一种快速响应的TEC驱动电路的制作方法

本发明涉及tec驱动电路，特别涉及一种快速响应的tec驱动电路。

背景技术：

1、控制系统精度和稳定性的关键。目前传统的tec驱动电路图如图1所示，该tec驱动电路由tec温度检测电路（由运放opas、电阻rs11，电阻rs21，电阻rs12以及电阻rs22构成，电阻rs11的阻值等于电阻rs12的阻值，电阻rs21的阻值等于电阻rs22的阻值。），温度环pid补偿电路（由运放opatc、电阻rtc1、rtc2、rtc3和电容ctc1、ctc2、ctc3构成），电压环pid补偿电路（由运放opavc、电阻rvc1、rvc2、rvc3和电容cvc1、cvc2、cvc3构成），tec电压检测电路（由运放opaf、电阻rf11，电阻rf21，电阻rf12以及电阻rf22构成，电阻rf11的阻值等于电阻rf12的阻值，电阻rf21的阻值等于电阻rf22的阻值。），电压控制信号缓冲器（opab），电压控制信号电平移位电路1（由运放opals1、电阻rls11，电阻rls21，电阻rls12以及电阻rls22构成），电压控制信号电平移位电路2（由运放opals2、电阻rls13，电阻rls23，电阻rls14以及电阻rls24构成, 电阻rls11、电阻rls12、电阻rls13以及电阻rls14的阻值相等，电阻rls21、电阻rls22、电阻rls23以及电阻rls24的阻值相等），比较器com1，比较器com2，pwm驱动控制信号产生电路driver1，pwm驱动控制信号产生电路driver2，功率管mppower1，功率管mnpower1，功率管mppower2，功率管mnpower2，滤波电感lo1，滤波电容co1，滤波电感lo2以及滤波电容co2组成，其中电压环pid补偿电路，tec电压检测电路，电压控制信号缓冲器，电压控制信号电平移位电路1，电压控制信号电平移位电路2，比较器com1，比较器com2，pwm驱动控制信号产生电路driver1，pwm驱动控制信号产生电路driver2，功率管mppower1，功率管mnpower1，功率管mppower2，功率管mnpower2，滤波电感lo1，滤波电容co1，滤波电感lo2以及滤波电容co2构成了电压内环，tec温度检测电路，温度环pid补偿电路，电压内环以及tec模块构成了温度外环。

2、关于传统的tec驱动电路的工作原理：电压内环的作用是通过电压信号vcs控制tec模块正负端的电压差（即vo1-vo2），温度外环的作用是通过温度设定电压信号vtemset控制tec的温度，然而由于输出电压vo1和vo2的纹波须足够小，滤波电感lo1，lo2和滤波电容co1，co2的取值通常较大，为了补偿滤波电感和滤波电容所带来的低值极点，电压环pid补偿电路中的电容cvc1取值很大，这就会导致芯片面积的增加，以及会使得电压内环的瞬态响应速度很慢。

技术实现思路

1、本发明的目的在于一种快速响应的tec驱动电路，取消了传统tec驱动电路中的电压环pid补偿电路，进而可以解决由于电压环pid补偿电路中的电容cvc1取值大而带来的芯片面积的增加和电压内环的瞬态响应速度很慢的问题，实现快速响应的效果。

2、为了实现以上目的，本技术方案提供了一种快速响应的tec驱动电路，包括：依次连接的tec温度检测电路、温度环pid补偿电路以及电压控制信号缓冲器，电压控制信号缓冲器的输出端并联连接第一电压控制信号电平移位电路和第二压控制信号电平移位电路，其中第一电压控制信号电平移位电路的输出端通过第一延迟电平比较电路连接第一驱动控制信号产生电路driver1，且第一驱动控制信号产生电路driver1的输出端输入第一延迟电平比较电路，第一驱动控制信号产生电路driver1的输出端连接功率管mppower1、功率管mnpower1、滤波电感lo1以及滤波电容co1；第二电压控制信号电平移位电路的输出端通过第二延迟电平比较电路连接第二驱动控制信号产生电路driver2，且第二驱动控制信号产生电路driver2的输出端输入第二延迟电平比较电路，第二驱动控制信号产生电路driver2的输出端连接功率管mppower2、功率管mnpower2、滤波电感lo2以及滤波电容co2，滤波电感lo1和滤波电感lo2之间连接tec模块。

3、本方案设计的快速响应的tec驱动电路不含传统tec驱动电路中的电压环pid补偿电路，可解决由于pid补偿电路中的电容cvc1取值很大所带来的芯片面积的增加和电压内环的瞬态响应速度很慢的问题，具有快速响应以及面积小的优势。

4、相较于现有技术，本技术方案具有以下特点和有益效果：

5、本方案提出的快速响应的tec驱动电路通过第一延迟电平比较电路和第二延迟电平比较电路的设置，取消了传统的tec驱动电路中的电压环pid补偿电路，节省了芯片面积的同时通过直接比较输出电压vo1（vo2）和控制vc1（vc2）的大小关系来控制输出电压vo1（vo2）的值，电压内环的响应速度得到了显著提高。

