双向电流检测控制电路和温度调节系统的制作方法

本发明涉及热电致冷器控制，特别涉及一种双向电流检测控制电路和温度调节系统。

背景技术：

1、半导体致冷器(thermo electric cooler，tec)又称为热电致冷器(或者，热电冷却或加热设备)，是利用半导体材料的珀尔帖效应制成的温度调节设备，常用于电子设备中的温控。tec通过在两个不同材料之间施加电压来产生温度差，从而实现冷却或加热的效果。为了确保tec的稳定性和效率，双向电流检测控制技术被广泛应用。

2、双向电流检测控制技术是一种用于监测和控制tec电流的方法。tec的工作原理是通过施加正向或反向电流来控制温度。正向电流使tec冷却，而反向电流使tec加热。双向电流检测控制技术通过监测tec的电流方向和大小，实现对温度的精确控制。

3、在双向电流检测控制技术中，通常使用电流传感器来测量tec的电流。电流传感器可以是非接触式的，例如霍尔效应传感器或磁阻传感器，也可以是接触式的，例如电阻传感器。这些传感器能够实时监测tec的电流，并将其转换为电压信号。通过将电流传感器与控制电路连接，可以实现对tec电流的监测和调节。控制电路可以根据电流传感器提供的电压信号来判断tec的电流方向和大小，并根据需要调整电流的大小。这样，就可以实现对tec的精确控制，从而实现温度的精确调节。

4、但是，由于电流传感器的精度受到多种因素的影响，例如传感器本身的精度、外部环境的干扰以及电流波形的复杂性，这导致现有的双向电流检测技术的精准度较差，无法适应于需要高精度测量的应用。此外，由于电流传感器的响应时间较差，导致现有的电流检测技术无法准确地捕捉到电流的瞬时变化，特别是在测量快速变化的电流信号时，从而影响电路的可靠性。

技术实现思路

1、鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种低成本的双向电流检测控制系统和温度调节系统，可以用于对tec的负载电流的极性进行检测，进而控制tec运行在加热模式或冷却模式。

2、根据本发明的一方面，提供一种双向电流检测控制电路，包括：连接于第一参考节点和第一输出节点之间的第一晶体管，其被配置为在所述第一输出节点提供负载电流；连接于第二参考节点和第二输出节点之间的与所述第一晶体管互补输出的第二晶体管，其被配置为在所述第二输出节点接收负载电流，其中第一和第二输出节点分别与负载的两端连接；第一镜像晶体管，与所述第一晶体管并联设置于所述第一参考节点，并被配置为获得所述负载电流的第一镜像电流；第二镜像晶体管，与所述第二晶体管并联设置于所述第二参考节点，并被配置为获得所述负载电流的第二镜像电流；第一钳位模块，与所述第一镜像晶体管远离所述第一参考节点的另一端、所述第一输出节点以及镜像节点连接，其被配置为将所述第一镜像电流提供至所述镜像节点；第二钳位模块，与所述第二镜像晶体管远离所述第二参考节点的另一端、所述第二输出节点以及所述镜像节点连接，其被配置为将所述第二镜像电流提供至所述镜像节点；以及输出模块，其被配置为根据所述镜像节点所述第一镜像电流和所述第二镜像电流之间的差提供电压检测信号，所述电压检测信号用于指示所述负载电流的极性。

3、可选地，所述双向电流检测控制电路还包括：第一放大器电路，其被配置为根据所述负载的输出电压的反馈与参考电压信号之间的比较结果生成控制电压信号，以驱动第一和第二晶体管以及第一和第二镜像晶体管。

4、可选地，所述第一放大器电路被配置为当所述输出电压的反馈小于所述参考电压信号时，驱动所述第一晶体管和所述第一镜像晶体管导通，以分别在所述第一输出节点和所述镜像节点提供第一方向的负载电流，以及当所述输出电压的反馈大于所述参考电压信号时，驱动所述第二晶体管和所述第二镜像晶体管导通，以分别在所述第二输出节点和所述镜像节点接收第二方向的负载电流。

