CN218240745U - 高压tec驱动电路及高压tec驱动装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种高压TEC驱动电路及高压TEC驱动装置，装置包括温度采集模块、PID补偿模块以及驱动电压调制模块；所述温度采集模块的输出端与所述PID补偿模块的输入端连接，所述PID补偿模块的输出端与所述驱动电压调制模块的输入端连接，所述驱动电压调制模块的输出端与TEC连接，所述TEC与所述温度采集模块的输入端连接。通过硬件模块来模拟PID算法，使得无需进行模拟量与数字量的转换，因此无需进行复杂建模，同时由于PID算法通过硬件实现，不涉及数字处理的延迟，使得能够极大地提高系统响应速度，实现更为稳定的TEC控制。

Description

高压TEC驱动电路及高压TEC驱动装置

技术领域

本实用新型涉及TEC控制领域，尤其涉及一种高压TEC驱动电路及高压TEC驱动装置。

背景技术

现有的低压TEC的驱动方案较为成熟，但是在温控目标热耗较大时，需要通过高压、大功率的TEC级联方案；然而现有的高压TEC(Thermo Electric Cooler，半导体制冷器)温控系统的驱动电路主要采用了数字方式实现PID(Proportion Integral Differential，比例积分微分)控制；在这种实现方法中，需要将温度采集部分的温度模拟量转换为数字电路可运算的数字量，然后通过数字量控制半桥电路驱动大电流TEC。这种数字电路实现方法主要有以下缺点：1.需要对数字输入输出两端以及反馈环路进行相对精准的建模；2.温控PID环路进入稳态时，温控目标实际的温度值与系统想实现的温度值之间存在较大偏差；3.控制目标出现热传递量突变时，温控系统不能实现快速的响应，极有可能使温控目标的温度在目标值上下存在较大的抖动。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提出一种高压TEC驱动电路及高压TEC驱动装置，旨在解决现有技术通过数字方式实现PID算法导致控制困难的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供一种高压TEC驱动电路，所述电路包括温度采集模块、PID补偿模块以及驱动电压调制模块；所述温度采集模块的输出端与所述PID补偿模块的输入端连接，所述PID补偿模块的输出端与所述驱动电压调制模块的输入端连接，所述驱动电压调制模块的输出端与TEC连接，所述TEC与所述温度采集模块的输入端连接；

所述PID补偿模块包括第一运放、参考电压单元以及PID补偿单元；所述第一运放的同相输入端与所述参考电压单元连接，所述第一运放的反相输入端、输出端与所述PID补偿单元输出端连接，所述PID补偿单元的输入端作为所述PID补偿模块的输入端，所述第一运放的输出端作为所述PID补偿模块的输出端。

可选地，所述PID补偿单元包括第一电阻、第二电阻、第一电容以及第二电容；其中：

所述第一电阻连接在所述温度采集模块与所述第一运放的反相输入端之间，所述第一电容与所述第一电阻并联，所述第二电阻与所述第二电容串联在所述第一运放的反相输入端与所述第一运放的输出端之间。

可选地，所述驱动电压调制模块包括低压信号生成单元、隔离驱动单元以及功率输出单元；其中：

所述低压信号生成单元的输入端与所述PID补偿模块的输出端连接，设置为将低压线性放大信号与低压PWM信号发送至所述隔离驱动单元；

所述隔离驱动单元的输入端与所述低压信号生成单元的输出端连接，设置为将根据所述低压线性放大信号与低压PWM信号生成的高压驱动信号发送至所述功率输出单元；

所述功率输出单元的控制端与所述隔离驱动单元的输出端连接，设置为根据所述高压驱动信号发送所述控制信号至所述TEC。

可选地，所述低压信号生成单元包括线性放大子单元以及PWM调制子单元；所述线性放大子单元的输入端以及所述PWM调制子单元的输入端与所述PID补偿模块的输出端连接，所述线性放大子单元的输出端作为所述低压信号生成单元的第一输出端，所述PWM调制子单元的输出端作为所述低压信号生成单元的第二输出端。

可选地，所述低压信号生成单元还包括放大子单元，所述线性放大子单元以及所述PWM调制子单元通过所述放大子单元与所述PID补偿模块连接，所述放大子单元包括第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻以及第二运放；其中：

所述第三电阻的第一端与所述PID补偿模块连接，所述第三电阻的第二端与所述的第二运放的同相输入端连接，所述第二运放的同相输入端还通过所述第四电阻与所述参考电压单元连接，所述第二运放的反相输入端通过所述第五电阻与所述参考电压单元连接，所述第二运放反相输入端还通过所述第六电阻与所述第二运放的输出端连接，所述第二运放的输出端分别与所述线性放大子单元的输入端以及所述PWM调制子单元的输入端连接。

可选地，所述线性放大子单元包括第三运放、第七电阻；其中：

所述第三运放的输出端作为所述线性放大子单元的输出端，所述第三运放的同相输入端与所述参考电压单元连接，所述第三运放的反相输入端通过所述第七电阻与所述放大子单元连接。

可选地，所述低压信号生成单元还包括反馈子单元，所述反馈子单元包括第七运放、第十三电阻、第十四电阻以及第十六电阻；其中：

所述第七运放的同相输入端通过所述第十三电阻与所述TEC的第二端连接，所述第七运放的同相输入端还通过所述第十四电阻接地，所述第七运放的反相输入端与所述第七运放的输出端连接，所述第七运放的输出端还通过所述第十六电阻与所述第三运放的反向输入端连接。

可选地，所述PWM调制子单元包括第四运放、第五运放、晶振、第八电阻、第九电阻；其中：

所述第四运放的同相输入端通过所述第八电阻与所述放大子单元连接，所述第四运放的反相输入端通过所述第九电阻与所述参考电压单元连接，第四运放的输出端与所述第五运放的同相输入端连接，所述第五运放的反相输入端与所述晶振连接，所述第五运放的输出端作为所述PWM调制子单元的输出端。

可选地，所述低压信号生成单元还包括反馈子单元，所述反馈子单元包括第六运放、第七运放、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻、第十五电阻以及第十六电阻；其中：

所述第六运放的同相输入端通过所述第十电阻与所述TEC的第一端连接，所述第六运放的同相输入端还通过所述第十一电阻接地，所述第六运放的反相输入端与所述第六运放的输出端连接，所述第六运放的输出端通过所述第十二电阻与所述第四运放的反相输入端连接；

所述第七运放的同相输入端通过所述第十三电阻与所述TEC的第二端连接，所述第七运放的同相输入端还通过所述第十四电阻接地，所述第七运放的反相输入端与所述第七运放的输出端连接，所述第七运放的输出端通过所述第十五电阻与所述第四运放的同相输入端连接。

可选地，所述隔离驱动单元包括数字逻辑子单元、第一隔离驱动子单元以及第二隔离驱动子单元；

所述数字逻辑子单元的输入端作为所述隔离驱动单元的输入端，所述数字逻辑子单元的第一输出端与所述第一隔离驱动子单元的输入端连接，所述数字逻辑子单元的第二输出端与所述第二隔离驱动子单元的输入端连接，所述第一隔离驱动子单元的输出端与所述第二隔离驱动子单元的输出端分别作为所述隔离驱动单元的输出端。

可选地，所述功率输出单元包括第一半桥、第二半桥、第一电感以及第三电容；其中：

所述第一隔离驱动子单元的第一输出端与所述第一半桥的第一控制端连接，所述第一隔离驱动子单元的第二输出端与所述第一半桥的第二控制端连接，所述第一半桥的输出端与所述第一电感的第一端连接，所述第一电感的第二端与所述TEC的第一端连接，所述第一电感的第二端还通过所述第三电容接地；

所述第二隔离驱动子单元的第一输出端与所述第二半桥的第一控制端连接，所述第二隔离驱动子单元的第二输出端与所述第二半桥的第二控制端连接，所述第二半桥的输出端与所述TEC的第二端连接。

可选地，所述温度采集模块包括第八运放、热敏电阻、第十七电阻、第十八电阻以及第十九电阻；其中：

所述第八运放的同相输入端与所述参考电压单元连接，所述第八运放的反相输入端通过所述第十七电阻与所述参考电压单元连接，所述第八运放的反相输入端还依次通过所述热敏电阻以及所述第十八电阻接地，所述第八运放的反相输入端还通过所述第十九电阻与所述第八运放的输出端连接，所述第八运放的输出端作为所述温度采集模块的输出端。