技术特征：

1.一种快速响应的tec驱动电路，其特征在于，包括：依次连接的tec温度检测电路、温度环pid补偿电路以及电压控制信号缓冲器，电压控制信号缓冲器的输出端并联连接第一电压控制信号电平移位电路和第二压控制信号电平移位电路，其中第一电压控制信号电平移位电路的输出端通过第一延迟电平比较电路连接第一驱动控制信号产生电路driver1，且第一驱动控制信号产生电路driver1的输出端输入第一延迟电平比较电路，第一驱动控制信号产生电路driver1的输出端连接功率管mppower1、功率管mnpower1、滤波电感lo1以及滤波电容co1；第二电压控制信号电平移位电路的输出端通过第二延迟电平比较电路连接第二驱动控制信号产生电路driver2，且第二驱动控制信号产生电路driver2的输出端输入第二延迟电平比较电路，第二驱动控制信号产生电路driver2的输出端连接功率管mppower2、功率管mnpower2、滤波电感lo2以及滤波电容co2，滤波电感lo1和滤波电感lo2之间连接tec模块。

2.根据权利要求1所述的快速响应的tec驱动电路，其特征在于，电压控制信号缓冲器、第一电压控制信号电平移位电路、第二电压控制信号电平移位电路、第一延迟电平比较电路、第二延迟电平比较电路、第一驱动控制信号产生电路driver1d、第二驱动控制信号产生电路driver2、功率管mppower1、功率管mnpower1、功率管mnpower2、功率管mnpower2、滤波电感lo1、滤波电容co1、滤波电感lo2以及滤波电容co2构成电压内环；tec温度检测电路，温度环pid补偿电路，tec模块以及电压内环构成了温度外环。

3.根据权利要求1所述的快速响应的tec驱动电路，其特征在于， 第一延迟电平比较电路包括第一比较器com1，第一sr锁存器以及第一开启计时器，第一电压控制信号电平移位电路输入第一比较器com1的输入正端，经滤波电感lo1和滤波电容co1滤波后的输出电压vo1输入第一比较器com1的输入负端，第一比较器com1的输出电压vcmp1输入第一sr锁存器的s端，第一sr锁存器的q端输出信号vdri1，信号vdri1与第一开启计时器的输入端连接，第一开启计时器输出信号vreset1，信号vreset1输入第一sr锁存器的r端，第一sr锁存器的q端的输出信号作为第一延迟电平比较电路的输出，第一sr锁存器的q端同第一驱动控制信号产生电路driver1连接；第二延迟电平比较电路包括第二比较器com2，第二sr锁存器以及第二开启计时器，第二电压控制信号电平移位电路输入第二比较器com2的输入正端，经滤波电感lo2和滤波电容co2滤波后的输出电压vo1输入第二比较器com2的输入负端，第二比较器com2的输出电压vcmp2输入第二sr锁存器的s端，第二sr锁存器的q端输出信号vdri2，信号vdri2与第二开启计时器的输入端连接，第二开启计时器输出信号vreset2，信号vreset2输入第二sr锁存器的r端，第二sr锁存器的q端的输出信号作为第二延迟电平比较电路的输出，第二sr锁存器的q端同第二驱动控制信号产生电路driver2连接，第一开启计时器和第二开启计时器的计时长度为ton。

4.根据权利要求3所述的快速响应的tec驱动电路，其特征在于，当第一延迟电平比较电路的输出信号vdri1为高电压时，第一驱动控制信号产生电路driver1驱动输出的信号vdrip1和驱动信号vdrin1为低电压，当第二延迟电平比较电路的信号vdri2为高电压时，第二驱动控制信号产生电路driver2的驱动信号vdrip2和驱动信号vdrin2为低电压；当第一延迟电平比较电路的输出信号vdri1为低电压时，第一驱动控制信号产生电路driver1驱动输出的信号vdrip1和驱动信号vdrin1为高电压，当第二延迟电平比较电路的信号vdri2为低电压时，第二驱动控制信号产生电路driver2的驱动信号vdrip2和驱动信号vdrin2为高电压。

