3 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計

　　3.1 濾波調(diào)壓電路的實現(xiàn)

　　在濾波電路中，要濾除低頻的干擾，需要用比較大的電解性電容接地；濾除高頻的干擾，需要較小的電容接地。因此選擇2個470 μF 的電解電容和2 個0.1 pF 的電容將5 V 輸入端接地。

　　調(diào)節(jié)電壓部分：用一個100 kΩ 電位器進行粗調(diào)，串聯(lián)一個5kΩ電位器進行微調(diào)，以保證運放的輸入端可以得到預想的電壓值。

　　設(shè)計電路如圖2 所示。

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圖2 濾波調(diào)壓電路

　　3.2 恒流電路

　　通過一個集成運放OP07CP 進行輸出，將輸出電流采樣反饋到輸入端，從而使電流穩(wěn)定，如圖3 所示。

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圖3 恒流電路

　　3.3 TEC 驅(qū)動電路

　　熱電致冷器（tec）是利用帕耳貼（peltier）效應(yīng)進行制冷或加熱的半導體器件。在tec 兩端加上直流工作電壓會使tec 的一端發(fā)熱，另一端致冷；把tec 兩端的電壓反向則會導致相反的熱流向。

　　常用的tec 溫度控制電路大多采用分立元件搭建的pid電路，但分立電路需要進行參數(shù)整定，一般都是靠調(diào)試人員根據(jù)其經(jīng)驗確定參數(shù)值，也并不總是能達到控制要求，而且分立電路容易引入噪聲， 影響控制精度[6]。另外， 由于目前半導體激光器內(nèi)部通常集成了熱敏電阻和tec， 價格比較昂貴， 若發(fā)生tec 過壓、過流情況，容易把激光器燒壞，搭建溫控系統(tǒng)時還需考慮到激光器的保護問題。因此，傳統(tǒng)的溫控系統(tǒng)很難完成半導體激光器的溫度控制要求， 而集成了控制電路與各種保護功能的專用芯片能夠較好地完成精確溫度控制的任務(wù)。

　　本系統(tǒng)采用MAX1968 為TEC 的驅(qū)動芯片，MAX1968 是MAXIM 公司推出的高度集成、高性價比和高效率開關(guān)型驅(qū)動器，適用于peltier 熱電制冷器模塊。它采用直接電流控制，消除了tec 中的浪涌電流。片內(nèi)fet 在提供高效率的同時，盡可能地減少了外部元件。500 kHz/1 MHz 開關(guān)頻率和獨特的紋波消除電路減小了元件的尺寸和電源噪聲。MAX1968 單電源工作，在芯片內(nèi)部的兩個同步降壓穩(wěn)壓器輸出引腳之間連接tec，能夠提供±3 A 雙極性輸出。雙極性工作能夠?qū)崿F(xiàn)無“死區(qū)”溫度控制，以及避免了輕載電流時的非線性問題。該方案通過少許加熱或制冷可避免控制系統(tǒng)在調(diào)整點非常接近環(huán)境工作點時的振蕩。MAX1968 采用薄型28 引腳tssop-ep封裝，工作于-40～85 ℃的溫度范圍。

　　按照芯片資料上的典型電路的設(shè)計， 設(shè)計如下電路；該電路中，以O(shè)S1 與OS2 作為信號的輸出端，CTL1 作為控制信號輸入端， 其基準電壓為1.5 V， 此時OS1 與OS2 等電壓，TEC 不工作；當控制信號大于1.5 V，Vos1 大于Vos2，TEC 實現(xiàn)制冷功能；反之，當Vos1 小于Vos2 時，則實現(xiàn)制熱功能。

　　3.4 TTL 控制電路

　　由于TTL 電路和TEC 電路同時控制恒流電路的導通和關(guān)閉，因此，將TTL 電路通過非門之后與TEC 警報進行或非，再經(jīng)過一個非門輸入到光電耦合器件4N25。光電耦合器件4N25主要起到隔離LD 電源部分電路與其他部分電路的地端， 如果無此隔離，信號會產(chǎn)生相互影響，從而使電路不能正常工作。信號通過4N25 的射極輸入到VMOS 管T092C 的基極以控制其導通或截止。VMOS 管的射極接到集成運放OP07CP 的輸出端6 腳上（BU932RP 的基極），這樣，當TEC 報警信號為低電平并且TTL 為高電平的時候， 最后一個與非門的輸出為高電平，使光電耦合器件4N25 導通，其射極輸出為低電平，Q1（VMOS 管T092C）不導通相當于開路，使Q2（BU932RP）的基極為高電平，NPN 管導通，電路正常工作；當TEC 報警信號為高電平或TTL為低電平時，最后一個與非門的輸出為低電平，使光電耦合器件的射極輸出為高電平，這時Q1 導通，將Q2 基極的電位拉低，使其截止，電路不工作。如圖4 所示。

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圖4 TTL 控制電路