JPH05303433A - サーモモジュールの温度保護回路 - Google Patents
サーモモジュールの温度保護回路Info
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- JPH05303433A JPH05303433A JP13166692A JP13166692A JPH05303433A JP H05303433 A JPH05303433 A JP H05303433A JP 13166692 A JP13166692 A JP 13166692A JP 13166692 A JP13166692 A JP 13166692A JP H05303433 A JPH05303433 A JP H05303433A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 サーモモジュール２を電源１で駆動する温度
制御装置に対し、サーモモジュール２内での過大な温度
上昇を防ぐ。 【構成】 電源１とサーモモジュール２の間にスイッチ
ング回路３１を接続し、スイッチング回路３１に電位差
検出回路４１を接続し、電位差検出回路４１でサーモモ
ジュール２の熱起電力を周期的に検出し、電位差検出回
路４１の入力電圧が電位差検出回路４１内の基準電圧よ
り大きくなると電位差検出回路４１が出力を出し、電位
差検出回路４１からの出力が入力されるとスイッチング
回路３１がサーモモジュール２を電源１から切り離す。
制御装置に対し、サーモモジュール２内での過大な温度
上昇を防ぐ。 【構成】 電源１とサーモモジュール２の間にスイッチ
ング回路３１を接続し、スイッチング回路３１に電位差
検出回路４１を接続し、電位差検出回路４１でサーモモ
ジュール２の熱起電力を周期的に検出し、電位差検出回
路４１の入力電圧が電位差検出回路４１内の基準電圧よ
り大きくなると電位差検出回路４１が出力を出し、電位
差検出回路４１からの出力が入力されるとスイッチング
回路３１がサーモモジュール２を電源１から切り離す。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、多数のペルチェ素子
で構成されるサーモモジュールにより温度を制御する場
合に、温度変化状態でオーバシュート的に発生するペル
チェ素子端面の発熱温度を検出し、温度上昇を抑制する
サーモモジュールの温度保護回路についてのものであ
る。
で構成されるサーモモジュールにより温度を制御する場
合に、温度変化状態でオーバシュート的に発生するペル
チェ素子端面の発熱温度を検出し、温度上昇を抑制する
サーモモジュールの温度保護回路についてのものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】次に、従来技術によるサーモモジュール
の温度制御装置の構成を図７により説明する。図７の１
は電源、２はサーモモジュール、２Ａと２Ｂは電極、２
Ｃと２Ｄは電気絶縁板、１１は温度調節器、１２は放熱
器、１３は伝熱体、１４はデバイスアダプタ、１５はデ
バイスである。サーモモジュール２は、Ｐ形半導体とｎ
形半導体を交互に多数接続したものであり、加えられる
電流の向きでペルチェ効果により半導体の片端では放熱
し、他端では吸熱する。サーモモジュール２の材料には
テルル化ビスマスが一般に用いられる。
の温度制御装置の構成を図７により説明する。図７の１
は電源、２はサーモモジュール、２Ａと２Ｂは電極、２
Ｃと２Ｄは電気絶縁板、１１は温度調節器、１２は放熱
器、１３は伝熱体、１４はデバイスアダプタ、１５はデ
バイスである。サーモモジュール２は、Ｐ形半導体とｎ
形半導体を交互に多数接続したものであり、加えられる
電流の向きでペルチェ効果により半導体の片端では放熱
し、他端では吸熱する。サーモモジュール２の材料には
テルル化ビスマスが一般に用いられる。
