2009年第11期仪表技术29半导体制冷温控系统的设计邵安1,2,蔡纯洁1,武涛1,2(1.中国科学院合肥智能机械研究所,安徽合肥230031;2.中国科学技术大学自动化系,安徽合肥230026)摘要:叙述半导体制冷原理,介绍一种半导体制冷器温度控制系统的设计;通过开关电源提供可调电压,温度传感器获得感应电压,半导体制冷来调节温度。试验结果表明:设计的温度控制系统完全符合对温度稳定性的要求。关键词:半导体制冷;温度传感器;开关电源中图分类号:TH811文献标识码:B文章编号:1006-2394(2009)11-0029-02DesignofSemiconductorRefrigerationTemperatureControllingSystemSHAOAn1,2,CAIChunjie1,WUTao1,2(1.InstituteofIntelligentMachines,ChineseAcademyofScience,Hefei230031,China;2.UniversityofScienceandTechnologyofChina,Hefei230026,China)Abstract:Thesemiconductorrefrigerationprincipleisnarratedinthisarticle.Thedesignofasemiconductorrefrigerationtemperaturecontrollingsystemisintroduced.Switchingpowersupplyprovidesanadjustablevoltagetemperature.Thetemperaturesensormeasurestheinducedvoltage.TheSemiconductorFreezeradjuststhetemperature.Theexperimentresultsprovethatthesystemhashighstabilityincontrollingtemperature.Keywords:semiconductorfreezer;temperaturesensor;switchingpowersupply1温度控制系统的组成及工作原理2系统硬件设计在工业生产和日常生活中,对温度控制系统的要该系统硬件主要由开关电源、温度传感器、求,主要是保证温度在一定范围内变化,稳定性要好。PIC16C73单片机、半导体制冷片及显示模块组成。本设计采用两组开关电源供电且开关电源可调,分别2.1半导体制冷原理是0~8V和0~5V,负载电阻为2;传感器采用北陆半导体制冷是以温差电现象为基础的制冷方法,传感器,温度控制范围:8.5~10.5;在电压范围内要它是利用塞贝克效应的逆反应珀尔帖效应的求电流应连续可调;控制温度的精度为0.5;同时原理达到制冷目的。采用两片半导体制冷片来调节箱内温度。半导体制冷器的基本元件是热电偶对,即把一只该系统基本工作原理为:由温度传感器来采集箱N型半导体和一只P型半导体连接成热电偶(如图内和箱外温度,然后通过单片机内部的A/D转换器将2),通上直流电源后,在接口处就会产生温差和热量模拟信号转换为数字信号,通过控制规则,单片机作出的转移。在电路上串联起若干对半导体热电偶对,而相应的处理,最终将结果显示出来,使系统的温度控制在传热方面是并联的,这样就构成了一个常见的制冷在要求的范围内,系统组成框图如图1所示。热电堆。借助热交换器等各种传热手段,使热电堆的图1系统组成框图图2半导体制冷片结构图收稿日期:2009-08作者简介:邵安(1984),男,硕士研究生,研究方向为检测技术与自动化装置;蔡纯洁,男,高级工程师。30仪表技术2009年第11期热端不断散热并且保持一定的温度,而把热电堆的冷压隔离,还做到高低电压的转换功能。端放到工作环境中去吸热降温,这就是半导体制冷的在过去的普通开关电源设计中,通常采用将输出原理。电压经过误差放大后直接反馈到输入端的模式。这种设冷端温度为Tc,热端温度为Td,冷热端温差为电压控制的模式在某些应用中也能较好地发挥作用,T=Td-Tc,冷端从外界吸取的热量(即制冷量)为但随着科学技术的发展,当今世界的电源制造业大多Qc,热端向外放出的热量(即散热量)为Qh,热电偶输已采用一种有类似拓扑结构的方案,此类结构的开关入功率为P,电路中电流为I。假设PN型半导体材料电源有以下特点:输出经过TL431(可控分流基准)反侧面为绝热,并忽略汤姆逊热及接触电阻的影