此外，为实现上述目的，本实用新型还提供一种高压TEC驱动装置，所述高压TEC驱动装置包括壳体和设置于所述壳体内的高压TEC驱动电路，所述高压TEC驱动电路被配置为如上所述的高压TEC驱动电路。

本实用新型提出的一种高压TEC驱动电路及高压TEC驱动装置，通过硬件模块来模拟PID算法，使得无需进行模拟量与数字量的转换，因此无需进行复杂建模，同时由于PID算法通过硬件实现，不涉及数字处理的延迟，使得能够极大地提高系统响应速度，实现更为稳定的TEC控制。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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为本实用新型高压TEC驱动电路一实施例的功能模块图；

图2为本实用新型高压TEC驱动电路PID补偿单元的结构示意图；

图3为本实用新型高压TEC驱动电路的整体模块图；

图4为本实用新型高压TEC驱动电路的整体结构图；

图5为本实用新型高压TEC驱动电路中高压驱动信号的示意图。

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				100	温度采集模块	OP1～OP8	第一运放～第八运放
200	PID补偿模块	R1～R19	第一电阻～第十九电阻
				210	参考电压单元	Rth	热敏电阻
220	PID补偿单元	L1	第一电感
				300	驱动电压调制模块	C1～C3	第一电容～第三电容
310	低压信号生成单元	OSC	晶振
				311	放大子单元	H1～H2	第一半桥～第二半桥
312	线性放大子单元	320	隔离驱动单元
				313	PWM调制子单元	330	功率输出单元
314	反馈子单元

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，本实用新型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，在本实用新型中涉及“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认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

本实用新型提供一种高压TEC驱动电路，应用于高压TEC驱动装置中，请参见图1，图1为本实用新型高压TEC驱动电路一实施例的功能模块图。在该实施例中，所述电路包括温度采集模块100、PID补偿模块200以及驱动电压调制模块300；所述温度采集模块100的输出端与所述PID补偿模块200的输入端连接，所述PID补偿模块200的输出端与所述驱动电压调制模块300的输入端连接，所述驱动电压调制模块300的输出端与TEC连接，所述TEC与所述温度采集模块100的输入端连接；

所述PID补偿模块200包括第一运放OP1、参考电压单元210以及PID补偿单元220；所述第一运放OP1的同相输入端与所述参考电压单元210连接，所述第一运放OP1的反相输入端、输出端与所述PID补偿单元220输出端连接，所述PID补偿单元220的输入端作为所述PID补偿模块200的输入端，所述第一运放OP1的输出端作为所述PID补偿模块200的输出端；

参考电压单元210用以输出目标温度电压以及预设参考电压等预设的电压值；参考电压单元210可以包括MCU和数模转换器，通过MCU设置数字电压值，在通过数模转换器将数字电压值转换为模拟电压，参考电压单元210包括多个输出端用以输出不同的预设的电压值。

所述温度采集模块100，用于对所述TEC的当前温度进行检测，并根据所述当前温度生成的温度检测信号发送至所述PID补偿模块200；

温度采集模块100用以采集TEC的温度，可以理解的是，温度采集模块100可以采用不同的温度检测器件进行温度采集，如热敏电阻Rth、热电偶等；在将温度采集器件设置在TEC附近能准确检测到TEC温度的位置；温度检测信号是与当前温度对应的电信号，本实施例及后续实施例以电压信号为例进行说明；

所述PID补偿模块200，用于通过所述PID补偿单元220对所述温度检测信号进行PID补偿，通过所述第一运放OP1比较所述温度检测信号与所述参考电压单元210发送的目标温度电压得到调节信号，并将所述调节信号发送至所述驱动电压调制模块300；

PID补偿模块200对温度检测信号分别进行比例、积分、微分调节，并与目标温度电压进行比较，通过温度检测信号与目标温度电压之间的差异生成调节信号；目标温度电压是至在TEC达到目标温度时温度检测信号应当达到的电压值；具体目标温度电压的数值可以基于实际应用场景进行设置。

