CN110186216A - 热电制冷片控制电路、控制方法及制冷器件 - Google Patents

热电制冷片控制电路、控制方法及制冷器件 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种热电制冷片控制电路、控制方法、及制冷器件，其中热电制冷片控制电路包括控制电路、驱动电路、切换电路及多个热电制冷片，控制电路在系统上电后预设时间之内(即初始状态下)，按照预设时序生成控制信号，切换电路根据控制信号控制每一个热电制冷片在同一周期内的通电时间，驱动电路驱动多个热电制冷片循环通电工作。本发明技术方案能够采用单个驱动电路驱动多个热电制冷片循环通电工作，降低了电路系统的复杂度及控制难度，实现热电制冷片控制电路的小型化。

Description

热电制冷片控制电路、控制方法及制冷器件
技术领域
本发明涉及半导体制冷技术领域，特别涉及一种热电制冷片控制电路、控制方法、及制冷器件。
背景技术
半导体制冷片，也叫热电制冷片，是一种热泵。利用半导体材料的珀帖尔(Peltier)效应，当直流电通过两种不同半导体材料串联成的电偶时，在电偶的两端即可分别吸收热量和放出热量，可以实现制冷的目的。
在某些应用场合下，需要用到多个热电制冷片，现有的方法是采取多个驱动电路对热电制冷片进行一对一驱动，这不仅增加电路系统的复杂度及控制难度，更无法实现热电制冷片控制电路的小型化。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种热电制冷片控制电路，旨在实现采用一个驱动电路驱动多个热电制冷片，降低电路系统的复杂度。
为实现上述目的，本发明提出的热电制冷片控制电路，所述包括控制电路、驱动电路、切换电路及多个热电制冷片；所述控制电路的控制端与所述切换电路的受控端连接，所述驱动电路的输出端与所述切换电路的输入端连接，所述切换电路的多个输出端分别与多个热电制冷片的电源端一一连接；其中
所述控制电路，用于系统上电后预设时间之内，按照预设时序生成控制信号，所述切换电路根据所述控制信号控制每一个热电制冷片在同一周期内的通电时间，所述驱动电路驱动多个热电制冷片循环通电工作。
优选地，所述热电制冷片控制电路还包括与所述热电制冷片相同数量的温度传感器，所述温度传感器的输出端与所述控制电路的采样端连接；其中，
所述温度传感器用于采集所述热电制冷片的工作温度；
所述控制电路，还用于在系统上电后预设时间之后，将所述工作温度分别与预设制冷温度进行比较，得到与预设制冷温度偏移最大的工作温度，并生成切换信号；
所述切换电路，根据所述切换信号，控制驱动电路驱动对应的热电制冷片通电工作。
优选地，所述控制电路还用于根据输入的热电制冷片的尺寸及电学参数，确定每一热电制冷片在一周期内的通电时间。
优选地，所述控制电路获取各个热电制冷片的温度变化速率；将所述温度变化速率与预设温度变化速率进行比较，当温度变化速率小于预设温度变化速率时，增大对应的热电制冷片的通电时间。
优选地，所述切换电路包括单刀多掷开关，所述单刀多掷开关包括输入端、受控端及多个输出端；其中，单刀多掷开关的输入端与所述驱动电路的输出端连接，所述单刀多掷开关的受控端与所述控制电路的控制端连接，所述单刀多掷开关的多个输出端分别与所述热电制冷片的电源端连接。
优选地，所述温度传感器为温敏电阻，所述温敏电阻设置于所述热电制冷片的表面。
为实现上述目的，本发明还提出一种热电制冷片的控制方法，所述热电制冷片的控制方法包括：
控制电路在系统上电后预设时间之内，按照预设时序生成控制信号；
切换电路根据所述控制信号控制每一个热电制冷片在同一周期内的通电时间，驱动电路驱动多个热电制冷片循环通电工作。
优选地，所述热电制冷片的控制方法还包括：
控制电路在系统上电后预设时间之后，将所述工作温度分别与预设制冷温度进行比较，得到与预设制冷温度偏移最大的工作温度，并生成切换信号；
切换电路根据所述切换信号，控制驱动电路驱动对应的热电制冷片通电工作。
优选地，在所述控制电路在系统上电后预设时间之内，按照预设时序生成控制信号之前，所述热电制冷片的控制方法还包括：
控制电路根据输入的热电制冷片的尺寸及电学参数，确定每一热电制冷片在一周期内的通电时间。
为实现上述目睹，本发明还提出一种制冷器件，所述制冷器件包括如上所述的热电制冷片控制电路。
本发明技术方案通过设置控制电路、驱动电路、切换电路及多个热电制冷片，形成了一种热电制冷片控制电路。所述控制电路在系统上电后预设时间之内(即初始状态下)，按照预设时序生成控制信号，所述切换电路根据所述控制信号控制每一个热电制冷片在同一周期内的通电时间，所述驱动电路驱动多个热电制冷片循环通电工作。本发明技术方案能够采用单个驱动电路驱动多个热电制冷片循环通电工作，降低了电路系统的复杂度及控制难度，实现热电制冷片控制电路的小型化。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明热电制冷片控制电路一实施例的功能模块图；
图2为本发明热电制冷片控制电路一实施例的电路结构示意图；
图3为本发明热电制冷片的控制方法一实施例的流程图；
图4为本发明热电制冷片的控制方法另一实施例的流程图。
附图标号说明：
标号 名称 标号 名称
100 控制电路 500 温度传感器
200 驱动电路 NTC1～NTC4 第一温敏电阻至第四温敏电阻
300 切换电路 TEC～TEC4 第一热电制冷片至第四热电制冷片
400 热电制冷片
本发明的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当人认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
本发明提出一种热电制冷片控制电路。
参照图1，在本发明实施例中，该热电制冷片控制电路，所述包括控制电路100、驱动电路200、切换电路300及多个热电制冷片400；所述控制电路100的控制端与所述切换电路300的受控端连接，所述驱动电路200的输出端与所述切换电路300的输入端连接，所述切换电路300的多个输出端分别与多个热电制冷片400的电源端一一连接。
所述控制电路100，用于系统上电后预设时间之内，按照预设时序生成控制信号，所述切换电路300根据所述控制信号控制每一个热电制冷片在同一周期内的通电时间，所述驱动电路200驱动多个热电制冷片400循环通电工作。
值得说明的是，所述控制电路100包括有控制芯片，控制芯片中存储有控制热电制冷片控制电路100工作的程序指令。
由于本发明实施例中采用的单个驱动电路200，因此在需要通过切换电路300来进行切换，驱动电路200按照预设顺序循环驱动各个热电制冷片，驱动电路200用于为热电制冷片提供工作所需的电源。各热电制冷片在一周期中的通电时间可以相同的，也可以根据实际需求而设置为不同的。
参照图2，在一实施例中，包括有4个热电制冷片，分别为第一热电制冷片TEC1、第二热电制冷片TEC2、第三热电制冷片TEC3及第四热电制冷片TEC4；设定每一个热电制冷片的通电时间为0.1秒，第一热电制冷片TEC1、第二热电制冷片TEC2、第三热电制冷片TEC3及第四热电制冷片TEC4依次轮流导通。此时一个工作周期为0.4秒。
本发明技术方案通过设置控制电路100、驱动电路200、切换电路300及多个热电制冷片400，形成了一种热电制冷片控制电路。所述控制电路100在系统上电后预设时间之内(即初始状态下)，按照预设时序生成控制信号，所述切换电路300根据所述控制信号控制每一个热电制冷片在同一周期内的通电时间，所述驱动电路200驱动多个热电制冷片400循环通电工作。本发明技术方案能够采用单个驱动电路200驱动多个热电制冷片400循环通电工作，降低了电路系统的复杂度及控制难度，实现热电制冷片控制电路的小型化。
进一步地，所述热电制冷片控制电路还包括与所述热电制冷片相同数量的温度传感器500，所述温度传感器500的输出端与所述控制电路100的采样端连接；其中，
所述温度传感器500用于采集所述热电制冷片400的工作温度；
所述控制电路100，还用于在系统上电后预设时间之后，将所述工作温度分别与预设制冷温度进行比较，得到与预设制冷温度偏移最大的工作温度，并生成切换信号；
