CN204593938U - 一种半导体制冷器降温仪 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种半导体制冷器降温仪，包括半导体制冷器、控制电路板和散热装置，半导体制冷器与控制电路电连接，半导体制冷器的冷面与被降温的芯片贴合，半导体制冷器的热面与散热装置贴合；控制电路板的电路包括依次连接的温度采集单元、数据处理单元和制冷器控制单元，制冷器控制单元连接半导体制冷器。温度采集单元采集被降温的芯片的温度并发送给数据处理单元。当温度高于启动阈值时，数据处理单元通过制冷器控制单元控制半导体制冷器工作，降低被降温的芯片的温度。本方案可以自动开启和关闭，无需人工干预，适用于给通信设备的关键芯片降温。
Description
技术领域
本实用新型涉及温度控制，尤其是涉及一种用于对通信设备中关键芯片进行降温的半导体制冷器降温仪。
背景技术
随着光通信技术的发展，光通信的设备体积越来越小，关键芯片温度控制要求高也越来越高。由于光通信系统一般在室外工作，工作环境的温度是不恒定的。不同季节，不同地区温差变化大。高温下往往会使器件的性能明显恶化，严重时甚至出现损坏现象，影响系统的正常工作。为了保证其稳定性，可以选用半导体致冷器对通信设备进行降温控制。半导体致冷器具有无噪声、无振动、不需制冷剂、体积小、重量轻等特点，且工作可靠，操作简便，易于进行冷量调节。
中华人民共和国国家知识产权局于2013年01月30日公开了公开号为CN102901265A的专利文献，名称是一种半导体制冷的吸附式装置，其包括制冷机构和待降温密室，制冷机构包括半导体制冷片、第一密封圈、密封塞、连接线、圆环；半导体制冷片有镶嵌结构，第一密封圈的部分镶嵌在半导体制冷片上；圆环通过焊接固定在半导体制冷片侧面，并通过连接线与密封塞连接；第一密封圈上开有一个通气孔，密封塞插入通气孔内，并与第一密封圈紧密配合；待降温密室包括光滑平板、空腔、绝热层；空腔是绝热层与光滑平板共同包围形成的；空腔通过光滑平板与外界产生热交换。此方案无法自动控制半导体制冷片的工作状态，需要人为手动开关，较为不便。
发明内容
本实用新型主要是解决现有技术所存在的对半导体制冷片的控制不够方便的技术问题，提供一种可以根据需要自动开启或关闭的半导体制冷器降温仪。
本实用新型针对上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种半导体制冷器降温仪，包括半导体制冷器、控制电路板和散热装置，所述半导体制冷器与控制电路电连接，所述半导体制冷器的冷面与被降温的芯片贴合，半导体制冷器的热面与散热装置贴合；所述控制电路板的电路包括温度采集单元、数据处理单元和制冷器控制单元，所述温度采集单元电连接数据处理单元，数据处理单元通过制冷器控制单元连接半导体制冷器，温度采集单元还与被降温的芯片连接。
半导体制冷器的工作原理是：当它接通相应值的直流电源后，半导体制冷器冷热面温度就会产生变化，冷面温度下降，热面温度上升，经过一定时间后，形成一个明显的基本稳定的温度差。通信设备关键芯片一般只需要15℃左右降温要求，选用4.5W功率，3A电流的MINI型半导体制冷器 ，温差可以达到30℃，足以满足要求。温度采集单元采集被降温的芯片的温度并发送给数据处理单元。当温度高于启动阈值时，数据处理单元发送信息给制冷器控制单元，制冷器控制单元控制半导体制冷器工作，将冷面的热量传递到热面，然后通过散热装置发散到空气中，从而降低被降温的芯片的温度，达到保护芯片的目的。当被降温芯片的温度低于关闭阈值时，数据处理单元通过制冷器控制单元控制半导体制冷器断电停止工作。本方案可以自动开启和关闭，无需人工干预。
