PDF《应用设 计：电》

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4 .它是 一种微 功耗 、单电源、满摆幅 、精密 、增 益可调 的仪表放 大器,非 常适合于做桥 式放大 器使用 . 但MAX4

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4 的输 出 电压 范 围不 适合MSP

4 3

0 F

4 4

9 单片机的输 出量程 ,后面 还需要 加上信号 调理 电路 ,将信号调 整No ~2 .

5 V的输 入 电压范 围. M SP

4 3

0 的AD C 基准有片内和 片外两种.虽然 选用片内基 准就可以不 外接,减 小 电路 的复杂程度,但 因为所需的转换 精度较高,且 片 内基 准的温度系数 较大(100*l

0 6 /℃) ,这里选用了精 度 比较 高的片外 基准电压 源M AX6 l

7 3 .它的输 入 电压为

4 . 5~

4 0 V,输 出电压为2 .

5 V,最大温 度系数 为3 *1 0. / ℃ ,可以达到设计要求 .

2 T E C 控制电路设计 TE C 控制器按输 出的工作模 式可分 成线性和 开关两 种 .传 统S LED的温 度 控制大多采用线性模式 的TE C 控 制器 , 一 个简单的 线性 驱动 TE C电路 由两 个 推挽 功率三 极管构成 ,虽然具 有 电流 纹波小且容 易设计和制 造的优 点 ,但功率 效率 低 ,控制精 度不高 ,电路 集成度较 低 ,而且存在温 度控制 死区 问题 . 本系统采用美信公司的MAX1

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8 ,它是一款 适用于 Pe hi e r T E C 模块的开 关 型驱 动 芯片 ,工作 干单电源 ,能够提供 ±3 A双 极性输 出,采用直接 的 电流 控制.M AX1

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8 用 于设 定 和稳 定TE C 的温度,每个 加载在MAX1

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8 电流控 制输 入端 的 电压 对应 一个 目标 温度设定点.适 当的电流通过TE C 将驱 动TE C 对S L ED 供 热或 制冷 .SLED的温度 由温度采 集 电路采 集后 ,再经内部单 片机 运算后反馈给 MAX1

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8 ,用于 调整 系统 回路 和驱动 TE C 工作 . 图4 为S LE D温度控制 电路原理 图. 在 电路 中,MAXI P 和M AXI N引脚 的 电压 用来 控 制流 过TE C的 最大 正 向和 反向驱动 电流 ,M AXI V引脚 的电压用 来设置TE C的 最大 驱动电压 .通过 一个分压电路 来 实现 各个引脚电压的设 定 ,如 图4 所示 .CS 和0S l 引脚之 间的 电阻R 用 来设置流过TE C 的最大工 作 电流 ,这 里选 用了2

0 0 m Q的 电阻 . 当VCTLI >

1 .

5 V 时,M AX1

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8 1 ~ l J 冷,反之制 热 .在 实际应用 中 ,根据驱 动不 同的SLED光源组 件 ,合理 设置参数 即可.系统 中主控 回路采用 负反馈 ,将 度传感 器输 出的 电压与给定 电压比较 所得误差 值经P I D 控 制算法 处理后 , 今 日电子 ・

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0 9 年5 月一应用设计:电源 图4温度控制原理图 过D AC,送入MAX1

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8 ,以控制 TE C 上 的电压、电流的大小和 方向 ,进而实 现制 冷或制热 . 3控制方法 在 系统 中利 用单片机 作为微控制 器 ,通过 A DC、DAC 转换;

~ F I P I D算法 , 输出模拟量给MAX1

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8 的CTLI ,以驱 动TE C实现对S LED的加热或制冷.这 种软硬件结 合的方法 ,大大提 高了整个 系统的稳定性 和精 度. 由于PI D 控 制器具有稳态 误差小 、 动态性 能好 、控制精度高 等特 点 ,所以 在温 度控制 系统 中引入数字PI D算法 , 其离散化的表达式为 U - - L I l +A I

1 i + P [ A e ~ + I e + D A e 】 式中,u 是第i 次PI D运 算输 出量 ,经DAC转换后送 给温度控制 电路 ;

e = w y ,y 是 第次 温度采样 值,w是 设定 温 度下温 度采 样的 理论 值;

ei--e一e、1 , A ― e A e― A e

1 . P、I 、D分 别是PI D控制 器的比例 系数 、积分 系数和微分 系数.通过调节 这 三个参数 ,可 以使 得温控 系统处于 一 个控制快速 ,准确的工作状态 . 键盘和显示电路的设计 键 盘采 用3 键 式独立 按键 ,可 以实 现对P I D控 制算法三个参 数的设置以及 报警等 功能的设计 .由干MS P