一种用于单光子探测器内的TEC驱动电路的制作方法

本发明涉及tec控制领域，特别涉及一种用于单光子探测器内的tec驱动电路。

背景技术：

1、在激光器、光模块、生物医疗设备、探测等领域，半导体制冷器（tec）因其体积小、响应快、可双向控温而被广泛采用。tec驱动电路的控温精度，很大程度上取决于前端温度信号采集的质量和后端功率驱动电路的线性度与稳定性。

2、目前，常见的tec驱动电路存在以下几方面不足：

3、其一，温度信号采集的非线性问题。 现有方案多采用负温度系数（ntc）热敏电阻作为温度传感器，通过固定电阻与ntc串联分压来获取温度信号，然而，ntc热敏电阻的阻值随温度升高呈急剧减小的非线性变化，这种分压方式会导致流过ntc的电流及固定电阻上的压降同步变化，使得输出电压随温度的变化幅度高低不一，即低温区信号变化幅度大，高温区信号变化幅度小，这种固有的非线性信号直接进入控制环路，会严重限制pid电路的误差计算精度，降低tec的控制精度。

4、其二，传统pid补偿网络的强耦合与振荡风险，为了减少元件数量和降低成本，现有pid控制器的构建通常由单运放组成，将比例（p）、积分（i）、微分（d）三种控制作用集中在同一个反馈网络中实现。其各控制参数通过同一组阻容元件设定，彼此之间高度耦合，一旦在调试过程中需要调整某个参数，往往会同时牵动其他两个通道的零极点位置，导致相位特性难以独立控制，极易引起自激振荡，极大地增加了电路调试难度和系统的不稳定性。

5、其三，tec驱动电路的非线性死区与贯穿风险， 在对tec进行双向线性驱动时，通常采用互补推挽输出级，在控制信号的过零附近，即从小信号正压到负压转换期间，若处理不当，推挽级的上、下两个功率管可能因微小的失调电压而瞬间同时导通，形成从电源到地的低阻抗通路，导致过大的贯穿电流而损坏器件。同时，功率管固有的发射结导通阈值会在控制电压过零时产生一个电流输出的死区，破坏了驱动电流的线性度，难以实现安全、平滑、线性的双向电流切换。

技术实现思路

1、针对上述技术问题，本发明的目的是提供一种用于单光子探测器内的tec驱动电路，所述驱动电路包括运放u1、运放u2、运放u3、电阻r5、电阻r6、电阻r7、电阻r8、电阻r9、电容c1、电容c2，所述运放u1的反相端接电阻r5、电阻r6的一端；输出端接电阻r6另一端，运放u2的反相端接电容c1、电阻r7的一端；输出端接电容c1另一端，运放u3的反相端接电阻r8、电阻r9的一端；输出端接电阻r9另一端，电阻r8另一端接电容c2一端，电容c2另一端接电阻r5、电阻r7的另一端，运放u1、运放u2、运放u3的同相端接地。

2、进一步的，所述驱动电路还包括运放u4、电阻r10、电阻r11、电阻r12、电阻r13，所述运放u4的反相端接电阻r10、电阻r11、电阻r12、电阻r13的一端；输出端接电阻r13另一端；同相端接地，电阻r10另一端接运放u1输出端，电阻r11另一端接运放u2输出端，电阻r12另一端接运放u3输出端。

3、进一步的，所述驱动电路还包括二极管d1、二极管d2、电阻r14、电阻r15、电阻r16、三极管q1、三极管q2，所述三极管q1的基极接电阻r14一端、电阻r15一端、电阻r16一端、三极管q2基极；集电极接正电源；发射极接三极管q2发射极，三极管q2集电极接负电源，电阻r15另一端接运放u4输出端，电阻r14另一端接二极管d2阳极，二极管d2阴极接负电源，电阻r16另一端接二极管d1阴极，二极管d1阳极接正电源。

