的广泛应用：

1)隔热恒温箱结构笨重、造价高：隔热恒温装置的箱体通常都是由金属体制成，一般有内外两层箱体，中间为厚厚的隔热夹层，因此体积庞大、笨重、造价高；

2)功耗大：较大的箱体结构导致恒温装置散热面积大，所以需要较高功率的TEC(半导体制冷器)，造成功耗大；

3)安装工艺复杂且可维护性差；

4)环境温度适应范围窄、可靠性差。

发明内容

本发明的目的就是克服现有技术中的不足，提供一种体积小，成本低，装配简单，功耗小，环境适应性强，可靠性高的APD温控装置。

为解决现有技术中的问题，本发明采用了如下的技术方案：该方案有APD上端夹具和APD下端夹具，APD上端夹具上设置有半孔，APD下端夹具对应于APD上端夹具的半孔位置上也设置半孔，两个半孔组成一个的孔，在孔中设置有APD，APD的表面有一导热垫，该导热垫可以为导热性能比较好的导热硅垫。在APD上端夹具的下部还设置有另一孔，该孔中设置有温度传感器，温度传感器的表面有导热材料层，该导热材料层可以为导热硅脂。温度传感器的主要作用是探测APD上下端夹具间的温度，并且及时的将该温度信息传递给连接于其上的温控电路，温控电路提供APD温度信息给电压调整电路，电压调整电路根据此信息动态调整APD电压从而保持APD增益恒定。温度传感器可以为热敏电阻、温度探头等能够测量温度的器件。

APD下端夹具下部设置有TEC，温控电路驱动TEC制冷或者制热，从而保证APD工作温度恒定。TEC上下表面分别涂有导热材料层，该导热材料层可以为导热效果良好的导热硅脂，整个TEC周围有隔热材料，如防火棉，TEC下部设置有APD散热片，螺钉穿过APD上端夹具，APD下端夹具，TEC和散热片，并将上述零件固定在一起。

APD外侧包裹的导热硅垫既保证了APD与APD上端夹具和APD下端夹具紧密接触，同时也可以对TEC的制冷或者制热实现缓冲，保证APD温度变化缓慢，实现APD在很小的温度波动范围内工作。TEC上下表面的导热材料层既保证TEC与APD下端夹具和散热片接触紧密，同时如果导热材料层为导热硅脂，则导热硅脂具有粘性，使得TEC牢固的附着在APD下端夹具表面，在装配过程中不会脱落，包裹TEC的隔热材料可以有效的阻止APD下端夹具和APD散热片之间的热量交换，提高TEC的工作效率。

温度传感器的导热材料层能够保证温度传感器和APD上端夹具和APD下端夹具紧密接触，及时有效的探测APD上端夹具和APD下端夹具的温度变化，将探测后的温度信息反馈给温控电路，温控电路根据设定的APD合理工作温度值与探测的实际温度值对比后，如果探测的实际温度值大于设定的APD合理工作温度值，则驱动TEC制冷，降低APD上端夹具和APD下端夹具的温度，从而降低APD的温度；如果探测的实际温度值小于设定的APD合理工作温度值，则驱动TEC制热，升高APD上端夹具和APD下端夹具的温度，从而升高APD的温度。通过不停的调整，从而保证了APD的工作温度保证在设定的APD合理工作温度值范围内。另外，温控电路实时提供APD温度信息给电压调整电路，电压调整电路根据此信息动态调整APD电压从而保持APD增益恒定。

在APD夹具外侧有一隔热材料，用来减少APD温控装置与环境进行热交换，减少环境温度对APD温控装置的影响，该隔热材料可以为防火棉，隔热材料的外侧有一固定支架，固定支架固定在散热片上，保证隔热材料与APD夹具紧密接触。

为了保证导热速度和效率，夹具采用散热和导热速度较快的金属板，最好采用铝板。TEC可以采用功率比较小的微型TEC。

在本发明中，没有采用体积较大的恒温箱，而是采用微型TEC和温控电路来保证APD工作温度的恒定，结构简单，成本低。

在本发明中，APD周围包裹了导热材料层，TEC上下均涂有导热材料层，APD上下夹具采用了导热速度较快的金属板，保证了制冷或制热的速度，APD夹具外侧有隔热材料，减少APD温控装置与环境进行热交换，并且TEC周围有隔热材料，保证TEC产生的热量或者冷量不会向外部传递，并且能够阻断APD夹具和散热片的能量交换，从而保证了TEC的功能效率，降低了TEC的能量消耗。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。

