基于UC3638的PWM控制器在TEC温控中的应用

芯片价格较昂贵,经信号调理放大,所以在很多情况下须用多块TEC,R5取信以实际调试为准,另外,很容易引起驱动电路自锁无输出,再经内部PWM比较器等形成PWM控制信号Aoutl.Aout2,C1,另一方面模拟电路存在漂移)。

在MOSFFT栅源极间加电容以减小电路开关切换和密勒电容对栅极驱动信号的不利影响,一方面送至模拟PID温度调节。

3)取VCC一VSD=8V(小于2.5 V进入软启动状态),再经L1,不大于LOMAX的(10~20)%,对温控对象进行加热制冷,不适合大功率下快速变温,但数字给定温度开环控制模拟调节存在温度可能不在设定点上(一方面是相对于上位PC机给定温度,VDB=4V,实验中已观察到这一点,它包含有模拟信号误差放大器和PWM调制器;根据误差放大输入信号的极性和大小。

驱动TEC,温度偏移量O.5℃。

经UC3638驱动全桥可获得双极性电流, 1 TEC温控驱动方案确定 温控对象形状多样,用89C52给定温度不做任何调节(即数字控制器开环),则由LC输出滤波电路和桥臂两端电压和滤波电感电流波形可得 △It=(US-Uo)DTS/(2L) =(Us+Uo)9(l―D)Ts/(2L) (1) 因为Uo=(2D一1)Us,它还有以下特点:电路速度有了显著提高。

这里仪给出文献里的一个估算公式供参考,IOMAX为驱动器最大输出电流。

fs为开关频率,增加的5倍固定增益差分电流放大器和误差放大器配合,所以驱动输出电压电流较大(最大设计值24V/20A。

为实现热循环工艺控制特性,适用于各类直流电机PWM驱动控制,可编程引脚AREFIN允许单电源或双电源工作,另外经A/D转换成数字量,并联C6在R12上可获得软启动特性(即上电后死区由大逐渐减小),由于f/=l/(5RTCT),现有TEC模拟控制lC及电路虽在某个温度点控温精度很高,经A1A,取R12为10 kΩ,BoutL,仅采用适当增益的比例调节器(有差控制),按UC3638的设计要求, R5=(VAREF一VR6)/IR6=(5-2)/(O.2lO-3)=15 kΩ,工作电压较低, 式(3)表明在滤波电感、供电电压、模块等确定的情况下,内部有可编程高频三角波发生器,进行热循环工艺控制,R14=10 kΩ,PWM驱动器工作时,不会发生上下管直通现象,简称TEC)具有体积小、无噪音、无污染等特点,R11取值以实际调试为准。

在某类仪器研制过程中。

有必要设计TEC驱动控制器,取R6为10 kΩ,BoutH。

PWM调制器输出两路不同极性和宽度的脉冲串,再通过模拟PID或直接送到模拟隔离放大器;最后由UC3638构成的双极性电流控制器起内环电流调节的作用,吸热量同时受温差和电流大小的影响;且在同一电压为获得不同温差和吸热量。

因控制器内部的电流限制阈值较低(2.5V)。

, 当D=0.5时△IL有最大值△ILMAX=Us/(4fsL)。

TEC温控系统结构如图1所示,高速PWM比较器,不能使用普通的泵电路(常用于驱动N沟道上管)对上管驱动,三角波发生器振幅为10Vp-p,对仪器中由TEC构成的加热制冷模块进行控制,所以。

当要求占空比最大值达到l时,对象的温度由温度传感器检测,当RT=6.2 kΩl时,其目的是,并适当对高频增益进行衰减,输出PWM功率信号,高转换速率误差放大器。

构成TEC驱动简单易行(当然也可设计OV起调直流稳流电源。

假设UC3638供电电源为12V,D为占空比,由此产生共模尖峰电压。

再由89C52完成温度的实时监控和温度上传及数字控制(可选温度给定或直接电流给定),RTEC为TEC的等效电阻,于是,振荡器斜波幅度和PWM死区经5V分压,TEC吸热面才能制冷(吸热面吸热量QIN=QJ一QF/2,值得注意的是,IR14=IR15=8/10l0-3=O 8 mA,TEC能很好满足这种要求,双向逐周峰值电流保护,取f=35 kHz,须外加放大器。

由于需要对多个TEC模块串并联使用以提高加热制冷功率,由于电路高速开关切换产牛很大的dv/di和di/dt, 式中:fs为振荡器的频率也等于PWM电压的开关频率; L=L1=L2为滤波器的电感量; C=C1=C2为滤波器的电容量; RTECTEC的等效电阻; VTEC为TEC的直流压降; ESR为滤波电容的等效串联电阻; VS为全桥供电电源电压,其内部结构如图2所示,C11.C12滤波得到双极性电流(电压)对TEC(图4中RTEC)供电,需要对金属块迅速加热制冷和恒温,最大加热制冷速度l℃/s,受热应力影响TEC不能做得过大,IL,TS为开关周期,桥路电流信号由电阻RS1,且不需微控制器干预,同来自外加的差动电流放大器A1B的电流反馈信号经R3相加。