5、可选地，所述负载为半导体致冷器，所述半导体致冷器被配置为在所述第一输出节点接收所述负载电流，以及在所述第二输出节点提供所述负载电流，其中，所述负载电流的第一极性对应于所述半导体致冷器的冷却模式，所述负载电流的第二极性对应于所述半导体致冷器的加热模式。

6、可选地，所述第一钳位模块包括：连接于所述第一镜像晶体管和所述镜像节点之间的第三晶体管；以及第二放大器电路，包括与所述第一镜像晶体管和所述第三晶体管的中间节点连接的第一输入端、与所述第一输出节点连接的第二输入端以及与所述第三晶体管的控制端连接的输出端。

7、可选地，所述第二钳位模块包括：连接于所述第二镜像晶体管和所述镜像节点之间的第四晶体管；以及第三放大器电路，包括与所述输出节点连接的第一输入端、与所述第二镜像晶体管和所述第四晶体管的中间节点连接的第二输入端以及与所述第四晶体管的控制端连接的输出端。

8、可选地，所述输出模块包括：连接于所述镜像节点和所述第二参考节点之间的电阻器和电压源，其中，所述电压检测信号等于跨接在所述电阻器两端的电压信号。

9、可选地，所述第一晶体管、所述第一镜像晶体管以及所述第三晶体管为第一类型，所述第二晶体管、所述第二镜像晶体管以及所述第四晶体管为不同的第二类型。

10、可选地，所述第一类型为p型，所述第二类型为n型。

11、根据本发明的另一方面，提供一种温度调节系统，其中，包括：半导体致冷器；以及所述的双向电流检测控制电路。

12、综上所述，本发明提供了一种低成本的双向电流检测控制电路，利用镜像晶体管来复制互补输出晶体管的输出电流，从而得到与两个方向的负载电流成比例的第一镜像电流和第二镜像电流，继而通过电阻将第一镜像电流和第二镜像电流之间的差转换成电压信号，通过电压信号就可以判断负载电流的极性，进而控制tec运行在加热模式或冷却模式。本发明的双向电流检测控制电路无需使用电流传感器及复杂的调节电路，因此整体结构更加简洁，电路成本更低，并且其检测结果不会受到外部环境的干扰，电路可靠性更高，可以适用于高精度测量的应用。

技术特征：

1.一种双向电流检测控制电路，包括：

2.根据权利要求1所述的双向电流检测控制电路，还包括：

3.根据权利要求2所述的双向电流检测控制电路，其中，所述第一放大器电路被配置为当所述输出电压的反馈小于所述参考电压信号时，驱动所述第一晶体管和所述第一镜像晶体管导通，以分别在所述第一输出节点和所述镜像节点提供第一方向的负载电流，以及

4.根据权利要求1所述的双向电流检测控制电路，其中，所述负载为半导体致冷器，所述半导体致冷器被配置为在所述第一输出节点接收所述负载电流，以及在所述第二输出节点提供所述负载电流，

5.根据权利要求1所述的双向电流检测控制电路，其中，所述第一钳位模块包括：

6.根据权利要求5所述的双向电流检测控制电路，其中，所述第二钳位模块包括：

7.根据权利要求1所述的双向电流检测控制电路，其中，所述输出模块包括：

8.根据权利要求6所述的双向电流检测控制电路，其中，所述第一晶体管、所述第一镜像晶体管以及所述第三晶体管为第一类型，

9.根据权利要求8所述的双向电流检测控制电路，其中，所述第一类型为p型，所述第二类型为n型。

10.一种温度调节系统，其中，包括：

技术总结本发明公开了一种双向电流检测控制电路和温度调节系统。该双向电流检测控制电路包括：互补输出的第一和第二晶体管，第一和第二晶体管用于在输出节点提供或接收负载电流；第一和第二镜像晶体管，分别用于复制第一和第二晶体管中的电流以获得负载电流的第一和第二镜像电流；第一和第二钳位模块，通过反馈钳位将第一和第二镜像电流提供到镜像节点；以及输出模块，用于根据镜像节点处第一和第二镜像电流和之间的差提供电压检测信号，该电压检测信号用于指示所述负载电流的极性，进而控制热电元件工作在加热模式或冷却模式。技术研发人员：许晶受保护的技术使用者：圣邦微电子（苏州）有限责任公司技术研发日：技术公布日：2024/6/20