【０００３】温度調節器１１の温度センサ１１Ａはデバ
イスアダプタ１４の中に取り付けられる。電源１は温度
調節器１１の出力で制御され、電源１の出力は出力端子
１Ａ・１Ｂからサーモモジュール２の電極２Ａ・２Ｂに
供給される。サーモモジュール２の片端に発生する吸熱
または放熱エネルギーは、電気絶縁板２Ｄから放熱器１
２により周囲温度に保たれる。サーモモジュール２の他
端に発生する吸熱または放熱エネルギーは電気絶縁板２
Ｃから伝熱体１３に供給され、伝熱体１３の温度はデバ
イスアダプタ１４からデバイス１５に伝導される。
イスアダプタ１４の中に取り付けられる。電源１は温度
調節器１１の出力で制御され、電源１の出力は出力端子
１Ａ・１Ｂからサーモモジュール２の電極２Ａ・２Ｂに
供給される。サーモモジュール２の片端に発生する吸熱
または放熱エネルギーは、電気絶縁板２Ｄから放熱器１
２により周囲温度に保たれる。サーモモジュール２の他
端に発生する吸熱または放熱エネルギーは電気絶縁板２
Ｃから伝熱体１３に供給され、伝熱体１３の温度はデバ
イスアダプタ１４からデバイス１５に伝導される。
【０００４】デバイスアダプタ１４の温度は温度センサ
１１Ａで測定され、温度調節器１１により目的の温度に
制御される。図７の電極２Ａから電極２Ｂの方向に電流
を加えれば、デバイス１５側には電流に比例した放熱エ
ネルギーが伝わり、放熱器１２側には吸熱エネルギーが
伝わり、電流の向きを逆に加えれば熱エネルギーも逆に
なる。
１１Ａで測定され、温度調節器１１により目的の温度に
制御される。図７の電極２Ａから電極２Ｂの方向に電流
を加えれば、デバイス１５側には電流に比例した放熱エ
ネルギーが伝わり、放熱器１２側には吸熱エネルギーが
伝わり、電流の向きを逆に加えれば熱エネルギーも逆に
なる。
【０００５】次に、図７の熱エネルギーの伝達状態を図
８により説明する。図８の目標の制御温度と周囲温度と
の温度差に比べてサーモモジュール２の両端の温度差は
大きく、サーモモジュール２の端面からの熱伝導距離が
長いほど、また、熱伝導に関係する材料の熱伝導率が小
さくなるほど、さらに、サーモモジュール２の両端の温
度変化時間が早いほど温度差は拡がる。
８により説明する。図８の目標の制御温度と周囲温度と
の温度差に比べてサーモモジュール２の両端の温度差は
大きく、サーモモジュール２の端面からの熱伝導距離が
長いほど、また、熱伝導に関係する材料の熱伝導率が小
さくなるほど、さらに、サーモモジュール２の両端の温
度変化時間が早いほど温度差は拡がる。
【０００６】図１０は、図７の温度制御装置で目標の制
御温度に平衡する過程を示した図である。曲線アは図７
のサーモモジュール２の電気絶縁板２Ｃに接する片端の
温度であり、曲線イは温度センサ１１Ａの温度である。
サーモモジュール２の温度変化時間が早いほど曲線アと
曲線イの差は拡がり、サーモモジュール２の放熱側の端
面は短時間で高温になる。曲線アの斜線部分はサーモモ
ジュール２の破壊温度領域を示す。
御温度に平衡する過程を示した図である。曲線アは図７
のサーモモジュール２の電気絶縁板２Ｃに接する片端の
温度であり、曲線イは温度センサ１１Ａの温度である。
サーモモジュール２の温度変化時間が早いほど曲線アと
曲線イの差は拡がり、サーモモジュール２の放熱側の端
面は短時間で高温になる。曲線アの斜線部分はサーモモ
ジュール２の破壊温度領域を示す。
【０００７】サーモモジュール２の放熱量ＱH は次の式
(1) で示される。 ＱH ＝ＱC ＋Ｉ2 Ｒ＋Ｉ・αpn・△Ｔ…………(1) ここに、Ｉは加える電流、Ｒはサーモモジュールの抵
抗、αpnはサーモモジュールの熱起電力、△Ｔはサーモ
モジュール両端の温度差、ＱC はサーモモジュール内の
ペルチェ効果により発生する熱量で吸熱量に等しい。
(1) で示される。 ＱH ＝ＱC ＋Ｉ2 Ｒ＋Ｉ・αpn・△Ｔ…………(1) ここに、Ｉは加える電流、Ｒはサーモモジュールの抵