所述驱动电压调制模块300，用于根据所述调节信号输出对应的控制信号至所述TEC。

控制信号是指是对TEC所在电路中的信号进行控制，具体地，包括对TEC的电流方向以及大小进行控制，电流方向决定TEC的热量传递方向，大小确定TEC的热量传递速率。

本实施例通过硬件模块来模拟PID算法，使得无需进行模拟量与数字量的转换，因此无需进行复杂建模，同时由于PID算法通过硬件实现，不涉及数字处理的延迟，使得能够极大地提高系统响应速度，实现更为稳定的TEC控制。

进一步地，参见图2，所述PID补偿单元220包括第一电阻R1、第二电阻R2、第一电容C1以及第二电容C2；其中：

所述第一电阻R1连接在所述温度采集模块100与所述第一运放OP1的反相输入端之间，所述第一电容C1与所述第一电阻R1并联，所述第二电阻R2与所述第二电容C2串联在所述第一运放OP1的反相输入端与所述第一运放OP1的输出端之间。

第一电阻R1与第一电容C1构成积分运算网络，第一电容C1与第二电阻R2构成微分运算网络，第一电阻R1、第二电阻R2、第一电容C1以及第二电容C2共同构成比例运算网络；第一运放OP1输出基于度检测信号与目标温度电压的误差的调节信号，比例运算网络对误差进行直接进行偏差减少调节，积分运算网络能够针对误差持续的时间进行调节，误差持续时间越长，反馈越大，微分运算网络能够针对误差的变化率进行调节，误差变化率越大，反馈越大。

进一步地，参见图3，所述驱动电压调制模块300包括低压信号生成单元310、隔离驱动单元320以及功率输出单元330；其中：

所述低压信号生成单元310的输入端与所述PID补偿模块200的输出端连接，设置为将低压线性放大信号与低压PWM信号发送至所述隔离驱动单元320；

所述隔离驱动单元320的输入端与所述低压信号生成单元310的输出端连接，设置为将根据所述低压线性放大信号与低压PWM信号生成的高压驱动信号发送至所述功率输出单元330；

所述功率输出单元330的控制端与所述隔离驱动单元320的输出端连接，设置为根据所述高压驱动信号发送所述控制信号至所述TEC。

现有的TEC驱动电路之所以需要采用数字PID控制的原因是通过数字信号能够直接应用成熟的高压驱动芯片，实现对TEC的高压控制；为了在模拟PID控制的场景下同样实现对TEC的高压控制，本实施例设置了由低压信号生成单元310、隔离驱动单元320以及功率输出单元330组成的驱动电压调制模块300。

低压信号生成单元310对调节信号进行分离得到低压线性放大信号与低压PWM信号，低压线性放大信号主要用以表征TEC的电流方向，而低压PWM信号则用以表征TEC的电流大小，具体表现为对PID补偿模块200输出的调节电压的等比例跟随。

隔离驱动单元320之前的电路为低压电路，而功率输出单元330以及TEC为高压电路，因此，需要将之前的低压信号转换为高压信号以实现对功率输出单元330以及TEC的控制；

功率输出单元330实质根据高压驱动信号发送控制信号至TEC，控制信号具体表现为TEC的电流方向与大小。

进一步地，后续一并参见图4，所述低压信号生成单元310包括线性放大子单元312以及PWM调制子单元313；所述线性放大子单元312的输入端以及所述PWM调制子单元313的输入端与所述PID补偿模块200的输出端连接，所述线性放大子单元312的输出端作为所述低压信号生成单元310的第一输出端，所述PWM调制子单元313的输出端作为所述低压信号生成单元310的第二输出端；

所述线性放大子单元312，用于根据所述调节信号生成所述低压线性放大信号，并将所述低压线性放大信号发送至所述隔离驱动单元320；

所述PWM调制子单元313，用于根据所述调节信号生成所述低压PWM信号，并将所述低压PWM信号发送至所述隔离驱动单元320。

进一步地，所述低压信号生成单元310还包括放大子单元311，所述线性放大子单元312以及所述PWM调制子单元313通过所述放大子单元311与所述PID补偿模块200连接，所述放大子单元311包括第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6以及第二运放OP2；其中：