作为优选，所述温度采集单元包括热敏电阻、AD7792芯片、电阻R10、电容C10、电容C11和电容C12，所述热敏电阻跨接在AD7792芯片的5脚和6脚之间，电阻R10跨接在AD7792芯片的9脚和10脚之间，AD7792芯片的4脚和5脚连接，9脚、11脚和6脚连接；电容C10的第一端连接AD7792芯片的14脚，第二端接地；电容C11跨接在AD7792芯片的12脚和13脚之间，电容C12和电容C11并联；AD7792的14脚连接电源VCC，13脚连接电源AVCC，12脚接地，1脚、16脚、15脚和3脚连接数据处理单元。
热敏电阻与被降温的芯片直接接触，采集温度信息并通过AD7792芯片放大、模数转换以后发送到数据处理单元。
作为优选，所述数据处理单元包括ATMEGA8单片机，所述ATMEGA8单片机的30脚、31脚、32脚和1脚连接AD7792芯片，24脚、25脚和26脚连接制冷器控制单元；ATMEGA8单片机的23脚连接发光二极管DS2的正极，发光二极管DS2的负极通过电阻R3接地。
ATMEGA8单片机对温度信息进行判断，如果高于启动阈值则向制冷器控制单元发送启动指令，如果低于关闭阈值则想制冷器控制单元发送关闭指令。发光二极管显示ATMEGA8单片机的工作状态。
作为优选，所述制冷器控制单元包括数模转换器和驱动芯片，所述数模转换器为AD5320芯片，驱动芯片为MAX8520芯片，AD5320芯片的6脚、5脚和4脚连接ATMEGA8单片机，1脚连接MAX8520芯片的10脚；MAX8520芯片的18脚和19脚连接半导体制冷器的两个输入端。
AD5320芯片完成数模转换，MAX8520驱动半导体制冷器的工作。
作为优选，所述散热装置为散热铜板，所述控制电路板通过隔热垫子固定在散热铜板上。
铜板具有良好的导热性能，根据需要可以使用具有散热鳍片的铜板，提高散热能力。
作为优选，所述半导体制冷器的冷面和被降温的芯片之间涂有导热硅脂。
作为优选，所述半导体制冷器的热面和散热铜板之间涂有导热硅脂。
导热硅脂提高了半导体制冷器和芯片、半导体制冷器和散热铜板之间的导热能力。
本实用新型带来的有益效果是，体积小，响应快，效率高，可靠性强，可以自动控制半导体制冷片的工作状态，节省人力和能源。
附图说明
图1是本实用新型的一种安装结构示意图；
图2是本实用新型的一种温度采集单元电路图；
图3是本实用新型的一种数据处理单元电路图；
图4是本实用新型的一种制冷器控制单元电路图；
图中：1、半导体制冷器，2、散热铜板，3、隔热垫子，4、控制电路板。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。
实施例：本实施例的一种半导体制冷器降温仪，如图1所示，包括半导体制冷器1、控制电路板4和散热装置，半导体制冷器与控制电路电连接，所述半导体制冷器的冷面与被降温的芯片贴合，半导体制冷器的热面与散热装置贴合；所述控制电路板的电路包括温度采集单元、数据处理单元和制冷器控制单元，所述温度采集单元电连接数据处理单元，数据处理单元通过制冷器控制单元连接半导体制冷器，温度采集单元还与被降温的芯片连接。散热装置为散热铜板2，控制电路板通过隔热垫子3固定在散热铜板上。
如图2所示，温度采集单元包括热敏电阻、AD7792芯片、电阻R10、电容C10、电容C11和电容C12，所述热敏电阻跨接在AD7792芯片的5脚和6脚之间，电阻R10跨接在AD7792芯片的9脚和10脚之间，AD7792芯片的4脚和5脚连接，9脚、11脚和6脚连接；电容C10的第一端连接AD7792芯片的14脚，第二端接地；电容C11跨接在AD7792芯片的12脚和13脚之间，电容C12和电容C11并联；AD7792的14脚连接电源VCC，13脚连接电源AVCC，12脚接地，1脚、16脚、15脚和3脚连接数据处理单元。
如图3所示，数据处理单元包括ATMEGA8单片机，所述ATMEGA8单片机的30脚、31脚、32脚和1脚连接AD7792芯片，24脚、25脚和26脚连接制冷器控制单元；ATMEGA8单片机的23脚连接发光二极管DS2的正极，发光二极管DS2的负极通过电阻R3接地。
