Chris Glaser, Texas Instruments
Pentru un răcitor termoelectric care stabilizează temperatura unei diode laser, este necesară o sursă de alimentare cu o configurație specială, care poate fi realizată cu un circuit foarte simplu.
O diodă laser este cel mai important element al rețelelor optice, deoarece acesta este cel care este responsabil pentru transformarea datelor în impulsuri luminoase. Pentru a stabiliza luminozitatea, dioda necesită un control atent, iar lungimea de undă a radiației depinde, în primul rând, de temperatură. Răcitoarele termoelectrice (răcitoare termoelectrice - TEC) sunt utilizate în mod obișnuit pentru a efectua această stabilizare. Datorită varietății variate de TEC care diferă în ceea ce privește consumul de energie, sursa de alimentare trebuie să fie proiectată pentru fiecare tip specific.
TEC transferă energia termică de la o suprafață la alta, după care temperatura primei suprafețe crește sau cade. TEC în sine nu consumă energie; cu alte cuvinte, energia nu se pierde *). Dar energia este necesară pentru funcționarea CET. Modelul TEC poate fi un rezistor convențional, capabil să reziste la o anumită cădere de tensiune pe acesta și să treacă curentul necesar. Această putere determină diferența maximă de temperatură dintre cele două suprafețe TEC. Cu cât puterea aplicată este mai mare, cu atât diferența de temperatură este mai mare.
O proprietate importantă a răcitoarelor termoelectrice este capacitatea lor de încălzire și răcire. Datorită faptului că TEC este conectat permanent la un laser sau la alt dispozitiv care necesită stabilizare a temperaturii, numai o singură suprafață poate controla temperatura laserului. Cealaltă suprafață trebuie montată pe radiator pentru a devia energia care iese din prima parte. Pentru funcționarea corectă a sistemului cu ambele suprafețe este necesar să se asigure un bun contact termic.
După instalarea sistemului de a schimba dispunerea reciprocă a suprafețelor nu mai este posibilă, și ar trebui să efectueze răcire și încălzire TEC, pornind de la orientarea predeterminată. Această funcție suplimentară se realizează prin schimbarea direcției curentului care trece prin TEC. Curentul care curge într-o anumită direcție, o suprafață răcește și încălzește celălalt, în timp ce atunci când schimbă direcția lui a primei suprafețe de încălzit, iar celălalt se răcește. Acest lucru extinde domeniul de control al temperaturii în comparație cu circuitul în care curentul curge într-o singură direcție.
Deoarece TEC necesită curent bidirecțional, sursa de alimentare trebuie să susțină și două moduri. Dar cele mai multe surse de energie sunt capabile să dea doar curentul scurs. Acest forțe pentru a proiecta un circuit special, polaritatea de comutare a sursei de alimentare conduce la contacte TEC, atunci când răcirea este necesară înlocuirea de încălzire, ceea ce complică foarte mult structura dispozitivului.
O soluție alternativă este o sursă de alimentare, a cărei ieșire fără tensiune de conectare TEC ar putea da și primi curent. Cu toate acestea, microcircuitele concepute pentru utilizarea în acest mod sunt eliberate destul de puțin. În plus, sursa trebuie să funcționeze în mod fiabil lângă valoarea curentului zero - punctul de funcționare normal al dispozitivului.
Circuitul prezentat în figura 1 este capabil să servească drept sursă de intrare și ieșire pentru un TEC cu putere redusă. De exemplu, pentru a genera curentul direcției dorite, un astfel de convertor de sus-jos ca TPS63020 poate reduce sau crește tensiunea de alimentare. Topologia convertorului sus-jos oferă o gamă largă de tensiuni de ieșire, în acest caz de la 1,2 V la 5,5 V.
Acest eșantion este o schemă simplă (proiectul de bază al companiei PMP9759
Texas Instruments) generează un curent de control bidirecțional al TEC.
Această diagramă combină toate MOSFET de putere și are nevoie doar de o cantitate minimă de componente externe, mai preferat pentru un control TEC consum redus de energie, atunci când dimensiunile aparatului paramount dobândesc, cum ar fi în cazul modulelor de comunicații optice în miniatură. Convertorul în sus și în jos este alimentat de o magistrală comună de 3,3 V, disponibilă în module de rețea cu fibră optică. conexiune TEC la sursa de alimentare (Figura 2) permite să regleze diferența de tensiune dintre suprafețele TEC de la +2,1 V la -2.2 V. In plus, o astfel de configurație este ușor de a menține punctul de operare în zona curenților de zero.
Acest circuit generează un curent bidirecțional
TEC cu un singur convertor
și mai multe componente externe.
Orientarea TEC este esențială în ceea ce privește modul de utilizare - ca încălzire sau răcire. Electronica modernă este deseori o sursă de căldură și este chiar mai dificil de încălzit. Cu toate acestea, pentru a răci TEC la lungimea de undă necesară emisiei laser este de obicei mult mai dificilă. Prin urmare, este mai bine să conectați TEC astfel încât răcirea să apară atunci când curentul curge din convertorul sus-jos. Acest lucru se datorează faptului că curentul de scurgere, pe care mulți traductori îl pot oferi, inclusiv TPS63020, este mai infuzat. Din același motiv, trebuie utilizat un curent de intrare pentru a încălzi TEC.
În circuitul complet cu control buclă închisă
microcontrolerul citește citirea senzorului
temperatură și generează un semnal de ieșire
invertor pentru instalare
temperatura necesară.
În sistemul complet (Figura 3), microcontrolerul monitorizează temperatura măsurată de senzorul instalat pe TEC. Comparând dispozitivul reale și semnalul de control al temperaturii TEC pe ieșirea microcontrolerului VCTRL deplasează punctul de funcționare al invertorului determinând-o să dea sau să primească un curent mai mare sau mai mică.
Materiale conexe
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: