CN107544579A - 金属浴温度控制电路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种金属浴温度控制电路，其包括第一半桥芯片、第二半桥芯片、半导体制冷器，第一肖特基二极管、第二肖特基二极管、第三肖特基二极管和第四肖特基二极管；所述第一半桥芯片包括第一输出端，所述第一输出端经正向导通第一肖特基二极管连接第一直流电压，所述第一输出端还经反向导通第二肖特基二极管接地；所述第二半桥芯片包括第二输出端，所述第二输出端经正向导通第三肖特基二极管连接第一直流电压，所述第二输出端还经反向导通第四肖特基二极管接地;所述半导体制冷器连接在第一输出端和第二输出端之间。本发明的金属浴温度控制电路结构简单且发热量较低。

Description

金属浴温度控制电路

技术领域

本发明涉及基因测序领域，更具体地说，本发明涉及一种用于基因测序领域的金属浴温度控制电路。

背景技术

现有技术恒温金属浴通常采用半导体制冷器作为制冷或加热的主要器件，半导体制冷器的驱动电路包括连接在驱动电源和半导体制冷器之间的多个固态继电器，用于分别控制处于不同开关状态，实现对半导体制冷器施加正向驱动电压或反向驱动电压，使半导体制冷器实现制冷或加热功能。半导体制冷器工作时，固态继电器作为大电压大电流的频发快速响应开关，且具有相对较大的内阻，因此发热量较大，尤其是半导体制冷器负载功率较大时，固态继电器发热严重甚至会影响整个恒温金属浴的正常工作。

发明内容

本发明的目的在于提供一种金属浴温度控制电路，旨在解决现有技术金属浴温度控制电路发热量较大的问题。

一种金属浴温度控制电路，其包括第一半桥芯片、第二半桥芯片、半导体制冷器，第一肖特基二极管、第二肖特基二极管、第三肖特基二极管和第四肖特基二极管；所述第一半桥芯片包括第一输出端，所述第一输出端经正向导通第一肖特基二极管连接第一直流电压，所述第一输出端还经反向导通第二肖特基二极管接地；所述第二半桥芯片包括第二输出端，所述第二输出端经正向导通第三肖特基二极管连接第一直流电压，所述第二输出端还经反向导通第四肖特基二极管接地;所述半导体制冷器连接在第一输出端和第二输出端之间。

其中，所述的金属浴温度控制电路进一步包括发光颜色不同的第一发光二极管和第二发光二极管，所述第一输出端经由反向导通的第一发光二极管连接至第二输出端，所述第一输出端经由正向导通的第二发光二极管连接至第二输出端。

其中，所述的金属浴温度控制电路进一步包括和第一发光二极管串联的限流电阻R30，以及和第二发光二极管串联的限流电阻R31。

其中，所述的金属浴温度控制电路进一步包括连接在第一输出端和第二输出端之间的滤波电容。

其中，所述的金属浴温度控制电路进一步包括第一信号输入端、第二信号输入端、第一隔离电路、第二隔离电路，所述第一信号输入端经由该第一隔离电路连接至第一半桥芯片的控制输入端，所述第二信号输入端经由该第二隔离电路连接至第二半桥芯片的控制输入端。

进一步地，所述第一隔离电路包括第一光耦，所述第一光耦包括第一输入脚、第二输入脚、第一输出脚、第二输出脚，第一光耦的第一输入脚连接至第二直流电压，第一光耦的第二输入脚经由电阻R23连接至第一信号输入端，第一信号输入端经由电阻R24连接至第二直流电压，第一光耦的第一输出脚经由电阻R25接地，且第一光耦的第一输出脚连接至第一半桥芯片的控制输入端，第一光耦的第二输出脚经由电阻R26连接至第二直流电压；所述第二隔离电路包括第二光耦，所述第二光耦包括第一输入脚、第二输入脚、第一输出脚、第二输出脚，第二光耦的第一输入脚连接至第二直流电压，第二光耦的第二输入脚经由电阻R32连接至第二信号输入端，第二信号输入端经由电阻R33连接至第二直流电压，第二光耦的第一输出脚经由电阻R34接地，且第二光耦的第一输出脚连接至第二半桥芯片的控制输入端，第二光耦的第二输出脚经由电阻R35连接至第二直流电压。