所述第三电阻R3的第一端与所述PID补偿模块200连接，所述第三电阻R3的第二端与所述的第二运放OP2的同相输入端连接，所述第二运放OP2的同相输入端还通过所述第四电阻R4与所述参考电压单元210连接，所述第二运放OP2的反相输入端通过所述第五电阻R5与所述参考电压单元210连接，所述第二运放OP2反相输入端还通过所述第六电阻R6与所述第二运放OP2的输出端连接，所述第二运放OP2的输出端分别与所述线性放大子单元312的输入端以及所述PWM调制子单元313的输入端连接；其中：

所述放大子单元311，用于基于所述参考电压单元210发送的预设参考电压对所述调节信号进行校正放大后得到放大信号，并将所述低压放大信号分别发送至所述线性放大子单元312以及PWM调制子单元313；

本实施例中，参考电压单元210发送至第四电阻R4的预设参考电压为V_ref；参考电压单元210发送至第五电阻R5的预设参考电压为V_ref/2；需要说明的是，具体的放大比例可以基于实际应用场景以及需要进行设置。

所述线性放大子单元312包括第三运放OP3、第七电阻R7；其中：

所述第三运放OP3的输出端作为所述线性放大子单元312的输出端，所述第三运放OP3的同相输入端与所述参考电压单元210连接，所述第三运放OP3的反相输入端通过所述第七电阻R7与所述放大子单元311连接。

低压放大信号经由第七电阻R7输入到第三运放OP3的反相输入端，第三运放OP3通过比较同相输入端的预设参考电压V_ref与低压放大信号输出低压线性放大信号，低压线性放大信号只呈现第三运放OP3的供电电压值或地两种状态；两种状态分别代表TEC的电流的两种流向。

所述PWM调制子单元313包括第四运放OP4、第五运放OP5、晶振OSC、第八电阻R8、第九电阻R9；其中：

所述第四运放OP4的同相输入端通过所述第八电阻R8与所述放大子单元311连接，所述第四运放OP4的反相输入端通过所述第九电阻R9与所述参考电压单元210连接，第四运放OP4的输出端与所述第五运放OP5的同相输入端连接，所述第五运放OP5的反相输入端与所述晶振OSC连接，所述第五运放OP5的输出端作为所述PWM调制子单元313的输出端。

低压放大信号经过第八电阻R8流入第四运放OP4的同相输入端，第四运放OP4通过比较低压放大信号与预设参考电压V_ref对对应电流方向的PWM调压需求进行校正，并将校正后的电压发送至第五运放OP5；第五运放OP5根据校正后的电压以及晶振OSC产生的固定频率信号调制得到PWM信号，并将PWM信号发送至隔离驱动单元320。

进一步地，所述低压信号生成单元310还包括反馈子单元314，所述反馈子单元314包括第六运放OP6、第七运放OP7、第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第十五电阻R15以及第十六电阻R16；其中：

所述第六运放OP6的同相输入端通过所述第十电阻R10与所述TEC的第一端连接，所述第六运放OP6的同相输入端还通过所述第十一电阻R11接地，所述第六运放OP6的反相输入端与所述第六运放OP6的输出端连接，所述第六运放OP6的输出端通过所述第十二电阻R12与所述第四运放OP4的反相输入端连接；

所述第七运放OP7的同相输入端通过所述第十三电阻R13与所述TEC的第二端连接，所述第七运放OP7的同相输入端还通过所述第十四电阻R14接地，所述第七运放OP7的反相输入端与所述第七运放OP7的输出端连接，所述第七运放OP7的输出端通过所述第十五电阻R15与所述第四运放OP4的同相输入端连接，所述第七运放OP7的输出端还通过所述第十六电阻R16与所述第三运放OP3的反向输入端连接。

本实施例中引入负反馈机制，通过第十电阻R10与第十一电阻R11对TEC的第一端电压进行降压采样得到反馈电压，并通过第六运放OP6构成的电压跟随器输出至第四运放OP4的反相输入端，以使第四运放OP4根据预设参考电压以及反馈电压对低压放大信号进行校正；通过第十三电阻R13与第十四电阻R14对TEC的第二端电压进行降压采样得到反馈电压，并通过第七运放OP7构成的电压跟随器分别输出至第四运放OP4的同相输入端以及第三运放OP3的反向输入端，以使第四运放OP4根据预设参考电压以及反馈电压对低压放大信号进行校正。

