高效TEC温度控制器-多功能引脚-模块封装

鞍山核心电子技术有限公司电话：[phone]传真：[phone]网址：年–2013年鞍山核心电子技术有限公司版权所有更新日期:9/12/2013英文网站:的实物照片特征效率高：90%最大输出电流：4A最大输出电压：VPS0.2V调节实际物体温度稳定性高：0.01C精度高可靠性高零电磁干扰体积小巧100%无铅，符合RoHS标准描述TEC5V4A-D是专为驱动TEC（热电制冷器）而设计的一种电子模块。调节物体温度时，它具有高稳定性，高能效，零电磁干扰，体积小巧等特点。图1所示为TEC5V4A-D控制器的实物照片。此模块为用户提供多个接口，用以设置物体所需的温度，也就是选点温度；TEC上的最大电压；以及补偿网络。补偿网络补偿高阶热负载，从而稳定了温度控制环路。此控制器有以下功能：热敏电阻T-R线性化曲线，温度测量与监控，温度控制环路状态指示，TEC电压监控，上电延迟及关闭。TEC5V4A-D带有一个高稳定性低噪音的3.0V参考电压，它能通过POT（电位计）或DAC（数模转换器）来设置所需的物体温度。当用此参考电压设置选点温度时，选点温度误差与此参考电压无关。这是因为内部温测网络也用此电压作为参考。设置温度与测量温度之间的误差相互抵消，这使得物体温度的设定具有高稳定性。同样，ADC（模数转换器）也可用此电压作为参考，测量误差与参考电压无关，从而使得测量结果更准确。图1为TEC5V4A控制器的实物照片图2为实际大小控制器的俯视图，图中标注了引脚名称和位置。TECA1引脚功能如表1所示。警告：此驱动器只能使用烙铁进行手焊，温度310℃(590℉)，不能使用回流焊。TEC5V4A-D封装在六面金属盒中，屏蔽EMI（电磁干扰），防止控制器和防止电子元件间相互干扰。图2引脚名称与位置TECA1-XV-XV-D控制器带有一个可稳定温度控制环路的内部补偿网络。图4所示的带有默认值的补偿网络能与多数常用的蝴蝶型包装的TEC热负载相匹配。TECA1LD-XV-XV-D带有“LD”后缀是表示此控制器有内部补偿网络；而TECA1-XV-XV-D不带“LD”后缀则表示不带内部补偿网络，因此在使用控制器时，需要外部补偿网络。补偿网络由五部分组成：三个电阻和两个电容。此网络可通过两种方法实现，一种是将它们嵌入到控制器的电路中，另一种是在外部将这五个元件焊接到TEC所在的PCB板上（电路印刷版）。建议采用在外部焊接的方式，这种方式便于调节网络来驱动不同的热负载，而且在设计初期，无法确定热负载的特性。TECA1LD-XV-XV-D，这个型号表明它带有一个内部补偿网络，网络中的元件的值或是图4中的默认值，或是型号中的特定的值，命名规则见表3。25.6VPSPGNDPGNDTECNEGRTHGND3VTEMPSPGNDTECCRTCMINTEMPGD13456212101120.07813141516VTECTEMPTECPOSSDNG9鞍山核心电子技术有限公司电话：[phone]传真：[phone]网址：年–2013年鞍山核心电子技术有限公司版权所有更新日期:9/12/2013英文网站:引脚功能描述引脚#引脚名类型描述1TEMPGD数字输出温度良好指示：在选点温度范围是20C的条件下，当选点温度与实际物体的温度差0.1C时，或者当TEMP和TEMPSP点之间的压差3mV时，此引脚处于高电平；在此引脚上，有一个的内部10K的上拉电阻连接到VPS。电平变低时，此引脚被一漏极开路FET下拉，此时电阻为250@VPS=5V。*2012年3月27日前生产的TEC控制器需在GND上加一个100nF的电容。否则，将会出现一个Vp-p=200mV,f=500KHz的干扰。23VR模拟输出参考电压输出，3V：电位器或DAC可用此引脚来设置TEMPSP引脚上的选点温度电压，DAC还可通过TEMP引脚测量温度。最大的拉电流是1.5mA，最大吸收电流是4mA，最大稳定性50ppm/C。3TEMPSP模拟输入物体选点温度输入端口：在此端口的内部，它被一个50K的电阻限定到参考电压的一半，即1.5V。因此此引脚的开路电压是1.5V，对应于使用默认温度网络时（选点温度范围是15C到35C）的25C的选点温度。推荐使用控制器的参考电压来设置此引脚的电压。此引脚电压的下限是0.1V。如果将此引脚的电压设为0.1V可能导致控制器将物体冷却过度。此引脚的电压还可设置为比VPS小0.2V。例如，当VPS=5V时，此引脚电压设为4.8V，此时若默认温度网络启动，那么对应的温度为50C，见图6的曲线。此引脚可通过POT和DAC来设置。当选点温度需为25C时，将此引脚悬空。4GND接地POT，ADC，DAC和热敏电阻的信号地，见图4。5TECCRT模拟输入与输出TEC控制电压。可将此引脚悬空或直接用它来控制TEC电压。将TECCRT的电压设在0V到VPS之间，TEC的电压为：TEC电压=VPS2×TECCRT.此引脚也可用来设置TEC上的最大电压：TEC最大电压=VPS×Rm/(Rm+10K),这里：Rm是这两个电阻的阻值，其中一个是连在TECCRT和GND之间，另外一个是连在TECCRT和VPS之间，如图4所示。当使用电阻Rm，或是用TECCRT引脚来直接控制TEC电压时，此引脚用用来监测TEC上的电压：6VTEC模拟输出TEC电压指示：TECRRT直接用来控制TEC的电压时，TEC电压=（TEC最大电压）×（VPS2×VTEC）/VPS。