CN203224796U

CN203224796U - 半导体激光管温度控制电路

Info

Publication number: CN203224796U
Application number: CN 201320269699
Authority: CN
Inventors: 张永臣; 孙忠周; 史振国; 刘瑜
Original assignee: Weihai Beiyang Electric Group Co Ltd
Current assignee: Weihai Beiyang Electric Group Co Ltd
Priority date: 2013-05-17
Filing date: 2013-05-17
Publication date: 2013-10-02
Anticipated expiration: 2023-05-17

Abstract

本实用新型涉及光纤传感技术领域，具体地说是一种能够保证半导体激光管温度稳定、防止其中心波长发生偏移的半导体激光管温度控制电路，其特征在于温度采集电路与TEC制冷片、半导体激光管封装在一起，温度采集电路的输出端与脉冲控制电路相连接，脉冲控制电路的输出端与脉冲发生电路相连接，脉冲发生电路的输出端与MOS管驱动电路相连接，MOS管驱动电路的输出端与TEC驱动电路相连接，TEC驱动电路的输出端与TEC制冷片相连接，本实用新型与现有技术相比，具有结构合理、工作可靠、成本低等显著的优点。

Description

半导体激光管温度控制电路

技术领域

本实用新型涉及光纤传感技术领域，具体地说是一种能够保证半导体激光管温度稳定、防止其中心波长发生偏移的半导体激光管温度控制电路。

背景技术

20世纪80年代以来，光纤传感技术在发达国家得到了迅速的发展，各种光纤传感器以其独特的优势广泛应用于工业、国防、航空航天、交通运输等领域。从20世纪70年代末，我国开始从事这方面的研究，目前国内已经在光纤测温传感和测应力传感领域取得了很大进步，并且已经产品化进入市场。

近年来分布式光纤传感技术在国内发展迅速，分布式光纤传感产品在煤矿、隧道、油品和危险品仓库、石油石化等领域有着广泛的应用，分布式光纤传感系统都包含一个光源，目前常用的光源分为半导体激光器源和光纤激光器源。无论使用半导体激光器还是使用光纤激光器都需要使用半导体激光管，而半导体激光管的中心波长受温度影响较大，为了保证系统中心波长的稳定必须保证激光管温度的稳定。

目前稳定半导体激光管温度的方法都是使用集成温控芯片控制TEC制冷器的方式实现，但由于集成温控芯片的成本居高不下，导致光纤传感厂家在激光管温控上花费较高的费用。

发明内容

本实用新型针对现有技术中存在的缺点和不足，提出了一种结构合理、成本低廉、工作可靠，能够控制温度，进而提高激光管中心波长的稳定性的半导体激光管温度控制电路。

本实用新型可以通过以下措施达到：

一种半导体激光管温度控制电路，包括脉冲发生电路、脉冲控制电路、MOS管驱动电路、TEC驱动电路以及温度采集电路，其特征在于温度采集电路与TEC制冷片、半导体激光管封装在一起，温度采集电路的输出端与脉冲控制电路相连接，脉冲控制电路的输出端与脉冲发生电路相连接，脉冲发生电路的输出端与MOS管驱动电路相连接，MOS管驱动电路的输出端与TEC驱动电路相连接，TEC驱动电路的输出端与TEC制冷片相连接。

本实用新型中所述的脉冲控制电路由比较器U1、分压电阻R1、分压电阻R2组成，其中温度采集电路所采集的信号经电阻R3送入比较器U1的反向输入端，分压电阻R1的一端与比较器U1的正向输入端相连接，另一端接高电平Vcc，分压电阻R2的一端与比较器U1的正向输入端相连接，另一端接地，其中分压电阻R1为可调电阻，用于实现比较器U1正向输入端电压的调节，从而实现设定激光管温控温度的目的。

本实用新型中所述的脉冲发生电路主要由555芯片U1、反相器U2、电子开关芯片U3和部分阻容件组成，其中555定时器芯片设计为多谐振荡器，通过改变分别与555芯片U1的相应管脚相连接的电阻R1、电阻R2、电容C1、电容C2的值可以调节多谐振荡器的输出频率和占空比，555芯片U1输出端与反相器U2的输入端相连接，输入信号经反相器U2反向处理后送入电子开关芯片U3，同时555芯片U1的输出信号也送入电子开关芯片U3，脉冲控制信号以及过流保护信号也通过电子开关芯片U3相应的信号输入管脚被送入电子开关芯片U3，U3的输出信号在脉冲控制信号以及过压保护信号的影响下，要么与U1的输出信号一致，要么与U2的输出信号一致。

本实用新型中的MOS管驱动电路主要由反相器U1、驱动芯片U2组成，其中脉冲信号经反相器U1输出4路信号分别为P+、P-、N+、N-，其中P+、N+与输入信号同向，P-、N-与输入信号反向，P+、P-、N+、N-信号经驱动芯片U2后分别输出为PVA、NVA、PVB、NVB，MOS管驱动电路输出可直接驱动MOS管。

本实用新型中的TEC驱动电路主要由P沟道MOS管T1、T3，N沟道MOS管T2、T4，比较器U1和部分阻容件，在使用时，T1、T4与T2、T3分时导通工作，当T1、T4导通工作时T2、T3截止，此时TEC电流从L1流向L2，当T2、T3导通工作时T1、T4截止，此时TEC电流从L2流向L1，通过控制电流流向可以控制TEC制热还是制冷。电阻R1用来检测TEC工作电流大小，当TEC电流超过设定值时U1输出高电平，该信号送给脉冲发生电路调节脉冲输出占空比限制TEC电流。