需要说明的是，对TEC的第一端电压与第二段电压需进行等比例降压，本实施例中存在R10/(R10+R11)＝R13/(R13+R14)＝V1/V2，其中，V1为低压电路供电，一般为+5V，V2为高压电路供电，一般为+12～20V，具体的V1和V2的值可以根据实际TEC驱动需求设置。

进一步地，所述隔离驱动单元320包括数字逻辑子单元、第一隔离驱动子单元以及第二隔离驱动子单元；其中：

所述数字逻辑子单元的输入端作为所述隔离驱动单元320的输入端，所述数字逻辑子单元的第一输出端与所述第一隔离驱动子单元的输入端连接，所述数字逻辑子单元的第二输出端与所述第二隔离驱动子单元的输入端连接，所述第一隔离驱动子单元的输出端与所述第二隔离驱动子单元的输出端分别作为所述隔离驱动单元320的输出端。

数字逻辑子单元对接收到的低压线性放大信号以及低压PWM信号进行处理生成针对功率输出单元330的低压驱动信号；隔离驱动子单元用以生成与数字逻辑子单元输出的低压驱动信号对应的高压驱动信号，以通过高压驱动信号对功率输出单元330进行驱动。需要说明的是，数字逻辑子单元与隔离驱动子单元可以根据实际需要选择对应的现有芯片实现，如infineon公司的2EDi系列芯片。

所述功率输出单元330包括第一半桥H1、第二半桥H2、第一电感L1以及第三电容C3；

所述第一半桥H1的第一控制端与所述第一隔离驱动子单元的第一输出端连接，所述第一半桥H1的第二控制端与所述第一隔离驱动子单元的第二输出端连接，所述第一电感L1的第一端与所述第一半桥H1的输出端连接，所述第一电感L1的第二端与所述TEC的第一端连接，所述第一电感L1的第二端还通过所述第三电容C3接地；

第一电感L1与第三电容C3用以执行滤波操作以去除控制信号中的交流量，保留直流调制电平接入到TEC。

所述第二半桥H2的第一控制端与所述第二隔离驱动子单元的第一输出端连接，所述第二半桥H2的第二控制端与所述第二隔离驱动子单元的第二输出端连接，所述第二半桥H2的输出端与所述TEC的第二端连接。

第一半桥H1与第二半桥H2在同一时间存在一个输出供电电压一个输出接地；第一半桥H1与第二半桥H2中的两个MOS管在同一时间仅一个导通，第一半桥H1与第二半桥H2可以采用PMOS+NMOS或NMOS+NMOS的组合；其中，驱动第一半桥H1的为第一高压驱动信号，驱动第二半桥H2的为第二高压驱动信号，若第一半桥H1与第二半桥H2采用PMOS+NMOS，则第一高压驱动信号与第二高压驱动信号相位相同；若第一半桥H1与第二半桥H2采用NMOS+NMOS，则第一高压驱动信号与第二高压驱动信号相位相差180°。参见图5，同时需要在第一高压驱动信号与第二高压驱动信号中引入死区控制时间T_deadtime，死区控制时间用以防止半桥中的两个MOS管同时导通引发短路；

进一步地，所述温度采集模块100包括第八运放OP8、热敏电阻Rth、第十七电阻R17、第十八电阻R18以及第十九电阻R19；其中：

所述第八运放OP8的同相输入端与所述参考电压单元210连接，所述第八运放OP8的反相输入端通过所述第十七电阻R17与所述参考电压单元210连接，所述第八运放OP8的反相输入端还依次通过所述热敏电阻Rth以及所述第十八电阻R18接地，所述第八运放OP8的反相输入端还通过所述第十九电阻R19与所述第八运放OP8的输出端连接，所述第八运放OP8的输出端作为所述温度采集模块100的输出端。

本实施例中的热敏电阻Rth为负温度系数热敏电阻Rth，直接通过热敏电阻Rth输出温度检测信号会增加取值的困难程度，因此设置由第十七电阻R17、第十八电阻R18、第十九电阻R19组成运放系数校正网络对热敏电阻Rth的输出电压值进行线性化正比例系数矫正，并通过第八运放OP8输出温度检测信号。需要说明的是，直接将热敏电阻Rth直接连接到第八运放OP8上虽然会增加取值的困难程度，但是也是可行的，或者可以采用正温度系数热敏电阻Rth，并将热敏电阻Rth直接连接到第八运放OP8。

