0-30A智能PID半导体制冷片恒流驱动源

(型号：TEC-30A-20V)

一：功能描述

半导体制冷是利用帕尔帖效应原理工作的，具有高精度、长寿命、体积小、无噪声、无磨损、无振动、无污染、既可制冷又可加热等特点，是真正的绿色产品。本系列TEC制冷电源带有完美的PID控制软件，智能无级控温，既可制冷又可加热。可用于控制激光器件、

医疗器件、半导体器件、红外探测器、光电倍增管、或其它任何需要温度控制的地方。该产品采用现代最新电力电子器件和高速微处理器(MPU)程序控制技术，以及PWM调制、双向电源、PID调节技术，具有优良的电压、电流输出特性，开关机时无过冲、反冲、浪涌现象，并带有过流、过温、欠温等保护电路，以及一组常开/常闭的温度报警信号输出。

本电源使用了单元模块并联技术，基于一个高性能、高精度、高效率的恒流源子模块，通过n个子模块的简单叠加，实现任意大电流输出。相比较传统电源，这一设计具有搭积木式结构，具有很多优点：

第一：结构简单且容易实现任意大小电流输出，使用子模块搭积木式结构，客户维护方便快捷。

第二：基于子模块高精度、高效率的特点，系统也具有精度高，效率超高特点。

第三：相比较传统电压驱动源，恒流驱动源更具有寿命长的特点。

二：制冷电源的接线图

本电源可使用成熟的PID温度控制仪进行控制，同时也可以使用用户的控制器，如MCU或者DSP来控制恒流模块，下面分别给出PID温度控制仪的接线图和微控制器接线图。

图1 PID温度控制仪和恒流驱动模块的连线图

图1所示的PID温度控制仪和恒流驱动模块的连线图。恒流驱动模块和24V的开关电源连接，要求开关电源:输出功率>输出功率/0.92，恒流驱动模块和TEC连接，这里建议将TEC两个串联然后并联在一起，30A的恒流驱动模块大约能够控制16块TEC，如果只需要控制8块左右的TEC，则可以8块TEC直接并联，然后使用恒流模块驱动。外部使用一个50K的电位器，调节恒流驱动模块的恒流大小，最后通过温控器的继电器输出控制端控制恒流驱动电源的使能控制端，当PID温度控制仪内部的继电器吸合时，恒流驱动电路没有电流输出；当断开时，有电流输出。PT100电阻和温控器连接，将PT100电阻放置在被制冷的区域内，完成整个温度控制闭环。

用户也可以使用单片机或者DSP来控制恒流驱动模块，实现特定的功能，连接图如图2所示。

图2处理器和恒流驱动模块的连线图

由于采用单片机或者DSP来控制，温度采集建议使用DS18B20等类似的数字温度传感器，结构简单，精度较高。通过三根线实现处理器和恒流驱动模块的连接。

GND端：处理器的GND连接。

电流输出使能端：和处理器的输出端口连接，要求高电平输出电流大于5mA，推动内部的光耦，当该端口为高电平时，恒流驱动模块没有电流输出，当该端口为低电平时，输出电流。

0-3.3V控制电流输出端：和处理器的DA模块连接，输入电压范围是0-3.3V，控制恒流大小为0-30A，线性关系，要求DA输出串联一个1k电阻后输入该电压信号。

三：TEC加热模式接线图

在TEC的加热模式和制冷模式下，温度控制仪参数设定一样，只是接线有差别。

改动一：TEC制冷片的正极和负极接线调换位置，改动如图3所示；

改动二：恒流源驱动模块控制接口的7脚和8脚连接510欧姆电阻；驱动模块控制接口的7脚和温控仪4脚连接，驱动模块控制接口的6脚和温控仪5脚连接。

经过以上接线，TEC加热模式接线完毕，设定温度控制仪，可以正常工作使用。

图3 TEC加热模式接线图

四详细的控制接口定义

该恒流驱动模块还具有很丰富的应用接口，如图4所示。

图4恒流驱动模块的其他接线形式

外接一块数字表头，可以显示恒流输出电流大小，两个LED指示灯显示过流、过热情况，外接电流输出使能开关（常闭），控制电流输出等。

详细的结构介绍如下，控制接口采用10芯IDC10接口，在线路板的左下角位置，参加图5所示。

图5控制接口示意图

下面分别介绍各个端口的功能:

1脚：过热报警端口

图6过热报警接线图

内部为npn三极管结构，外接LED指示灯，内部具有0.125W限流电阻，电源外部不必再添加限流电阻。如果内部温度超过80度，过热报警动作，指示灯亮。（电源正常工作）

2脚：过流报警端口

图7过流报警接线图

内部为SCR结构，外接LED指示灯，内部具有0.125W限流电阻。如果出现电源过流情况，过流保护动作，指示灯亮，电源停止输出。

3脚：+5V输出端口

该端口提供不超过100mA的电流输出，

用于电流显示表头的正极供电。

4脚：ISEN电流信号输出端

该端口连接到电流显示表头的信号端。

5脚：GND

该端口提供不超过100mA的电流输出，

用于电流显示表头的负极供电。

6脚：VADJ用于调节电流大小

该端口用于控制电源的电流输出大小，外接可调电位器。

7脚：TTL使能控制端

 

图9 TTL使能端接线图

当TTL端口为高电平时，电源不输出电流，当TTL端口为低电平时，电源正常输出电流。外接常闭开关，当开关按下时，输出电流；开关弹开时，无电流输出。

8脚：+5V输出端口

备用电源端口，使用电流不超过50mA。

9脚：GND

该端口提供不超过50mA的电流输出，用于连接调节电流的电位器的负极。

10脚：CURRENT端

图10 current端接线图

电位器的中间抽头和该端口连接，用于控制电源输出电流大小，该端口输入电压不能超过3.3V。

四：首次使用步骤

第1步：连接温控仪的控制端口和恒流驱动电源的端子。

第2步：连接TEC（注意正负极）。

第3步：连接24V开关电源（注意正负极）。

第4步：将电流调节电位器逆时针调节到零，接通24V电源。

第5步：将PID温度控制仪的4、5脚短路。

第6步：顺时针调节电流调节电位器，使得恒流输出电流和TEC的额定电流匹配。

第7步：断开PID温度控制仪的4、5脚短路线

第7步：按温控仪设定键，输入密码0089，INTY选择P10.0；OUTY选择1；HY选择0.3；PSB选择0.0；RD选择0；CORF选择0；按下END结束。

第8步：按温控仪设定键，输入密码0036，OT选择2，其余参数默认，按下END结束。

第9步：在室温的为25度的情况下，按下温度控制仪下箭头调节控制目标温度为15度。

第10步：长按>键，直到AT指示灯闪烁，控温进入自动设置PID参数工作模式，直到AT指示灯熄灭，完成参数调节，以后正常工作不必再次设定参数。所有步骤完成。

五：正常使用注意事项

第1步：检查TEC是否连接可靠。

第2步：开机，正常工作，电源慢启动大约500mS，慢启动期间电流显示表头数值不稳定属于正常现象，开机后一秒钟进入正常显示。

第3步：如果出现过热报警，此时电源会正常工作，但是必须立即关机，检查通风问题。

第4步：如果出现过流报警，此时电源电流显示表头会显示3A左右的电流，过流需要立即检查连线是否可靠，连接导线是否有短路情况等等。

六：电源板尺寸

电源板尺寸约：L:295mm *W:95mm*H:70mm.具有6个定位孔，定位孔尺寸如图

图11电源板尺寸线图

七：电源实物图

图12电源母板实物图

图13恒流源子模块实物图

图14电源配件实物图

八：电源测试波形

测试假负载上的电流电压图，蓝色2通道为负载上的电压波形，黄色1通道为电流波形。

图15恒流源上升沿

图16恒流源下降沿

可见，电源开机上升沿下降沿没有任何过程，可靠性相当高。