本实用新型与现有技术相比，使用分立的通用芯片实现集成温控芯片的目的，使温控电路的成本由原来的300元降低为150元，具有结构合理、工作可靠、成本低等显著的优点。

附图说明：

附图1是本实用新型的结构示意图。

附图2是本实用新型中控制电路的一种结构示意图。

附图3是本实用新型中脉冲发生电路的一种结构示意图。

附图4是本实用新型中MOS管驱动电路的一种结构示意图。

附图5是本实用新型中TEC驱动电路的一种结构示意图。

附图标记：脉冲控制电路1、脉冲发生电路2、MOS管驱动电路3、TEC驱动电路4、温度采集电路5、半导体激光管6、TEC制冷片7。

具体实施方式：

下面结合附图，对本实用新型作进一步的说明。

如附图1所示，本实用新型提出了一种半导体激光管温度控制电路，包括脉冲发生电路2、脉冲控制电路1、MOS管驱动电路3、TEC驱动电路4以及温度采集电路5，其特征在于温度采集电路5与TEC制冷片7、半导体激光管6封装在一起，温度采集电路5的输出端与脉冲控制电路1相连接，脉冲控制电路1的输出端与脉冲发生电路2相连接，脉冲发生电路2的输出端与MOS管驱动电路3相连接，MOS管驱动电路3的输出端与TEC驱动电路4相连接，TEC驱动电路4的输出端与TEC制冷片7相连接；

使用时温度采集电路5将采集的温度信号送给脉冲控制电路1,脉冲控制电路1完成温度信号与设定温度的信号比较，比较的结果送给脉冲发生电路2，脉冲发生电路2内部有一个脉冲发生器，脉冲发生电路2输出的脉冲频率是固定的，占空比受脉冲控制电路1输出和过流保护信号共同决定，脉冲发生电路2输出的脉冲送给MOS管驱动电路3,MOS管驱动电路3将输入的单路脉冲信号进行反向和分路，实现4路脉冲信号输出，4路脉冲信号驱动TEC驱动电路4，TEC驱动电路4驱动TEC制冷器7进行制冷，最终完成对半导体激光管6的温度控制。

如附图2所示，本发明中所述脉冲控制电路由比较器U1、分压电阻R1和R2组成，在使用时，通过调节可调电阻R1可以调节比较器正向输入端的电压，R1的作用为设定激光管的温控温度，温度信号经电阻R3送给比较器反向输入端，比较器对比温度信号与设定电压输出高电平或者低电平，并将输出信号送给脉冲发生电路。

如附图3所示，本发明中的脉冲发生电路主要555芯片U1、反相器U2、电子开关芯片U3和部分阻容件组成，其中555定时器芯片设计为多谐振荡器，改变R1、R2、C1、C2的值可以调节多谐振荡器的输出频率和占空比。U1输出为Q1，Q1经U2反向输出Q2，Q1、Q2送给U3，U3的输出信号Q要么与Q1一致要么与Q2一致，其受脉冲控制输入和过压保护输入决定。

如附图4所示，本发明的MOS管驱动电路主要由反相器U1、驱动芯片U2组成，其中脉冲信号经U1输出4路信号分别为P+、P-、N+、N-，其中P+、N+与输入信号同向，P-、N-与输入信号反向，P+、P-、N+、N-信号经U2后分别输出为PVA、NVA、PVB、NVB，MOS管驱动电路输出可直接驱动MOS管。

如附图5所示，本发明的TEC驱动电路主要由P沟道MOS管T1、T3，N沟道MOS管T2、T4，比较器U1和部分阻容件，在使用时，T1、T4与T2、T3分时导通工作，当T1、T4导通工作时T2、T3截止，此时TEC电流从L1流向L2，当T2、T3导通工作时T1、T4截止，此时TEC电流从L2流向L1，通过控制电流流向可以控制TEC制热还是制冷。电阻R1用来检测TEC工作电流大小，当TEC电流超过设定值时U1输出高电平，该信号送给脉冲发生电路调节脉冲输出占空比限制TEC电流。

Claims

1.一种半导体激光管温度控制电路，包括脉冲发生电路、脉冲控制电路、MOS管驱动电路、TEC驱动电路以及温度采集电路，其特征在于温度采集电路与TEC制冷片、半导体激光管封装在一起，温度采集电路的输出端与脉冲控制电路相连接，脉冲控制电路的输出端与脉冲发生电路相连接，脉冲发生电路的输出端与MOS管驱动电路相连接，MOS管驱动电路的输出端与TEC驱动电路相连接，TEC驱动电路的输出端与TEC制冷片相连接。

2.根据权利要求1所述的一种半导体激光管温度控制电路，其特征在于所述的脉冲控制电路由比较器U1、分压电阻R1、分压电阻R2组成，其中温度采集电路所采集的信号经电阻R3送入比较器U1的反向输入端，分压电阻R1的一端与比较器U1的正向输入端相连接，另一端接高电平Vcc，分压电阻R2的一端与比较器U1的正向输入端相连接，另一端接地，其中分压电阻R1为可调电阻。

3.根据权利要求1所述的一种半导体激光管温度控制电路，其特征在于所述的脉冲发生电路包括555芯片U1、反相器U2、电子开关芯片U3，其中555定时器芯片为多谐振荡器，555芯片U1输出端与反相器U2的输入端相连接，输入信号经反相器U2反向处理后送入电子开关芯片U3， 555芯片U1的输出信号也送入电子开关芯片U3，脉冲控制信号以及过流保护信号也通过电子开关芯片U3相应的信号输入管脚被送入电子开关芯片U3。