如图4所示，制冷器控制单元包括数模转换器和驱动芯片，所述数模转换器为AD5320芯片，驱动芯片为MAX8520芯片，AD5320芯片的6脚、5脚和4脚连接ATMEGA8单片机，1脚连接MAX8520芯片的10脚；MAX8520芯片的18脚和19脚连接半导体制冷器的两个输入端。
半导体制冷器的冷面和被降温的芯片之间以及半导体制冷器的热面和散热铜板之间都涂有导热硅脂。
ATMEGA8单片机上还连接有用于设置目标温度的按键。用户通过按钮设置目标温度，一般通信设备关键芯片不能超过70度，所以选择70度。通信设备关键芯片开始工作后，温度上升，当芯片温度小于70度时，降温仪不起作用，当芯片温度大于70度时，控制板输出电流给致冷器，对芯片实施降温，最大可实现30℃的降温效果。温度控制精度达到0.5℃。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管本文较多地使用了半导体制冷器、数据处理单元等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本实用新型的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本实用新型精神相违背的。
Claims (7)
1.一种半导体制冷器降温仪，其特征在于，包括半导体制冷器、控制电路板和散热装置，所述半导体制冷器与控制电路电连接，所述半导体制冷器的冷面与被降温的芯片贴合，半导体制冷器的热面与散热装置贴合；所述控制电路板的电路包括温度采集单元、数据处理单元和制冷器控制单元，所述温度采集单元电连接数据处理单元，数据处理单元通过制冷器控制单元连接半导体制冷器，温度采集单元还与被降温的芯片连接。
2.根据权利要求1所述的一种半导体制冷器降温仪，其特征在于，所述温度采集单元包括热敏电阻、AD7792芯片、电阻R10、电容C10、电容C11和电容C12，所述热敏电阻跨接在AD7792芯片的5脚和6脚之间，电阻R10跨接在AD7792芯片的9脚和10脚之间，AD7792芯片的4脚和5脚连接，9脚、11脚和6脚连接；电容C10的第一端连接AD7792芯片的14脚，第二端接地；电容C11跨接在AD7792芯片的12脚和13脚之间，电容C12和电容C11并联；AD7792的14脚连接电源VCC，13脚连接电源AVCC，12脚接地，1脚、16脚、15脚和3脚连接数据处理单元。
3.根据权利要求2所述的一种半导体制冷器降温仪，其特征在于，所述数据处理单元包括ATMEGA8单片机，所述ATMEGA8单片机的30脚、31脚、32脚和1脚连接AD7792芯片，24脚、25脚和26脚连接制冷器控制单元；ATMEGA8单片机的23脚连接发光二极管DS2的正极，发光二极管DS2的负极通过电阻R3接地。
4.根据权利要求3所述的一种半导体制冷器降温仪，其特征在于，所述制冷器控制单元包括数模转换器和驱动芯片，所述数模转换器为AD5320芯片，驱动芯片为MAX8520芯片，AD5320芯片的6脚、5脚和4脚连接ATMEGA8单片机，1脚连接MAX8520芯片的10脚；MAX8520芯片的18脚和19脚连接半导体制冷器的两个输入端。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的一种半导体制冷器降温仪，其特征在于，所述散热装置为散热铜板，所述控制电路板通过隔热垫子固定在散热铜板上。
6.根据权利要求5所述的一种半导体制冷器降温仪，其特征在于，所述半导体制冷器的冷面和被降温的芯片之间涂有导热硅脂。
7.根据权利要求6所述的一种半导体制冷器降温仪，其特征在于，所述半导体制冷器的热面和散热铜板之间涂有导热硅脂。
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