5.根据权利要求1所述的快速响应的tec驱动电路，其特征在于，第一延迟电平比较电路包括第一比较器com1，第一sr锁存器以及第一关断计时器，第一电压控制信号电平移位电路输入第一比较器com1的输入负端，经滤波电感lo1和滤波电容co1滤波后的输出电压vo1输入第一比较器com1的输入正端，第一比较器com1的输出电压vcmp1输入第一sr锁存器的s端，第一sr锁存器的q端输出信号vdri1，信号vdri1与第一关断计时器的输入端连接，第一关断计时器输出信号vreset1，信号vreset1输入第一sr锁存器的r端，第一sr锁存器的q端的输出信号作为第一延迟电平比较电路的输出，第一sr锁存器的q端同第一驱动控制信号产生电路driver1连接；第二延迟电平比较电路包括第二比较器com1，第二sr锁存器以及第二关断计时器，第二电压控制信号电平移位电路输入第二比较器com1的输入负端，经滤波电感lo2和滤波电容co2滤波后的输出电压vo1输入第二比较器com1的输入正端，第二比较器com2的输出电压vcmp2输入第二sr锁存器的s端，第二sr锁存器的q端输出信号vdri2，信号vdri2与第二关断计时器的输入端连接，第二关断计时器输出信号vreset2，信号vreset2输入第二sr锁存器的r端，第二sr锁存器的q端的输出信号作为第二延迟电平比较电路的输出，第二sr锁存器的q端同第二驱动控制信号产生电路driver2连接，第一关断计时器和第二关断计时器的计时时长为toff。

6.根据权利要求5所述的快速响应的tec驱动电路，其特征在于，当第一延迟电平比较电路的输出信号为vdri1为高电压时，第一驱动控制信号产生电路driver1的驱动信号vdrip1和驱动信号vdrin1为高电压，当第二延迟电平比较电路的输出信号vdri2为高电压时，第二驱动控制信号产生电路driver2的驱动信号vdrip2和驱动信号vdrin2为高电压；当第一延迟电平比较电路的输出信号为vdri1为低电压时，第一驱动控制信号产生电路driver1的驱动信号vdrip1和驱动信号vdrin1为低电压，当第二延迟电平比较电路的输出信号vdri2为低电压时，第二驱动控制信号产生电路driver2的驱动信号vdrip2和驱动信号vdrin2为低电压。

7.根据权利要求1所述的快速响应的tec驱动电路，其特征在于，第一延迟电平比较电路包括第一迟延比较器com1，第一电压控制信号电平移位电路的输出信号vc1输入第一迟延比较器com1的输入正端，经滤波电感lo1和滤波电容co1滤波后的输出电压vo1输入第一迟滞比较器com1的输入负端，第一迟滞比较器com1的输出电压vdri1输入第一驱动控制信号产生电路driver1；第二延迟电平比较电路包括第二迟延比较器com2，第二电压控制信号电平移位电路的输出信号vc2输入第二迟延比较器com2的输入正端，经滤波电感lo2和滤波电容co2滤波后的输出电压vo2输入第二迟滞比较器com2的输入负端，第二迟滞比较器com2的输出电压vdri1输入第二驱动控制信号产生电路driver2。

8.根据权利要求7所述的快速响应的tec驱动电路，其特征在于，第一迟延比较器com1和第二迟延比较器com2迟滞电压均为vhy。

9.根据权利要求7所述的快速响应的tec驱动电路，其特征在于，当第一延迟电平比较电路的输出信号vdri1为高电压时，第一驱动控制信号产生电路driver1的驱动信号vdrip1和驱动信号vdrin1为低电压，当第二延迟电平比较电路的输出信号vdri2为高电压时，第二驱动信号产生电路driver2的驱动信号vdrip2和驱动信号vdrin2为低电压；当第一延迟电平比较电路的输出信号vdri1为低电压时，第一驱动控制信号产生电路driver1的驱动信号vdrip1和驱动信号vdrin1为高电压，当第二延迟电平比较电路的输出信号vdri2为低电压时，第二驱动控制信号产生电路driver2的驱动信号vdrip2和驱动信号vdrin2为高电压。

10.根据权利要求2所述的快速响应的tec驱动电路，其特征在于，若tec模块的温度大于设定温度，tec温度检测电路输出电压vrs大于vref，温度环pid补偿电路的输出电压vc增大直到vc的值增大到大于vref，控制信号vc1大于vc2， tec模块正负端的电压将大于0，tec将进入制冷模式；若tec模块的温度小于设定温度，tec温度检测电路输出电压vrs小于vref，温度环pid补偿电路的输出电压vc减小直到vc的值减小到小于vref，控制信号vc1小于vc2， tec模块正负端的电压将小于0，tec将进入制热模式。

技术总结本发明提供一种快速响应的TEC驱动电路，包括依次连接的TEC温度检测电路、温度环PID补偿电路以及电压控制信号缓冲器，电压控制信号缓冲器的输出端并联连接两路电压控制信号电平移位电路，其中电压控制信号的输出端通过延迟电平比较电路连接驱动控制信号产生电路，且驱动控制信号产生电路的输出端输入延迟电平比较电路，第一驱动控制信号产生电路的输出端连接功率管、滤波电感以及滤波电容，两路驱动控制信号产生电路输出端的滤波电感之间连接TEC模块，取消了传统TEC驱动电路中的电压环PID补偿电路，进而可以解决由于电压环PID补偿电路中的电容取值大而带来的芯片面积的增加和电压内环的瞬态响应速度很慢的问题，实现快速响应的效果。技术研发人员：胡欢,黄善飞受保护的技术使用者：杭州芯正微电子有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/9