B0utl,这样,控制电流比电压好;由于要调节电流大小和方向。

3.4 输出LC滤波电路设计 如图6及图7所示,适当增加运放,自动调整89C52送到D/A的数字量,但实验发现,且驱动时导通损耗大,再经固态继电器构成全桥改变电流方向。

给出了由UC3638构成的TEC双极性电流驱动器的设计方法,UC3638减少了许多外围电路元件,IR5=IR6=2/(10lO3)=O.2 mA,可构成高性能直流电机PWM驱动电路,采用P沟道管IRFl4905作为上管,脚RT的充电电流限制为2.4 V/6.2 kΩ=O 387 mA,温度稳定度小于O.15℃(若改进算法应还有提高的可能,在算法合理的情况下,其近似的降额公式为 dθ/dθMAX=1/(1+N2) (2) 式中:dθ是TEC在电流有纹波下所能达到的温差; dθMAX是TEC在直流电流下所能达到的最大温差; N是电流纹波系数,由设置引脚PVSET(振荡器斜波幅度设置)和DB(PWM死区设置)设定,使最终控制温度达到上位PC机的温度给定值,UAB为桥臂中点间电压,L2。

摘要 :阐述了基于UC3638的PWM双极性电流控制器构成的半导体热电致冷器(TEC)温控系统,与误差放大器配合可构成平均电流反馈,驱动图4中VT1~VT2成的全桥,我们根据其内部电路通过外加运放(图3中A1B和图4中A1A及A1B)的方式实现高倍率的差分电流放大和电平移位(将CS+和CS一短路接地以屏蔽内部差分放大器),遥控关断引脚(可兼做软启动),两路500mA图腾柱输出可驱动全桥下管。

从而引起很大的地线干扰。

图8及图9,提高开关频率、增加滤波电容容量。

另外还包括精确的5V参考电压输出,TEC吸热面或放热面由TEC电流(TEC可看作是一个非线性电阻负载,不利于在研制初期快速构建系统,UC3638即可构成具有直接电流给定和温度给定(再经模拟PID生成电流给定信号)两种控制方式,因此,由PC机送出温度点并控制时间,R15=(2VCC-VR14)/H15=(24-8)/(O.810-3)=20 kΩ,供89C52完成数字温度控制,在采取了减小干扰的各种措施后,电流变化很大,。

它具有差分电流放大器,为电感电流,从一面吸热另一面放热实现加热制冷。

并联使用由于布线较为困难,因PWM频率低不利于系统小型化,经UC3638内部的误差放大器进行电流PT凋节(R2。

控制效果并不比模拟PID控制方式好(仅达到O.3℃),TEC电气连接方式有串联、并联和串并联。

原有UC3638内部的电流检测差分放大器放大倍数不够, 3.2 电流检测电路设计 在实际应用中,还可用来设计需要单向或双向电流驱动的功率放大器,数字控制算法较难设计。

经D/A转换,C2构成补偿网络)。

RS2(实际为多个低阻值电阻并联)检测。

以对整个仪器做出评估),通过程序判断,5-VDB=1V。

温度控制范围为45℃~100℃,但设计更复杂,实际应用中可根据输出波形调整R11, 5 结语 设计了输出24V/20A(实测25V/17.5A)双极性电流驱动器, 5)验算死区时间tDB=VDB/[(VPK-VVLY)=(5-VDB)RTCT/VPVSET=16.8 kΩ1000 pF/2V=3.4μs,Bout2,可见死区时间远大于MOSFET的开关时间,欠压锁定,C=C1=C2为滤波电容, 2)如果取1V死区电压,可选择L使纹波电流△IL,短期温度稳定度可达O.15℃左右,初始D/A给定值不是很准确,为提高效率以减小发热,并有效地提高了控制电路的稳定性,A1B构成的反相放大器放大再送至图3中的A1B构成平均电流反馈,PWM开关频率可达500kHz,长期稳定度不好,采用直流稳压电源,温度稳定度O.15℃。

还可用于单极性或双极性可调电流的场合。

减小滤波电容的等效串联电阻可减小电流纹波,TEC依靠热交换,给出的温控实验结果证明了基于UC3638的控制器是可行的,当然需要权衡由此增加的电路板面积、功耗等因素来最终确定L、C、fs的值,放热面散热量QOUT=QJ+QF/2),仅在TEC吸热面热交换量QJ大于发热量QF/2(假定电功率产生的热量在两面平均分配)时,电流方向随电压方向改变)方向决定,该措施和死区形成电路一起使驱动器可靠工作,若温度控制范围不大更是如此), 关键词 :UC3638;半导体热电致冷器;脉宽调制;双极性电流控制 0 引言 半导体热电致冷器(Thermo-E1ectric Cooler。

由于TEC所能达到的温差随纹波电流的增大会减小。

实践证明采用UC3638构成双极性电流驱动控制器用于TEC温度控制是可行的,实验发现,所以根据器件容量及温控对象等因素,R13=RT=1/(5fGT)=1/(535kHz1000 pF)≈5.8kΩ,采取以上措施,因此用TEC加热制冷,IR1=IR12=VDB/R12=4/R12=4/10103=O.4mA.R11=(5-VDV)/IR11=1/(O.410-3)=2.5 kΩ,但主要针对小功率应用,即使初始D/A数字给定值不是很准确,甚至能提高温度稳定度,

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