进一步地，所述第一半桥芯片和第二半桥芯片还包括压摆率控制端，所述压摆率控制端经由并联的电阻和电容接地。

进一步地，所述第一半桥芯片和第二半桥芯片包括电源供应端，所述电源供应端连接至第一直流电压。

现对于现有技术，本实施方式采用两个半桥芯片对半导体制冷器进行供电，电路结构简单且发热量较低，由于使用正向导通的肖特基二极管将半桥芯片的输出端连接至24V的第一直流电压，且通过反向导通的肖特基二极管将半桥芯片的输出端接地，可以有效地将两个半桥芯片输出端的电压范围限定在0-24V之间，当进行正反向电压驱动切换时，可以实现电路瞬间整流，保证电压输出的稳定性，进而保证半导体制冷器正反向驱动进行制冷或发热时都可以稳定工作，还可以最大程度防止两个半桥芯片之间由于控制误差产生短路电流。

附图说明

图1为本发明一实施方式金属浴温度控制电路的示意图。

图2为图1金属浴温度控制电路的第一隔离电路示意图。

图3为图1金属浴温度控制电路的第二隔离电路示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施方式，对本发明进行进一步详细说明。

请参考图1，本发明一实施例提供一种金属浴温度控制电路，所述金属浴温度控制电路包括第一半桥芯片U8、第二半桥芯片U9、半导体制冷器（图未示），第一肖特基二极管D6、第二肖特基二极管D7、第三肖特基二极管D8和第四肖特基二极管D9。

所述第一半桥芯片U8和第二半桥芯片U9包括接地端GND、控制输入端IN、休眠控制端INH、输出端OUT、压摆率控制端SR、电流感测端IS、电源供应端VS和输出端OUT+。较佳实施方式中，所述第一半桥芯片U8和第二半桥芯片U9为BTN7971B芯片，所述接地端GND、控制输入端IN、休眠控制端INH、输出端OUT、压摆率控制端SR、电流感测端IS、电源供应端VS和输出端OUT+依次为BTN7971B芯片的第1-8管脚。

如图1所示一较佳实施方式中，第一半桥芯片U8和第二半桥芯片U9的电源供应端VS连接至24V第一直流电压。第一半桥芯片U8和第二半桥芯片U9的休眠控制端INH连接至5V第二直流电压。第一半桥芯片U8和第二半桥芯片U9的电流感测端IS分别经由电阻R28、R37接地。较佳实施方式中，电阻R28、R37的电阻值为2K欧姆。

所述第一半桥芯片U8的输出端OUT+定义为第一输出端U8_OUT+，第一输出端U8_OUT+经正向导通第一肖特基二极管D6连接第一直流电压，所述第一输出端U8_OUT+还经反向导通的第二肖特基二极管D7接地。

所述第二半桥芯片U9的输出端OUT+定义为第二输出端U9_OUT+，所述第二输出端U9_OUT+经正向导通的第三肖特基二极管D8连接第一直流电压，所述第二输出端U9_OUT+还经反向导通的第四肖特基二极管D9接地。

所述半导体制冷器通过插接件J8连接在第一输出端和第二输出端之间。

本实施方式采用两个半桥芯片U8、U9对半导体制冷器进行供电，电路简单且发热量较低，由于使用正向导通的肖特基二极管将半桥芯片的输出端连接至24V的第一直流电压，且通过反向导通的肖特基二极管将半桥芯片的输出端接地，可以有效地将两个半桥芯片U8、U9输出端的电压范围限定在0-24V之间，当进行正反向电压驱动切换时，可以实现电路瞬间整流，保证电压输出的稳定性，进而保证半导体制冷器正反向驱动进行制冷或发热时都可以稳定工作，还可以最大程度防止两个半桥芯片U8、U9之间由于控制误差产生短路电流。