所述切换电路300，根据所述切换信号，控制驱动电路200驱动对应的热电制冷片通电工作。
本实施例中，所述温度传感器500为温敏电阻，所述温敏电阻设置于所述热电制冷片的表面。本实施例中，共包括第一位温敏电阻NTC1、第二温敏电阻NTC2、第三温敏电阻NTC3及第四温敏电阻NTC4，依次一一设于第一热电制冷片TEC1、第二热电制冷片TEC2、第三热电制冷片TEC3及第四热电制冷片TEC4的表面。
值得说明的是，在实施例中，各热电制冷片的工作温度偏差为±0.1℃，例如设定制冷温度为1℃时，正常的温度区间就是0.9℃～1.1℃。若在一次检测过程中，检测到4个热电制冷片的工作温度偏差依次为0℃、0.1℃、0.05℃、0.3℃，则确认0.3℃对应的工作温度为偏移最大的工作温度。
依据偏移最大的工作温度生成切换信号，该切换信号用于开启工作温度偏移最大的热电制冷片，使得该热电制冷片所处空间温度能够迅速达到预设温度。从而提高了该热电制冷片控制电路的稳定性和可靠性。
进一步地，所述控制电路100还用于根据输入的热电制冷片的尺寸参数，确定每一热电制冷片在一周期内的通电时间。
值得说明的是，一般热电制冷片的尺寸越大，其可承受的驱动电流也越大，制冷能力也越强，不同尺寸的热电制冷片维持预设制冷温度所需的导通时间也不同。因此，根据热电制冷片的尺寸及电学参数确定每一热电制冷片的通电时间。如此，便于控制整个电路系统的制冷均衡。
进一步地，所述控制电路100获取各个热电制冷片的温度变化速率；将所述温度变化速率与预设温度变化速率进行比较，当温度变化速率小于预设温度变化速率时，增大对应的热电制冷片的通电时间。
为进一步提高热电制冷片控制电路的制冷性能，通过对热电制冷片的通电时间进行动态调整，从而能够实现制冷温度的均衡控制。
具体地，所述切换电路300包括单刀多掷开关，所述单刀多掷开关包括输入端、受控端及多个输出端；其中，单刀多掷开关的输入端与所述驱动电路200的输出端连接，所述单刀多掷开关的受控端与所述控制电路100的控制端连接，所述单刀多掷开关的多个输出端分别与所述热电制冷片的电源端连接。
参照图3，为实现上述目的，本发明还提出一种热电制冷片的控制方法，所述热电制冷片的控制方法包括：
步骤S100：控制电路100在系统上电后预设时间之内，按照预设时序生成控制信号；
步骤S200：切换电路300根据所述控制信号控制每一个热电制冷片在同一周期内的通电时间，驱动电路200驱动多个热电制冷片400循环通电工作。
值得说明的是，所述控制电路100包括有控制芯片，控制芯片中存储有控制热电制冷片控制电路100工作的程序指令。
由于本发明实施例中采用的单个驱动电路200，因此在需要通过切换电路300来进行切换，驱动电路200按照预设顺序循环驱动各个热电制冷片，驱动电路200用于为热电制冷片提供工作所需的电源。各热电制冷片在一周期中的通电时间可以相同的，也可以根据实际需求而设置为不同的。
在一实施例中，包括有4个热电制冷片，分别为第一热电制冷片TEC1、第二热电制冷片TEC2、第三热电制冷片TEC3及第四热电制冷片TEC4；设定每一个热电制冷片的通电时间为0.1秒，第一热电制冷片TEC1、第二热电制冷片TEC2、第三热电制冷片TEC3及第四热电制冷片TEC4依次轮流导通。此时一个工作周期为0.4秒。
进一步地，所述热电制冷片的控制方法还包括：
控制电路100在系统上电后预设时间之后，将所述工作温度分别与预设制冷温度进行比较，得到与预设制冷温度偏移最大的工作温度，并生成切换信号；
切换电路300根据所述切换信号，控制驱动电路200驱动对应的热电制冷片通电工作。
本实施例中，所述温度传感器500为温敏电阻，所述温敏电阻设置于所述热电制冷片的表面。
值得说明的是，在实施例中，各热电制冷片的工作温度偏差为±0.1℃，例如设定制冷温度为1℃时，正常的温度区间就是0.9℃～1.1℃。若在一次检测过程中，检测到4个热电制冷片的工作温度偏差依次为0℃、0.1℃、0.05℃、0.3℃，则确认0.3℃对应的工作温度为偏移最大的工作温度。