抗、αpnはサーモモジュールの熱起電力、△Ｔはサーモ
モジュール両端の温度差、ＱC はサーモモジュール内の
ペルチェ効果により発生する熱量で吸熱量に等しい。
【０００８】サーモモジュール２の吸熱量ＱC は次の式
(2) で示される。 ＱC ＝αpn・ＴC ・Ｉ−１／２・Ｉ2 ・Ｒ−Ｌ・△Ｔ………(2) ここに、ＴC はサーモモジュール２の吸熱側端面の温
度、Ｌはサーモモジュール２の熱コンダクタンスであ
る。
(2) で示される。 ＱC ＝αpn・ＴC ・Ｉ−１／２・Ｉ2 ・Ｒ−Ｌ・△Ｔ………(2) ここに、ＴC はサーモモジュール２の吸熱側端面の温
度、Ｌはサーモモジュール２の熱コンダクタンスであ
る。
【０００９】式(1) と式(2) から明らかなように、サー
モモジュール２の放熱エネルギーは加える電流と温度差
に比例して増え、加熱制御状態では容易にオーバーシュ
ート発熱になる。一方、吸熱エネルギーは温度差に反比
例し、加える電流についても一定値を越えると吸熱能力
は消滅し、ジュール熱が吸熱エネルギーを上回る。
モモジュール２の放熱エネルギーは加える電流と温度差
に比例して増え、加熱制御状態では容易にオーバーシュ
ート発熱になる。一方、吸熱エネルギーは温度差に反比
例し、加える電流についても一定値を越えると吸熱能力
は消滅し、ジュール熱が吸熱エネルギーを上回る。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】図７の温度制御装置で
は、サーモモジュール２内の素子端での急激な温度上昇
を検出する手段がなく、また、正確に温度を制御するた
めには、温度測定位置を被温度制御デバイス側に近づけ
て設けることが必要であるが、素子端からの温度伝達距
離が遠ざかることになり、熱伝達遅れ時間が増えて素子
端温度と温度測定位置との温度差の拡大に対する対策が
困難である。
は、サーモモジュール２内の素子端での急激な温度上昇
を検出する手段がなく、また、正確に温度を制御するた
めには、温度測定位置を被温度制御デバイス側に近づけ
て設けることが必要であるが、素子端からの温度伝達距
離が遠ざかることになり、熱伝達遅れ時間が増えて素子
端温度と温度測定位置との温度差の拡大に対する対策が
困難である。
【００１１】この発明は、電源１とサーモモジュール２
の間にスイッチング回路を接続し、スイッチング回路に
電位差検出回路を接続し、電位差検出回路でサーモモジ
ュール２の熱起電力を周期的に検出し、入力電圧が基準
電圧より大きくなると電位差検出回路が出力を出し、電
位差検出回路からの出力が入力されるとスイッチング回
路がサーモモジュール２を電源１から切り離すことによ
り、サーモモジュール２内での過大な温度上昇を防ぐサ
ーモモジュールの温度保護回路の提供を目的とする。
の間にスイッチング回路を接続し、スイッチング回路に
電位差検出回路を接続し、電位差検出回路でサーモモジ
ュール２の熱起電力を周期的に検出し、入力電圧が基準
電圧より大きくなると電位差検出回路が出力を出し、電
位差検出回路からの出力が入力されるとスイッチング回
路がサーモモジュール２を電源１から切り離すことによ
り、サーモモジュール２内での過大な温度上昇を防ぐサ
ーモモジュールの温度保護回路の提供を目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、この発明では、サーモモジュール２を電源１で駆動
する温度制御装置に対し、電源１とサーモモジュール２
の間にスイッチング回路を接続し、スイッチング回路に
電位差検出回路を接続し、電位差検出回路でサーモモジ
ュール２の熱起電力を周期的に検出し、電位差検出回路
の入力電圧が電位差検出回路内の基準電圧より大きくな
ると電位差検出回路が出力を出し、電位差検出回路から
の出力が入力されるとスイッチング回路がサーモモジュ
ール２を電源１から切り離す。
め、この発明では、サーモモジュール２を電源１で駆動
する温度制御装置に対し、電源１とサーモモジュール２
の間にスイッチング回路を接続し、スイッチング回路に
電位差検出回路を接続し、電位差検出回路でサーモモジ
ュール２の熱起電力を周期的に検出し、電位差検出回路
の入力電圧が電位差検出回路内の基準電圧より大きくな
ると電位差検出回路が出力を出し、電位差検出回路から
の出力が入力されるとスイッチング回路がサーモモジュ
ール２を電源１から切り離す。
【００１３】
【作用】次に、この発明によるサーモモジュールの温度
保護回路の構成を図１により説明する。図１の３１はス
イッチング回路、４１は電位差検出回路である。スイッ
チング回路３１はサーモモジュール２の接続先を電源１
か電位差検出回路４に切り換え、電位差検出回路４１は
サーモモジュール２からの入力電圧が電位差検出回路４
内の基準電圧より大きくなると、低レベルの電圧を出力
する。
保護回路の構成を図１により説明する。図１の３１はス
イッチング回路、４１は電位差検出回路である。スイッ
チング回路３１はサーモモジュール２の接続先を電源１
か電位差検出回路４に切り換え、電位差検出回路４１は
サーモモジュール２からの入力電圧が電位差検出回路４
内の基準電圧より大きくなると、低レベルの電圧を出力
する。
【００１４】次に、図１の作用を説明する。スイッチン
グ回路３１は、電位差検出回路４１の出力信号４０が高
レベルのとき、電源１側の接続を断にし、電位差検出回
路４１側の接続を接にし、出力信号４０が低レベルのと
きは逆に接続する。
グ回路３１は、電位差検出回路４１の出力信号４０が高
レベルのとき、電源１側の接続を断にし、電位差検出回
路４１側の接続を接にし、出力信号４０が低レベルのと
きは逆に接続する。
【００１５】電位差検出回路４１の出力信号４０はオー
プンコレクタ出力のため、その高レベル電圧は電源１の
出力端子１Ａの電圧に近づく。電位差検出回路４１は、
比較器４１Ｄの出力が高レベルに変化するときにＲＳフ
リップフロップ４１Ｆをリセットする。オープンコレク
タインバータ４１Ｇの出力は低レベルに保持され、コン
デンサ７の充電電荷を抵抗６から短時間に放電する。コ
ンデンサ７は電位差検出回路４１の入力信号１０と接続
され、入力信号１０の電位が比較器４１Ｅの比較基準電
圧より低いときに、比較器４１Ｅの出力が高レベルに変
化してＲＳフリップフロップ４１Ｆをセットする。
プンコレクタ出力のため、その高レベル電圧は電源１の
出力端子１Ａの電圧に近づく。電位差検出回路４１は、
比較器４１Ｄの出力が高レベルに変化するときにＲＳフ
リップフロップ４１Ｆをリセットする。オープンコレク
タインバータ４１Ｇの出力は低レベルに保持され、コン
デンサ７の充電電荷を抵抗６から短時間に放電する。コ
ンデンサ７は電位差検出回路４１の入力信号１０と接続
され、入力信号１０の電位が比較器４１Ｅの比較基準電
圧より低いときに、比較器４１Ｅの出力が高レベルに変
化してＲＳフリップフロップ４１Ｆをセットする。
【００１６】オープンコレクタ・インバータ４１Ｇの出
力は高レベルに保持され、コンデンサ７は抵抗５・６か
ら電源＋Ｖにより充電される。このように、電位差検出
回路４１は抵抗５・６とコンデンサ７との間の充放電を
制御し、入力信号１０の電位に追従した弛張発振をす
る。
力は高レベルに保持され、コンデンサ７は抵抗５・６か
ら電源＋Ｖにより充電される。このように、電位差検出
回路４１は抵抗５・６とコンデンサ７との間の充放電を
制御し、入力信号１０の電位に追従した弛張発振をす
る。
【００１７】図３は、図１の動作波形図であり、図１の
信号１０〜４０の波形を示す。図３の入力信号１０の動
作波形に示すＶ１とＶ２は図１の比較器４１Ｅ・４１Ｄ
の比較基準電圧であり、電位差検出回路４１の電源＋Ｖ
を抵抗４１Ａ・４１Ｂ・４１Ｃで分割して得られる。サ
ーモモジュール２の熱起電圧はコンデンサ７に対する放
電周期で測定され、コンデンサ７の電位が比較器４１Ｅ