需要说明的是，需要通过对温度采集模块100中的器件参数进行设置，使得在常温(25℃)下，第八运放OP8输出的电压，即温度检测信号应当等于第八运放OP8同相输入端的预设参考电压，且热敏电阻Rth采集的信号与输出的温度检测信号之间呈现近似常系数的正比例关系。

本实用新型还保护一种高压TEC驱动装置，该高压TEC驱动装置包括壳体和设置于所述壳体内的高压TEC驱动电路，该高压TEC驱动电路的结构可参照上述实施例，在此不再赘述。理所应当地，由于本实施例的高压TEC驱动装置采用了上述高压TEC驱动电路的技术方案，因此该高压TEC驱动装置具有上述高压TEC驱动电路所有的有益效果。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个......”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。上述本实用新型实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

以上仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (13)

1.一种高压TEC驱动电路，其特征在于，所述电路包括温度采集模块、PID补偿模块以及驱动电压调制模块；所述温度采集模块的输出端与所述PID补偿模块的输入端连接，所述PID补偿模块的输出端与所述驱动电压调制模块的输入端连接，所述驱动电压调制模块的输出端与TEC连接，所述TEC与所述温度采集模块的输入端连接；

所述PID补偿模块包括第一运放、参考电压单元以及PID补偿单元；所述第一运放的同相输入端与所述参考电压单元连接，所述第一运放的反相输入端、输出端与所述PID补偿单元输出端连接，所述PID补偿单元的输入端作为所述PID补偿模块的输入端，所述第一运放的输出端作为所述PID补偿模块的输出端。

2.如权利要求1所述的高压TEC驱动电路，其特征在于，所述PID补偿单元包括第一电阻、第二电阻、第一电容以及第二电容；其中：

所述第一电阻连接在所述温度采集模块与所述第一运放的反相输入端之间，所述第一电容与所述第一电阻并联，所述第二电阻与所述第二电容串联在所述第一运放的反相输入端与所述第一运放的输出端之间。

3.如权利要求1所述的高压TEC驱动电路，其特征在于，所述驱动电压调制模块包括低压信号生成单元、隔离驱动单元以及功率输出单元；其中：

所述低压信号生成单元的输入端与所述PID补偿模块的输出端连接，设置为将低压线性放大信号与低压PWM信号发送至所述隔离驱动单元；

所述隔离驱动单元的输入端与所述低压信号生成单元的输出端连接，设置为将根据所述低压线性放大信号与低压PWM信号生成的高压驱动信号发送至所述功率输出单元；

所述功率输出单元的控制端与所述隔离驱动单元的输出端连接，设置为根据所述高压驱动信号发送控制信号至所述TEC。

4.如权利要求3所述的高压TEC驱动电路，其特征在于，所述低压信号生成单元包括线性放大子单元以及PWM调制子单元；所述线性放大子单元的输入端以及所述PWM调制子单元的输入端与所述PID补偿模块的输出端连接，所述线性放大子单元的输出端作为所述低压信号生成单元的第一输出端，所述PWM调制子单元的输出端作为所述低压信号生成单元的第二输出端。

5.如权利要求4所述的高压TEC驱动电路，其特征在于，所述低压信号生成单元还包括放大子单元，所述线性放大子单元以及所述PWM调制子单元通过所述放大子单元与所述PID补偿模块连接，所述放大子单元包括第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻以及第二运放；其中：

所述第三电阻的第一端与所述PID补偿模块连接，所述第三电阻的第二端与所述的第二运放的同相输入端连接，所述第二运放的同相输入端还通过所述第四电阻与所述参考电压单元连接，所述第二运放的反相输入端通过所述第五电阻与所述参考电压单元连接，所述第二运放反相输入端还通过所述第六电阻与所述第二运放的输出端连接，所述第二运放的输出端分别与所述线性放大子单元的输入端以及所述PWM调制子单元的输入端连接。

6.如权利要求4所述的高压TEC驱动电路，其特征在于，所述线性放大子单元包括第三运放、第七电阻；其中：

所述第三运放的输出端作为所述线性放大子单元的输出端，所述第三运放的同相输入端与所述参考电压单元连接，所述第三运放的反相输入端通过所述第七电阻与所述放大子单元连接。