依据偏移最大的工作温度生成切换信号，该切换信号用于开启工作温度偏移最大的热电制冷片，使得该热电制冷片所处空间温度能够迅速达到预设温度。从而提高了该热电制冷片控制电路的稳定性和可靠性。
参照图4，进一步地，在所述控制电路100在系统上电后预设时间之内，按照预设时序生成控制信号之前，所述热电制冷片的控制方法还包括：
步骤S10a：控制电路100根据输入的热电制冷片的尺寸参数，确定每一热电制冷片在一周期内的通电时间。
值得说明的是，热电制冷片的尺寸越大，其所需的驱动电流也越大，制冷能力也越强，不同尺寸的热电制冷片维持预设制冷温度所需的导通时间也不同。因此，根据热电制冷片的尺寸参数确定每一热电制冷片的通电时间。如此，便于控制整个电路系统的制冷均衡。
本发明还提出一种制冷器件，该制冷器件包括热电制冷片控制电路，该热电制冷片控制电路的具体结构参照上述实施例，由于本制冷器件采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种热电制冷片控制电路，其特征在于，包括控制电路、驱动电路、切换电路及多个热电制冷片；所述控制电路的控制端与所述切换电路的受控端连接，所述驱动电路的输出端与所述切换电路的输入端连接，所述切换电路的多个输出端分别与多个热电制冷片的电源端一一连接；其中：所述控制电路，用于系统上电后预设时间之内，按照预设时序生成控制信号，所述切换电路根据所述控制信号控制每一个热电制冷片在同一周期内的通电时间，所述驱动电路驱动多个热电制冷片循环通电工作。
2.如权利要求1所述的热电制冷片控制电路，其特征在于，所述热电制冷片控制电路还包括与所述热电制冷片相同数量的温度传感器，所述温度传感器的输出端与所述控制电路的采样端连接；其中，
所述温度传感器用于采集所述热电制冷片的工作温度；
所述控制电路，还用于在系统上电后预设时间之后，将所述工作温度分别与预设制冷温度进行比较，得到与预设制冷温度偏移最大的工作温度，并生成切换信号；
所述切换电路，根据所述切换信号，控制驱动电路驱动对应的热电制冷片通电工作。
3.如权利要求2所述的热电制冷片控制电路，其特征在于，所述控制电路还用于根据输入的热电制冷片的尺寸及电学参数，确定每一热电制冷片在一周期内的通电时间。
4.如权利要求2至3中任意一项所述的热电制冷片控制电路，其特征在于，所述控制电路获取各个热电制冷片的温度变化速率；将所述温度变化速率与预设温度变化速率进行比较，当温度变化速率小于预设温度变化速率时，增大对应的热电制冷片的通电时间。
5.如权利要求1所述的热电制冷片控制电路，其特征在于，所述切换电路包括单刀多掷开关，所述单刀多掷开关包括输入端、受控端及多个输出端；其中，单刀多掷开关的输入端与所述驱动电路的输出端连接，所述单刀多掷开关的受控端与所述控制电路的控制端连接，所述单刀多掷开关的多个输出端分别与所述热电制冷片的电源端连接。
6.如权利要求2所述的热电制冷片控制电路，其特征在于，所述温度传感器为温敏电阻，所述温敏电阻设置于所述热电制冷片受控一面的表面。
7.一种热电制冷片的控制方法，其特征在于，所述热电制冷片的控制方法包括：
控制电路在系统上电后预设时间之内，按照预设时序生成控制信号；
切换电路根据所述控制信号控制每一个热电制冷片在同一周期内的通电时间，驱动电路驱动多个热电制冷片循环通电工作。
8.如权利要求7所述的热电制冷片的控制方法，其特征在于，所述热电制冷片的控制方法还包括：
控制电路在系统上电后预设时间之后，将所述工作温度分别与预设制冷温度进行比较，得到与预设制冷温度偏移最大的工作温度，并生成切换信号；
切换电路根据所述切换信号，控制驱动电路驱动对应的热电制冷片通电工作。
9.如权利要求7所述的热电制冷片的控制方法，其特征在于，在所述控制电路在系统上电后预设时间之内，按照预设时序生成控制信号之前，所述热电制冷片的控制方法还包括：
控制电路根据输入的热电制冷片的尺寸参数，确定每一热电制冷片在一周期内的通电时间。
10.一种制冷器件，其特征在于，所述制冷器件包括如权利要求1至6任意一项所述的热电制冷片控制电路。
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