の比較基準電圧Ｖ１より下がったときに終了し、スイッ
チング回路３１によりサーモモジュール２は電源１に接
続される。
信号１０〜４０の波形を示す。図３の入力信号１０の動
作波形に示すＶ１とＶ２は図１の比較器４１Ｅ・４１Ｄ
の比較基準電圧であり、電位差検出回路４１の電源＋Ｖ
を抵抗４１Ａ・４１Ｂ・４１Ｃで分割して得られる。サ
ーモモジュール２の熱起電圧はコンデンサ７に対する放
電周期で測定され、コンデンサ７の電位が比較器４１Ｅ
の比較基準電圧Ｖ１より下がったときに終了し、スイッ
チング回路３１によりサーモモジュール２は電源１に接
続される。
【００１８】図３のＶ１は、サーモモジュール２の発生
温度差の上限を決めるものであり、次の式(3) で決定さ
れる。 Ｖ１≒２Ｎ×αpn×△Ｔ−ＶCE（ｓａｔ）…………(3) ここに、Ｎはサーモモジュールのペルチェ素子の対数、
αpnは１素子当たりの熱起電力、△Ｔはサーモモジュー
ル両端での温度差、ＶCE（ｓａｔ）はスイッチ素子の導
通状態の電圧降下であり、トランジスタ使用の場合は、
コレクタ・エミッタ飽和電圧である。
温度差の上限を決めるものであり、次の式(3) で決定さ
れる。 Ｖ１≒２Ｎ×αpn×△Ｔ−ＶCE（ｓａｔ）…………(3) ここに、Ｎはサーモモジュールのペルチェ素子の対数、
αpnは１素子当たりの熱起電力、△Ｔはサーモモジュー
ル両端での温度差、ＶCE（ｓａｔ）はスイッチ素子の導
通状態の電圧降下であり、トランジスタ使用の場合は、
コレクタ・エミッタ飽和電圧である。
【００１９】実施例では、テルル化ビスマス（Ｂｉ2 Ｔ
ｅ3 ）のペルチェ素子を 127対で構成のサーモモジュー
ルを使用し、αpnを 0.2ｍＶ／℃、トランジスタ３１Ｂ
のＶCE（ｓａｔ）を 0.2Ｖ、△Ｔを例えば75℃に制限す
るため、Ｖ１を４Ｖにした。
ｅ3 ）のペルチェ素子を 127対で構成のサーモモジュー
ルを使用し、αpnを 0.2ｍＶ／℃、トランジスタ３１Ｂ
のＶCE（ｓａｔ）を 0.2Ｖ、△Ｔを例えば75℃に制限す
るため、Ｖ１を４Ｖにした。
【００２０】次に、電源＋Ｖは12Ｖとし、抵抗４１Ｃ・
４１Ｂ・４１Ａは簡略化のため、同じ 2.2ｋΩとした
が、Ｖ１＝４Ｖ、Ｖ２＞Ｖ１の関係を満たすときは、こ
の限りではない。電位差検出回路４１の弛張発振の基本
周期は抵抗５・６とコンデンサ７で設定されるが、サー
モモジュール２の駆動時間に較べて熱起電力測定時間は
十分短かくする。例えば、数十分の１以下にする。実施
例では抵抗５＝68ｋΩ、抵抗６＝１ｋΩ、コンデンサ７
＝ 4.7μＦである。これによるサーモモジュール２に対
する測定周期Ｔ≒0.69×（68＋１×２）×103 ×4.7 ×
10-6≒0.23ｓ、熱起電力測定時間ＴM ≒0.69×１×103
×4.7 ×10-6≒３ｍｓである。
４１Ｂ・４１Ａは簡略化のため、同じ 2.2ｋΩとした
が、Ｖ１＝４Ｖ、Ｖ２＞Ｖ１の関係を満たすときは、こ
の限りではない。電位差検出回路４１の弛張発振の基本
周期は抵抗５・６とコンデンサ７で設定されるが、サー
モモジュール２の駆動時間に較べて熱起電力測定時間は
十分短かくする。例えば、数十分の１以下にする。実施
例では抵抗５＝68ｋΩ、抵抗６＝１ｋΩ、コンデンサ７
＝ 4.7μＦである。これによるサーモモジュール２に対
する測定周期Ｔ≒0.69×（68＋１×２）×103 ×4.7 ×
10-6≒0.23ｓ、熱起電力測定時間ＴM ≒0.69×１×103
×4.7 ×10-6≒３ｍｓである。
【００２１】図１のスッチング回路３１は、ＰＮＰトラ
ンジスタ３１ＡとＮＰＮトランジスタ３１Ｂおよび抵抗
３１Ｃ・３１Ｄ・３１Ｅから構成され、トランジスタは
ｈFE（直流電流増幅率）の大きく（例えば 400以上）、
コレクタ・エミッタ飽和電圧が小さいスイッチング用途
のものが望ましい。
ンジスタ３１ＡとＮＰＮトランジスタ３１Ｂおよび抵抗
３１Ｃ・３１Ｄ・３１Ｅから構成され、トランジスタは