7.如权利要求6所述的高压TEC驱动电路，其特征在于，所述低压信号生成单元还包括反馈子单元，所述反馈子单元包括第七运放、第十三电阻、第十四电阻以及第十六电阻；其中：

所述第七运放的同相输入端通过所述第十三电阻与所述TEC的第二端连接，所述第七运放的同相输入端还通过所述第十四电阻接地，所述第七运放的反相输入端与所述第七运放的输出端连接，所述第七运放的输出端还通过所述第十六电阻与所述第三运放的反向输入端连接。

8.如权利要求5所述的高压TEC驱动电路，其特征在于，所述PWM调制子单元包括第四运放、第五运放、晶振、第八电阻、第九电阻；其中：

所述第四运放的同相输入端通过所述第八电阻与所述放大子单元连接，所述第四运放的反相输入端通过所述第九电阻与所述参考电压单元连接，第四运放的输出端与所述第五运放的同相输入端连接，所述第五运放的反相输入端与所述晶振连接，所述第五运放的输出端作为所述PWM调制子单元的输出端。

9.如权利要求8所述的高压TEC驱动电路，其特征在于，所述低压信号生成单元还包括反馈子单元，所述反馈子单元包括第六运放、第七运放、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻、第十五电阻以及第十六电阻；其中：

所述第六运放的同相输入端通过所述第十电阻与所述TEC的第一端连接，所述第六运放的同相输入端还通过所述第十一电阻接地，所述第六运放的反相输入端与所述第六运放的输出端连接，所述第六运放的输出端通过所述第十二电阻与所述第四运放的反相输入端连接；

所述第七运放的同相输入端通过所述第十三电阻与所述TEC的第二端连接，所述第七运放的同相输入端还通过所述第十四电阻接地，所述第七运放的反相输入端与所述第七运放的输出端连接，所述第七运放的输出端通过所述第十五电阻与所述第四运放的同相输入端连接。

10.如权利要求3所述的高压TEC驱动电路，其特征在于，所述隔离驱动单元包括数字逻辑子单元、第一隔离驱动子单元以及第二隔离驱动子单元；其中：

所述数字逻辑子单元的输入端作为所述隔离驱动单元的输入端，所述数字逻辑子单元的第一输出端与所述第一隔离驱动子单元的输入端连接，所述数字逻辑子单元的第二输出端与所述第二隔离驱动子单元的输入端连接，所述第一隔离驱动子单元的输出端与所述第二隔离驱动子单元的输出端分别作为所述隔离驱动单元的输出端。

11.如权利要求10所述的高压TEC驱动电路，其特征在于，所述功率输出单元包括第一半桥、第二半桥、第一电感以及第三电容；其中：

所述第一半桥的第一控制端与所述第一隔离驱动子单元的第一输出端连接，所述第一半桥的第二控制端与所述第一隔离驱动子单元的第二输出端连接，所述第一电感的第一端与所述第一半桥的输出端连接，所述第一电感的第二端与所述TEC的第一端连接，所述第一电感的第二端还通过所述第三电容接地；

所述第二半桥的第一控制端与所述第二隔离驱动子单元的第一输出端连接，所述第二半桥的第二控制端与所述第二隔离驱动子单元的第二输出端连接，所述第二半桥的输出端与所述TEC的第二端连接。

12.如权利要求1所述的高压TEC驱动电路，其特征在于，所述温度采集模块包括第八运放、热敏电阻、第十七电阻、第十八电阻以及第十九电阻；其中：

所述第八运放的同相输入端与所述参考电压单元连接，所述第八运放的反相输入端通过所述第十七电阻与所述参考电压单元连接，所述第八运放的反相输入端还依次通过所述热敏电阻以及所述第十八电阻接地，所述第八运放的反相输入端还通过所述第十九电阻与所述第八运放的输出端连接，所述第八运放的输出端作为所述温度采集模块的输出端。

13.一种高压TEC驱动装置，其特征在于，所述高压TEC驱动装置包括壳体和设置于所述壳体内的高压TEC驱动电路，所述高压TEC驱动电路被配置为如权利要求1-12中任一项所述的高压TEC驱动电路。

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