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技術(shù)專題
微型TEC調(diào)節(jié)器模塊融合了精密控制回路和源/接收器功能
LTM4663模塊基于Peltier效應(yīng)針對熱電冷卻/加熱子系統(tǒng)，提供了實(shí)現(xiàn)溫度控制環(huán)路以實(shí)現(xiàn)精確熱穩(wěn)定所需的功能。
熱電冷卻器（TEC）可以用于常規(guī)冷卻，但更多情況下，它們用于保持子系統(tǒng)和組件的精確溫度。而且與風(fēng)扇不同，它們既可以加熱又可以冷卻（TEC名稱有點(diǎn)誤導(dǎo)，因?yàn)檫@些TEC中的許多還可以提供一些熱量）。在性能對溫度變化敏感的情況下，這種不僅僅是簡單的設(shè)備冷卻的熱管理至關(guān)重要。因此，除了絕對精度之外，還需要高度的穩(wěn)定性。
例如，激光二極管的輸出特性（波長，功率）與溫度密切相關(guān)。偏離目標(biāo)工作點(diǎn)會(huì)極大地影響系統(tǒng)性能。因此，通常將基于并置的溫度傳感器和用于冷卻（和加熱）的珀?duì)柼K的閉環(huán)溫度控制穩(wěn)定方案用于提供所需的溫度控制功能。
為了實(shí)現(xiàn)該控制環(huán)路，ADI公司發(fā)布了LTM4663，它是一個(gè)完整的1.5A吸入/源熱電冷卻器（TEC）調(diào)節(jié)器，采用3.5-×4-×1.3-mm LGA封裝（圖1）。這種高度集成的μ模塊包括TEC控制器，線性功率級(jí)，開關(guān)調(diào)節(jié)器，電感器和幾乎所有支持組件；只需要外部輸入和輸出電容器。該模塊支持獨(dú)立編程的加熱和冷卻電流限制，以實(shí)現(xiàn)不對稱的熱控制，并且可以實(shí)時(shí)監(jiān)控TEC電壓和電流。
1. ADI公司的LTM4663是一款采用小型封裝的完整1.5A吸入,源熱電冷卻器（TEC）穩(wěn)壓器。在支持熱敏電阻和RTD溫度傳感器的同時(shí)，它可以提供和吸收高達(dá)1.5 A的電流
LTM4663在2.7V至5.5V輸入電壓范圍內(nèi)工作，并具有默認(rèn)（但可調(diào)）的2MHz開關(guān)頻率，它還包括兩個(gè)零漂移，軌至軌斬波放大器，分別用作熱敏電阻輸入放大器和溫度反饋控制回路。這兩個(gè)自校正，自動(dòng)調(diào)零放大器使熱傳感器輸入線性化，以形成模擬溫度反饋控制環(huán)路。借助零漂移斬波放大器，可通過自主的溫度控制環(huán)路保持極好的長期溫度穩(wěn)定性。
該模塊可用于模擬或數(shù)字PID控制回路，其中包括回路補(bǔ)償功能。兩個(gè)半橋功率級(jí)，脈沖寬度調(diào)制（PWM）開關(guān)模式調(diào)節(jié)器和線性功率級(jí)控制所連接的TEC設(shè)備的電流（流入或流出）（圖2）。
2. LTM4663的內(nèi)部框圖顯示了感測到的信號(hào)路徑以及流向TEC模塊的相關(guān)控制信號(hào)
在幾乎每一個(gè)嚴(yán)格的，精確的溫度控制場景中，對熱狀況進(jìn)行精確建模都是必不可少的。全面的LTM4663數(shù)據(jù)表在其許多性能和應(yīng)用細(xì)節(jié)中，從圖形上表示了許多內(nèi)部和外部熱阻（圖3；藍(lán)色電阻包含在μ Module穩(wěn)壓器中，而綠色電阻是外部電阻）
3.根據(jù)JESD 51-12的熱系數(shù)的圖形表示，可以對TEC控制回路的熱性能，差值和動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行精確建模
LTM4663與NTC和PTC熱敏電阻以及電阻溫度檢測器（RTD）兼容，并且使用其2.5V內(nèi)部基準(zhǔn)可以提供1％的準(zhǔn)確度。