图1为本发明的结构示意图。

图2为图1中A部分的局部放大图。

图3为本发明的连接示意图。

具体实施方式：

如图1和图2中所示，本发明有APD上端夹具1和APD下端夹具6，APD上端夹具1上设置有直径为6.5毫米的半圆孔，APD下端夹具6对应于APD上端夹具1的半圆孔位置上设置有直径为6.5毫米的半圆孔，两个半圆孔组成一个6.5毫米的圆孔61，在圆孔61中设置有APD 4，APD 4的表面有一厚度为0.5mm的导热硅垫5。在APD上端夹具1的下部还设置有一半圆孔12，该半圆孔中设置有热敏电阻3，热敏电阻3的表面有热敏电阻导热硅脂31。

APD下端夹具6的下部贴有TEC 9，TEC 9上下表面分别涂有厚度为0.06mm的上表面导热硅脂91和下表面导热硅脂92，整个TEC 9周围有厚度为2mm的防火绵71，TEC 9下部有APD散热片8，螺钉2穿过APD上端夹具1，APD下端夹具6，TEC 9和散热片8，并将上述零件固定在一起。

在该实施例中，APD 4外侧包裹的导热硅垫5既保证了APD 4与APD上端夹具1和APD下端夹具6紧密接触，同时也可以对TEC 9的制冷或者制热实现缓冲，保证APD 4温度变化缓慢，实现APD 4在很小的温度波动范围内工作，TEC 9上表面导热硅脂91和下表面导热硅脂92既保证TEC 9与APD下端夹具6和散热片8接触紧密，同时下表面导热硅脂92具有粘性，使得TEC 9牢固地附着在APD下端夹具6表面，在装配过程中不会脱落，包裹TEC 9的防火绵71可以有效的阻止APD下端夹具6和APD散热片8之间的热量交换，提高TEC9的工作效率。

热敏电阻3的热敏电阻导热硅脂31能够保证热敏电阻3和APD上端夹具1和APD下端夹具6紧密接触，及时有效的探测APD上端夹具1和APD下端夹具6的温度变化，将温度波动信息反馈给温控电路13，温控电路13根据设定的APD合理工作温度值与APD上端夹具1和APD下端夹具6实际温度值对比后，如果APD上端夹具1和APD下端夹具6实际温度值大于设定的APD合理工作温度值，则驱动TEC 9制冷，降低APD上端夹具1和APD下端夹具6的温度，从而降低APD的温度；如果APD上端夹具1和APD下端夹具6实际温度值小于设定的APD合理工作温度值，则驱动TEC 9制热，升高APD上端夹具1和APD下端夹具6的温度，从而升高APD 4的温度。通过不停的调整，从而保证了APD 4的工作温度保证在设定的APD 4合理工作温度值范围内。另外，温控电路13实时提供APD 4温度信息给电压调整电路14，电压调整电路14根据此信息动态调整APD 4电压从而保持APD 4增益恒定。

APD温控装置装配完成后，在夹具外侧再包裹一层厚度为7mm的外层防火绵72，减少APD温控装置与环境进行热交换，减少环境温度对APD温控装置的影响，最后将固定支架10固定在散热片8上，保证外层防火绵72与APD夹具紧密接触。

本发明的具体实施例公布了其较佳的实施方式，但并不限于此。本领域的普通技术人员极易根据上述实施例，领会本发明的精神，并做出不同的引申和变化。但只要不脱离本发明的精神，都在本专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种APD温控装置，包括APD，能够测量APD温度的温度传感器，能够制冷和制热的TEC，以及能够根据所述温度传感器所提供的APD温度信息驱动TEC制冷或制热的温控电路。

2.如权利要求1所述的温控装置，其特征在于，还包括APD上端夹具和APD下端夹具，APD和温度传感器设置于APD上端夹具和APD下端夹具之间。

3.如权利要求2所述的温控装置，其特征在于，TEC设置于APD下端夹具的下部，TEC的下部还设置有散热片。

4.如权利要求3所述的APD温控装置，其特征在于，所述的APD的周围还设置有导热隔垫。

5.如权利要求4所述的APD温控装置，其特征在于，TEC与APD下端夹具之间和TEC与散热片之间有隔热导层，TEC的周围有隔热材料层。

6.如权利要求5所述的APD温控装置，其特征在于，APD上端夹具，APD下端夹具，TEC和散热片通过螺钉固定在一起。

7.如权利要求6所示的APD温控装置，其特征在于，还包括一固定在散热片上的固定支架，固定支架和APD上端夹具以及APD下端夹具之间设置有隔热材料层。

8.如权利要求1所述的温控装置，其特征在于，还包括根据温控电路提供的APD温度信息进行电压调整的电压调整电路。

9.如权利要求1或7任一所述的APD温控装置，其特征在于，所述的温度传感器为热敏电阻。

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