ｈFE（直流電流増幅率）の大きく（例えば 400以上）、
コレクタ・エミッタ飽和電圧が小さいスイッチング用途
のものが望ましい。
【００２２】抵抗３１Ｃ・３１Ｄ・３１Ｅは、電源１の
最大出力電流と出力電圧範囲とトランジスタ３１Ａのｈ
FEを考慮して、３１Ｅ＞３１Ｄ≧３１Ｃの関係に設定
し、また、抵抗３１Ｅは抵抗６に対し、抵抗３１Ｅ＜＜
ｈFE×抵抗６の関係に設定する。実施例では、電源１の
最大出力電流＝２Ａ、出力電圧＝５〜15Ｖとし、抵抗３
１Ｃ・３１Ｄは 470Ω、抵抗３１Ｅは22ｋΩである。
最大出力電流と出力電圧範囲とトランジスタ３１Ａのｈ
FEを考慮して、３１Ｅ＞３１Ｄ≧３１Ｃの関係に設定
し、また、抵抗３１Ｅは抵抗６に対し、抵抗３１Ｅ＜＜
ｈFE×抵抗６の関係に設定する。実施例では、電源１の
最大出力電流＝２Ａ、出力電圧＝５〜15Ｖとし、抵抗３
１Ｃ・３１Ｄは 470Ω、抵抗３１Ｅは22ｋΩである。
【００２３】図２は図１にＮＥ５５５タイマーＩＣ４２
Ａを採用して図１と同等な機能が得られる実施例の構成
図である。図２の抵抗５・６とコンデンサ７、スイッチ
ング回路３１、電源＋Ｖおよび信号１０・４０は図１と
同じものである。
Ａを採用して図１と同等な機能が得られる実施例の構成
図である。図２の抵抗５・６とコンデンサ７、スイッチ
ング回路３１、電源＋Ｖおよび信号１０・４０は図１と
同じものである。
【００２４】次に、この発明による他のサーモモジュー
ルの温度保護回路の構成を図４により説明する。図４の
３２はスイッチング回路、４３は電位差検出回路であ
る。スイッチング回路３２は電位差検出回路４３の出力
信号４０が低レベルのとき、電源１側の接続を断にし、
電位差検出回路４３側の接続を接にする。出力信号４０
が高レベルのときは、逆の接続をする。
ルの温度保護回路の構成を図４により説明する。図４の
３２はスイッチング回路、４３は電位差検出回路であ
る。スイッチング回路３２は電位差検出回路４３の出力
信号４０が低レベルのとき、電源１側の接続を断にし、
電位差検出回路４３側の接続を接にする。出力信号４０
が高レベルのときは、逆の接続をする。
【００２５】電位差検出回路４３は、比較器４３Ｄの出
力が高レベルに変化するときにＲ−Ｓフリップフロップ
４３Ｆをリセットし、インバータ４３Ｈの出力は低レベ
ルに保持され、コンデンサ７の充電電荷を抵抗８と抵抗
９から短時間に放電する。コンデンサ７は電位差検出回
路４３の入力信号１０と接続される。入力信号１０の電
位が比較器４３Ｅの比較基準電圧より低いときに、比較
器４３Ｅの出力が高レベルに変化してＲＳフリップフロ
ップ４３Ｆをセットし、インバータ４３Ｈの出力は高レ
ベルに保持され、コンデンサ７は抵抗８で充電される。
力が高レベルに変化するときにＲ−Ｓフリップフロップ
４３Ｆをリセットし、インバータ４３Ｈの出力は低レベ
ルに保持され、コンデンサ７の充電電荷を抵抗８と抵抗
９から短時間に放電する。コンデンサ７は電位差検出回
路４３の入力信号１０と接続される。入力信号１０の電
位が比較器４３Ｅの比較基準電圧より低いときに、比較
器４３Ｅの出力が高レベルに変化してＲＳフリップフロ
ップ４３Ｆをセットし、インバータ４３Ｈの出力は高レ
ベルに保持され、コンデンサ７は抵抗８で充電される。
【００２６】このように、電位差検出回路４３は抵抗８
・９とコンデンサ７との間の充放電を制御し、入力信号
１０の電位に追従した弛張発振をする。なお、ＲＳフリ
ップフロップ４３Ｆ・４１Ｆはセット、リセット入力の
立上りで動作するエッヂトリガータイプのものである。
・９とコンデンサ７との間の充放電を制御し、入力信号
１０の電位に追従した弛張発振をする。なお、ＲＳフリ
ップフロップ４３Ｆ・４１Ｆはセット、リセット入力の
立上りで動作するエッヂトリガータイプのものである。
【００２７】図６は、図４の動作波形図であり、図４の
信号１０〜４０の動作波形を示す。図４の電位差検出回