相反，TECRRT引脚监测TEC的输出电压时，用此公式：TEC电压=VPS2×TECCRT。VTEC引脚的最大驱动电流为30mA，输出电压范围是0V到VPS。7CMIN模拟输入热控制环路的补偿输入引脚。在生产过程中将其悬空。进行原型设计时，使用评估板上带有调谐器的CMIN引脚，TECEV104（由ATI产生）调整补偿网络以与热负荷的特点相符合。8TEMP模拟输出实际物体温度指示：它在0V到VPS之间变化。VPS的电压为5V时，对应的温度在15Cto50C之间。参见下方曲线图。鞍山核心电子技术有限公司电话：[phone]传真：[phone]网址：年–2013年鞍山核心电子技术有限公司版权所有更新日期:9/12/2013英文网站:数字输入关闭控制：当此引脚为低电平时，控制器将关闭。当它悬空或在高电平时，控制器将被激活。此引脚在内部被100K的电阻上拉到VPS。10GND接地信号地：在内部连接到引脚4GND。可用来连接热敏电阻。11RTH模拟输入连接热敏电阻以感应物体温度。热敏电阻的另一端连接到信号地，引脚4或10.Rth=10K@25C。其他热敏电阻或温度感应器也可使用，如有需要，请咨询我们。12TECPOS模拟功率输出连接到TEC的正极上。13TECNEG模拟功率输出连接到TEC的负极上。14PGND电源地电源地：用来连接电源。15PGND电源地电源地：用来连接电源，从内部连接到引脚14。16VPS电源输入电源正极：值为5V。表2特征参数(Tambient=25C)参数测试条件值单位/注解物体*温度稳定性与环境温度VPS=5V,Rload=1.20.0002C/C物体温度与选点温度补偿Tambientis0~50C，选点温度15C~35C0.1C物体温度响应时间0.1每1C的选点温度5SS效率VPS=5V,Rload=1.290%-最大输出电流VPS=5V,Rload=1.24A最大输出电压VPS=5V,Rload=1.20.1~VPSV电源电压—4.75~5.25(指定为5)V选点温度**控制电压VPS=5V,Rload=1.20.1~VPSV默认选点温度范围***VPS=3V15~35C工作时环境温度范围VPS=5V,Rload=1.2-25~85C*物体温度是指安装在TEC冷端物体的实际温度。**选点温度是物体达到的期望温度值。***可根据要求进行定制。****此TEC控制器只能驱动有大于1Ω阻抗的TEC，其阻抗等于最大电压/最大电流。*****多次实验结果表明：根据参数和Rload的计算方式，我们建议用户使用1.2的Rload。鞍山核心电子技术有限公司电话：[phone]传真：[phone]网址：年–2013年鞍山核心电子技术有限公司版权所有更新日期:9/12/2013英文网站:所示：图3TEC控制器方框图应用信息TEC控制器的连接图如图4所示：图4TEC控制器的连接图如果您想要将此控制器用于没有在此讨论过的其他应用程序，例如应用于wavelockercontroller，请咨询我们。对于其它的定制化服务也是如此，例如通过使用高于3V和/或VPS的电源电压设定TEMPSP。TEMPGD3VTEMPSPTECCRTGNDVTECCMINTEMPSDNGGNDRTHTECNEGTECPOSPGNDPGNDVPSt热敏电阻Rth=10K@25°C-TEC+GND4.75V~5.25V连接到微处理器的参考电压来自微处理器D/ARm*A/DRmCd0.33µFFRd1M3MRiCi0.22µFRp3M补偿网络TEC5V4A-D:没有内部补偿网络TECA1LD-XV-XV-D:有定制的内部补偿网络，其元件值由客户规定。12345678109111312151416温度测量电路热负载补偿网络高效H桥驱动+TEC-温度良好指示温度输出选点温度热敏电阻t13TECNEG温度监控电路鞍山核心电子技术有限公司电话：[phone]传真：[phone]网址：年–2013年鞍山核心电子技术有限公司版权所有更新日期:9/12/2013英文网站:控制器有默认温度设定网络，当设定TEMPSP引脚的电压在0V到3V之间线性变化和使用特定的de-facto标准的10K@25C热敏电阻时，它设定的预设温度在15C到35C之间，R-T值的数据列在图6中。使用不同的热敏电阻和/或需要不同的选点温度范围是，请联系我们，我们会为您安装内部温度网络。注释：此TEC控制器没有内部补偿网络，我们也不建议使用内部补偿网络。后缀为LD型号的控制器，例如TECA1LD-XV-XV-D，表示控制器带有内部补偿网络，没有此后缀，表示既不需要内部补偿网络也不需要外部补偿网络。补偿网络由5部分组成：3个电阻、2个电容，网络中各部件的数值都是默认的，参见图4。由于能够改进不同的热负荷和/或热负荷的特点在早期设计阶段并不确定，所以强烈建议在外部安装补偿网络。典型特征Rthv.s.Temperature05101520253051015202530354045505560Temperature(C)Rth(KOhm)图5Rth与温度的关系TEMPSPv.s.Temperature00.511.522.533.544.551520253035404550Temperature(C)TEMPSP(V)图6TEMPSP与温度的