4、进一步的，所述驱动电路还包括运放u5、运放u6、稳压芯片u7、电阻r1、电阻r2、电阻r3、电阻r4、电阻r17、电阻r18、热敏电阻rt，所述运放u6的反相端接电阻r1、电阻r2的一端；同相端接电阻r3、电阻r4的一端；输出端接电阻r1、电阻r5、电阻r7、电容c2的另一端，电阻r2用于输入设定温度信号，运放u5的反相端接电阻r18、热敏电阻rt的一端；同相端接电阻r17一端、稳压芯片u7阴极；输出端接热敏电阻rt、电阻r3的另一端，稳压芯片u7的阳极接地；调节端悬空，电阻r17另一端接正电源。

5、进一步的，所述电阻r5、电阻r6、电阻r7、电阻r8、电阻r9是可调电阻，电容c1、电容c2是可调电容。

6、进一步的，所述电阻r14、电阻r15、电阻r16是可调电阻。

7、进一步的，所述电阻r18是可调电阻。

8、本发明与现有技术相比的有益效果是：

9、本发明能够在温度变化使热敏电阻阻值改变时，线性输出电压信号为下级电路提供高质量信号源，以此提高tec的控制精度，通过构建p、i、d独立并行的通道以实现分级补偿，防止相互耦合及振荡，在控制电压绝对值高于0.6v的线性工作区内，实现对tec负载的安全、双向、线性驱动。

1.一种用于单光子探测器内的tec驱动电路，其特征在于，所述驱动电路包括运放u1、运放u2、运放u3、电阻r5、电阻r6、电阻r7、电阻r8、电阻r9、电容c1、电容c2，所述运放u1的反相端接电阻r5、电阻r6的一端；输出端接电阻r6另一端，运放u2的反相端接电容c1、电阻r7的一端；输出端接电容c1另一端，运放u3的反相端接电阻r8、电阻r9的一端；输出端接电阻r9另一端，电阻r8另一端接电容c2一端，电容c2另一端接电阻r5、电阻r7的另一端，运放u1、运放u2、运放u3的同相端接地。

2.根据权利要求1所述的用于单光子探测器内的tec驱动电路，其特征在于，所述驱动电路还包括运放u4、电阻r10、电阻r11、电阻r12、电阻r13，所述运放u4的反相端接电阻r10、电阻r11、电阻r12、电阻r13的一端；输出端接电阻r13另一端；同相端接地，电阻r10另一端接运放u1输出端，电阻r11另一端接运放u2输出端，电阻r12另一端接运放u3输出端。

3.根据权利要求2所述的用于单光子探测器内的tec驱动电路，其特征在于，所述驱动电路还包括二极管d1、二极管d2、电阻r14、电阻r15、电阻r16、三极管q1、三极管q2，所述三极管q1的基极接电阻r14一端、电阻r15一端、电阻r16一端、三极管q2基极；集电极接正电源；发射极接三极管q2发射极，三极管q2集电极接负电源，电阻r15另一端接运放u4输出端，电阻r14另一端接二极管d2阳极，二极管d2阴极接负电源，电阻r16另一端接二极管d1阴极，二极管d1阳极接正电源。

4.根据权利要求1所述的用于单光子探测器内的tec驱动电路，其特征在于，所述驱动电路还包括运放u5、运放u6、稳压芯片u7、电阻r1、电阻r2、电阻r3、电阻r4、电阻r17、电阻r18、热敏电阻rt，所述运放u6的反相端接电阻r1、电阻r2的一端；同相端接电阻r3、电阻r4的一端；输出端接电阻r1、电阻r5、电阻r7、电容c2的另一端，电阻r2用于输入设定温度信号，运放u5的反相端接电阻r18、热敏电阻rt的一端；同相端接电阻r17一端、稳压芯片u7阴极；输出端接热敏电阻rt、电阻r3的另一端，稳压芯片u7的阳极接地；调节端悬空，电阻r17另一端接正电源。

5.根据权利要求1所述的用于单光子探测器内的tec驱动电路，其特征在于，所述电阻r5、电阻r6、电阻r7、电阻r8、电阻r9是可调电阻，电容c1、电容c2是可调电容。

6.根据权利要求3所述的用于单光子探测器内的tec驱动电路，其特征在于，所述电阻r14、电阻r15、电阻r16是可调电阻。

7.根据权利要求4所述的用于单光子探测器内的tec驱动电路，其特征在于，所述电阻r18是可调电阻。