JP4433720B2 - 発光素子の温度制御回路 - Google Patents
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Description
図1は本発明の一実施形態を示すブロック図である。
DC電圧調整部10は、制御部11,基準発振部12,PWM変調部13,直流電源9からの入力をスイッチングするFET14,平滑部15,比較部16,基準電圧発生部17,および加算器19を備え、電源入力から電源ライン7のDC電圧Vatcを発生する。
温度制御部20は、サーミスタ4からの温度検出信号と基準電圧発生部17からの基準電圧Vref2に基づいて、トランジスタQ1〜Q4への制御信号を発生するものである。温度制御部20は、温度監視部21,温度設定部22,温度誤差検出部23,ループフィルタ部24,電流量制御部25,および電流方向制御部26から構成される。電流量制御部25と電流方向制御部26は、電源ライン7のDC電圧Vatcによって駆動される。
Tl1:メイン積分器30の時定数
Tl2:積分器32の時定数
TD :微分器33の時定数
TQ :EOモジュール部1の熱応答時定数
τd :EOモジュール部1の熱応答遅れ時間
Gl1:メイン積分器30の利得
Gl2:積分器32の利得
GD :微分器33の利得
Vcnt(Q1)=Vatc
Vcnt(Q2)≒0〜(Vatc−Vtec)/2
Vcnt(Q3)≒Vatc〜{Vatc−(Vatc−Vtec)/2}
Vcnt(Q4)=0
となり、上記冷却動作時には、
Vcnt(Q1)=Vatc〜{Vatc−(Vatc−Vtec)/2}
Vcnt(Q2)≒0
Vcnt(Q3)≒Vatc
Vcnt(Q4)=0〜(Vatc−Vtec)/2
となる。
2 LDチップ
3 ペルチェ素子
4 サーミスタ
5 TEC電流駆動部
6 電流検出部
7 電源ライン
9 直流電源
10 DC電圧調整部
11 制御部
12 基準発振部
13 PWM変調部
15 平滑部
16 比較部
17 基準電圧発生部
18 ペルチェ電圧検出部
19,28,29 加算器
20 温度制御部
21 温度監視部
22 温度設定部
23 温度誤差検出部
24 ループフィルタ部
25 電流量制御部
26 電流方向制御部
30 メイン積分器
31 PID補償部
32 積分器
33 微分器
Claims (6)
- 発光素子の温度を検出する温度検出手段と、該温度検出手段により前記発光素子の温度を検出した検出結果に応じた制御信号とDC電圧とを供給されて第1及び第2の駆動電圧を発生する駆動手段と、両端に前記第1の駆動電圧と前記第2の駆動電圧を印加されて前記発光素子の温度制御を行なうための温度制御素子とを備えた発光素子の温度制御回路において、
前記温度制御素子は、流れる電流の向きに応じて加熱または冷却動作を行なう素子であって、さらに、
前記第1及び第2の駆動電圧に基づいて前記DC電圧を制御する手段であって、
入力電源電圧をPWM変調して前記DC電圧を生成する電圧生成手段と、
前記第1の駆動電圧と前記第2の駆動電圧の電位差の絶対値を検出する電位差検出手段と、
前記発光素子の目標温度に応じた基準電圧と前記絶対値との誤差電圧から前記DC電圧の目標値を設定する設定手段と、
前記目標値と前記DC電圧を比較して該DC電圧を前記目標値に制御する電圧制御手段と
を備える電圧調整手段と、
前記目標温度と前記検出結果の誤差に基づいた量の電流を前記駆動手段により前記温度制御素子に流して前記加熱または冷却動作を行なって前記発光素子を前記目標温度に制御するための前記制御信号を生成する温度制御手段と
を具備したことを特徴とする発光素子の温度制御回路。 - 請求項1に記載の温度制御回路において、
前記温度制御素子は第1の端子と第2の端子の間に接続されており、
前記駆動手段は、前記第1の端子に接続されて前記制御信号を供給される第1の駆動手段と、前記第2の端子に接続されて前記制御信号を供給される第2の駆動手段を有し、
前記第1および第2の駆動手段は、前記DC電圧により駆動されて前記制御信号に従って制御され、前記検出結果が前記目標温度よりも高いときには前記第1の端子から前記第2の端子の方向に、低いときには逆方向に前記電流を流すように線形動作する制御素子をそれぞれ有することを特徴とする発光素子の温度制御回路。 - 請求項2に記載の温度制御回路において、
前記第1の駆動手段は前記第1の端子を介して縦続接続された第1および第2のトランジスタを前記制御素子として備え、該第1のトランジスタは前記DC電圧と前記第1の端子の間に、該第2のトランジスタは前記第1の端子と前記第1および第2の端子の各電位よりも低い電位に結合されており、
前記第2の駆動手段は前記第2の端子を介して縦続接続された第3および第4のトランジスタを前記制御素子として備え、該第3のトランジスタは前記DC電圧と前記第2の端子の間に、該第4のトランジスタは前記第2の端子と前記低い電位に結合されており、
前記第1〜第4のトランジスタは、前記検出結果が前記目標温度よりも高いときには前記第1の端子から前記温度素子を通って前記第2の端子の方向に駆動電流を流し、低いときには前記第2の端子から前記温度素子を通って前記第1の端子の方向に前記駆動電流を流すように、前記制御信号に従ってそれぞれ独立にオン/オフ動作することを特徴とする発光素子の温度制御回路。 - 請求項1に記載の温度制御回路において、
前記電圧生成手段は、基準周波信号を発生する発振手段と、前記電圧制御手段による比較誤差電圧と前記基準周波信号を比較し、該比較結果に応じてパルス幅が変化する変調信号を発生するパルス幅変調手段と、該変調信号に従って前記入力電源をスイッチング出力する手段と、該出力を平滑して前記DC電圧を生成し、前記電圧制御手段および前記駆動手段に供給する手段とを備えることを特徴とする発光素子の温度制御回路。 - 請求項1または4に記載の温度制御回路において、
前記設定手段は、前記基準電圧を発生する手段と、前記基準電圧に前記絶対値を加算して前記目標電圧を設定する手段とを備えることを特徴とする発光素子の温度制御回路。 - 請求項1に記載の温度制御回路において、
前記温度制御手段は、
前記発光素子の前記目標温度に応じて設定した電圧と前記検出結果との誤差電圧を検出する誤差検出手段と、
該誤差電圧を入力し、前記温度制御素子と前記温度検出手段を含んだ発光部の熱応答特性に応じて位相補償した信号を前記制御信号として発生するループフィルタ部と
を備えることを特徴とする発光素子の温度制御回路。
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