路４３を構成する個々の部品は、図１と同じものであ
り、図１のオープンコレクタ・バッファ４１Ｈだけが図
４ではインバータ４３Ｈに変えられる。図６の入力信号
１０の波形に示すＶ１・Ｖ２は図４の比較器４３Ｅ・４
３Ｄの基準電圧であり、図１で説明したのと同じ内容、
方法で決定される。電位差検出回路４３の弛張発振の基
本周期は抵抗８・９とコンデンサ７で設定され、ダイオ
ード９Ａはサーモモジュール２の駆動時間に較べて熱起
電力測定時間を十分短くする目的で使われる。
信号１０〜４０の動作波形を示す。図４の電位差検出回
路４３を構成する個々の部品は、図１と同じものであ
り、図１のオープンコレクタ・バッファ４１Ｈだけが図
４ではインバータ４３Ｈに変えられる。図６の入力信号
１０の波形に示すＶ１・Ｖ２は図４の比較器４３Ｅ・４
３Ｄの基準電圧であり、図１で説明したのと同じ内容、
方法で決定される。電位差検出回路４３の弛張発振の基
本周期は抵抗８・９とコンデンサ７で設定され、ダイオ
ード９Ａはサーモモジュール２の駆動時間に較べて熱起
電力測定時間を十分短くする目的で使われる。
【００２８】実施例では、抵抗８＝68ｋΩ、抵抗９＝１
ｋΩ、コンデンサ７＝ 4.7μＦである。これによるサー
モモジュール２に対する測定周期はＴ≒0.22ｓ、熱起電
力測定時間はＴM ≒ 3.5ｍｓである。図４のスイッチン
グ回路３２はｎチャネル電界効果トランジスタ３２Ａと
ＰＮＰトランジスタ３２Ｂおよび抵抗３２Ｃ・３２Ｄで
構成され、電界効果トランジスタはオン抵抗が小さく、
トランジスタはｈFEの大きいスイッチング用途のものが
望ましい。抵抗３２Ｃ・３２Ｄは抵抗９に対し、抵抗３
２Ｃ＜抵抗３２Ｄ＜ｈFE×抵抗９の関係に設定する。実
施例では、抵抗３２Ｃは１ｋΩ、抵抗３２Ｄは10ｋΩで
ある。
ｋΩ、コンデンサ７＝ 4.7μＦである。これによるサー
モモジュール２に対する測定周期はＴ≒0.22ｓ、熱起電
力測定時間はＴM ≒ 3.5ｍｓである。図４のスイッチン
グ回路３２はｎチャネル電界効果トランジスタ３２Ａと
ＰＮＰトランジスタ３２Ｂおよび抵抗３２Ｃ・３２Ｄで
構成され、電界効果トランジスタはオン抵抗が小さく、
トランジスタはｈFEの大きいスイッチング用途のものが
望ましい。抵抗３２Ｃ・３２Ｄは抵抗９に対し、抵抗３
２Ｃ＜抵抗３２Ｄ＜ｈFE×抵抗９の関係に設定する。実
施例では、抵抗３２Ｃは１ｋΩ、抵抗３２Ｄは10ｋΩで
ある。
【００２９】図５は図４の実施例の構成図であり、図５
にＮＥ５５５タイマーＩＣ４２Ａを採用することによ
り、図４と同じ機能が得られる。図５の抵抗８・９、コ
ンデンサ７、ダイオード９Ａ、スイッチング回路３２、
電源＋Ｖおよび信号１０・４０は図４と同じものであ
る。
にＮＥ５５５タイマーＩＣ４２Ａを採用することによ
り、図４と同じ機能が得られる。図５の抵抗８・９、コ
ンデンサ７、ダイオード９Ａ、スイッチング回路３２、
電源＋Ｖおよび信号１０・４０は図４と同じものであ
る。
【００３０】図９は、図１・図２・図４・図５のどれか
１つを図７の装置に併用した場合の目標の制御温度に平
衡する過程の測定データである。曲線アは図７のサーモ
モジュール２の電気絶縁板２Ｃに接する側の温度を示
し、曲線イは温度センサ１１Ａの温度を示す。
１つを図７の装置に併用した場合の目標の制御温度に平
衡する過程の測定データである。曲線アは図７のサーモ
モジュール２の電気絶縁板２Ｃに接する側の温度を示
し、曲線イは温度センサ１１Ａの温度を示す。
【００３１】
【発明の効果】この発明によれば、サーモモジュールを
電源で駆動する温度制御装置に対し、電源とサーモモジ
ュールの間にスイッチング回路を接続し、スイッチング
回路に電位差検出回路を接続し、電位差検出回路でサー
モモジュールの熱起電力を周期的に検出し、入力電圧が
基準電圧より大きくなると電位差検出回路が出力を出
し、電位差検出回路からの出力が入力されるとスイッチ