本实施方式金属浴温度控制电路还可包括图1所示的第一发光二极管D10和第二发光二极管D11，所述第一输出端U8_OUT+经由反向导通的第一发光二极管D10连接至第二输出端U9_OUT+，所述第一输出端U8_OUT+经由正向导通的第二发光二极管D11连接至第二输出端U9_OUT+。本实施方式中，第一发光二极管D10和第二发光二极管D11的发光颜色不同，例如第一发光二极管D10发蓝光，第二发光二极管D11的发红光。第一、第二发光二极管D10、D11用于根据流过半导体制冷器的电流方向指示半导体制冷器的工作状态是制冷或加热。较佳实施方式金属浴温度控制电路还可包括和第一发光二极管D10串联的限流电阻R30，以及和第二发光二极管D11串联的限流电阻R31，用于调整发光二极管的亮度并防止过大电流损坏第一、第二发光二极管D10、D11。较佳实施方式中，电阻R30和电阻R31为10K欧姆。

本实施方式金属浴温度控制电路还可包括图1所示的连接在第一输出端U8_OUT+和第二输出端U9_OUT+之间的滤波电容C42，用于进一步滤除第一输出端U8_OUT+和第二输出端U9_OUT+之间产生的尖峰脉冲电压，防止半导体制冷器损坏。

请一并参考图2-图3，本实施方式金属浴温度控制电路还可包括第一信号输入端IN1、第二信号输入端IN2、第一隔离电路、第二隔离电路，所述第一信号输入端IN1经由该第一隔离电路连接至第一半桥芯片U8的控制输入端U8_IN，所述第二信号输入端IN2经由该第二隔离电路连接至第二半桥芯片U9的控制输入端U9_IN。控制第一半桥芯片U8和第二半桥芯片U9工作的输入信号通过隔离后可以增强第一半桥芯片U8和第二半桥芯片U9抗干扰能力。

较佳实施方式中，所述第一隔离电路包括第一光耦P2，所述第一光耦P2包括第一输入脚P2_1、第二输入脚P2_2、第一输出脚P2_3、第二输出脚P2_4，第一光耦P2的第一输入脚P2_1连接至第二直流电压，第一光耦P2的第二输入脚P2_2经由电阻R23连接至第一信号输入端IN1，第一信号输入端IN1经由电阻R24连接至第二直流电压，第一光耦P2的第一输出脚P2_3经由电阻R25接地，且第一光耦P2的第一输出脚P2_3连接至第一半桥芯片U8的控制输入端U8_IN，第一光耦P2的第二输出脚P2_4经由电阻R26连接至第二直流电压。所述第二隔离电路包括第二光耦P3，所述第二光耦P3包括第一输入脚P3_1、第二输入脚P3_2、第一输出脚P3_3、第二输出脚P3_4，第二光耦P3的第一输入脚P3_1连接至第二直流电压，第二光耦P3的第二输入脚P3_2经由电阻R32连接至第二信号输入端IN2，第二信号输入端IN2经由电阻R33连接至第二直流电压，第二光耦P3的第一输出脚P3_3经由电阻R34接地，且第二光耦P3的第一输出脚P3_3连接至第二半桥芯片U9的控制输入端U9_IN，第二光耦P3的第二输出脚P3_4经由电阻R35连接至第二直流电压。较佳实施方式中，所述第一光耦P2和第二光耦P3为PC817芯片。较佳实施方式中，电阻23、电阻24、电阻25和电阻26分别为100欧姆、10K欧姆、4.7K欧姆和1K欧姆；电阻32、电阻33、电阻34和电阻35分别为100欧姆、10K欧姆、4.7K欧姆和1K欧姆。

较佳实施方式中，第一半桥芯片U8和第二半桥芯片U9的压摆率控制端SR经由并联的电阻和电容接地，具体地，第一半桥芯片U8的压摆率控制端U8_SR经由并联的电阻R29和电容C41接地；第二半桥芯片U9的压摆率控制端U9_SR经由并联的电阻R38和电容C43接地。由于增加了接地电容，第一半桥芯片U8和第二半桥芯片U9的压摆率更为精确。较佳实施方式中，电阻R29和电容C41分别为1K欧姆和0.1微法；电阻R38和电容C43分别为1K欧姆和0.1微法。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种金属浴温度控制电路，其特征在于包括第一半桥芯片、第二半桥芯片、半导体制冷器，第一肖特基二极管、第二肖特基二极管、第三肖特基二极管和第四肖特基二极管；

所述第一半桥芯片包括第一输出端，所述第一输出端经正向导通第一肖特基二极管连接第一直流电压，所述第一输出端还经反向导通第二肖特基二极管接地；

所述第二半桥芯片包括第二输出端，所述第二输出端经正向导通第三肖特基二极管连接第一直流电压，所述第二输出端还经反向导通第四肖特基二极管接地;以及

所述半导体制冷器连接在第一输出端和第二输出端之间。

2.根据权利要求1所述的金属浴温度控制电路，进一步包括发光颜色不同的第一发光二极管和第二发光二极管，所述第一输出端经由反向导通的第一发光二极管连接至第二输出端，所述第一输出端经由正向导通的第二发光二极管连接至第二输出端。

3.根据权利要求2所述的金属浴温度控制电路，进一步包括和第一发光二极管串联的限流电阻R30，以及和第二发光二极管串联的限流电阻R31。

4.根据权利要求1所述的金属浴温度控制电路，进一步包括连接在第一输出端和第二输出端之间的滤波电容。

5.根据权利要求1所述的金属浴温度控制电路，进一步包括第一信号输入端、第二信号输入端、第一隔离电路、第二隔离电路，所述第一信号输入端经由该第一隔离电路连接至第一半桥芯片的控制输入端，所述第二信号输入端经由该第二隔离电路连接至第二半桥芯片的控制输入端。

6.根据权利要求5所述的金属浴温度控制电路，其特征在于，所述第一隔离电路包括第一光耦，所述第一光耦包括第一输入脚、第二输入脚、第一输出脚、第二输出脚，第一光耦的第一输入脚连接至第二直流电压，第一光耦的第二输入脚经由电阻R23连接至第一信号输入端，第一信号输入端经由电阻R24连接至第二直流电压，第一光耦的第一输出脚经由电阻R25接地，且第一光耦的第一输出脚连接至第一半桥芯片的控制输入端，第一光耦的第二输出脚经由电阻R26连接至第二直流电压；所述第二隔离电路包括第二光耦，所述第二光耦包括第一输入脚、第二输入脚、第一输出脚、第二输出脚，第二光耦的第一输入脚连接至第二直流电压，第二光耦的第二输入脚经由电阻R32连接至第二信号输入端，第二信号输入端经由电阻R33连接至第二直流电压，第二光耦的第一输出脚经由电阻R34接地，且第二光耦的第一输出脚连接至第二半桥芯片的控制输入端，第二光耦的第二输出脚经由电阻R35连接至第二直流电压。

7.根据权利要求1至6任意一项所述的金属浴温度控制电路，其特征在于，第一半桥芯片和第二半桥芯片包括压摆率控制端，所述压摆率控制端经由并联的电阻和电容接地。

8.根据权利要求1至6任意一项所述的金属浴温度控制电路，其特征在于，第一半桥芯片和第二半桥芯片包括电源供应端，所述电源供应端连接至第一直流电压。