ング回路がサーモモジュール２を電源１から切り離すの
で、サーモモジュール内の過大な温度上昇を防ぐことが
できる。
電源で駆動する温度制御装置に対し、電源とサーモモジ
ュールの間にスイッチング回路を接続し、スイッチング
回路に電位差検出回路を接続し、電位差検出回路でサー
モモジュールの熱起電力を周期的に検出し、入力電圧が
基準電圧より大きくなると電位差検出回路が出力を出
し、電位差検出回路からの出力が入力されるとスイッチ
ング回路がサーモモジュール２を電源１から切り離すの
で、サーモモジュール内の過大な温度上昇を防ぐことが
できる。
【図１】この発明によるサーモモジュールの温度保護回
路の構成図である。
路の構成図である。
【図２】図１の実施例の構成図である。
【図３】図２の動作波形図である。
【図４】この発明による他のサーモモジュールの温度保
護回路の構成図である。
護回路の構成図である。
【図５】図４の実施例の構成図である。
【図６】図４の動作波形図である。
【図７】従来技術による温度制御装置の構成図である。
【図８】図７の熱エネルギーの伝達状態説明図である。
【図９】図１・図２・図４・図５のどれか１つを図７の
装置に併用した場合の測定データである。
装置に併用した場合の測定データである。
【図１０】図７の温度制御装置の温度レスポンス図であ
る。
る。
１ 電源 ２ サーモモジュール ３１・３２ スイッチング回路 ４１〜４３ 電位差検出回路
Claims (1)
- 【請求項１】 サーモモジュールを電源で駆動する温度
制御装置に対し、 前記電源と前記サーモモジュールの間にスイッチング回
路を接続し、 前記スイッチング回路に電位差検出回路を接続し、 前記電位差検出回路で前記サーモモジュールの熱起電力
を周期的に検出し、 前記電位差検出回路の入力電圧が前記電位差検出回路内
の基準電圧より大きくなると前記電位差検出回路が出力
を出し、 前記電位差検出回路からの出力が入力されると前記スイ
ッチング回路が前記サーモモジュールを前記電源から切
り離すことを特徴とするサーモモジュールの温度保護回
路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4131666A JP2996007B2 (ja) | 1992-04-24 | 1992-04-24 | サーモモジュールの温度保護回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4131666A JP2996007B2 (ja) | 1992-04-24 | 1992-04-24 | サーモモジュールの温度保護回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05303433A true JPH05303433A (ja) | 1993-11-16 |
| JP2996007B2 JP2996007B2 (ja) | 1999-12-27 |
Family
ID=15063392
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4131666A Expired - Lifetime JP2996007B2 (ja) | 1992-04-24 | 1992-04-24 | サーモモジュールの温度保護回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2996007B2 (ja) |
-
1992
- 1992-04-24 JP JP4131666A patent/JP2996007B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2996007B2 (ja) | 1999-12-27 |
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