ADN8833用于数字控制系统的超紧凑、1A热电冷却器(TEC)驱动器技术手册

概述
ADN8833是一款集成1 A功率MOSFET的单芯片H桥TEC驱动器。它包括提供线性驱动器(LDR)输出的线性功率级，以及提供SW输出的脉冲宽度调制(PWM)功率级。根据CONT输入的控制电压，ADN8833通过TEC驱动电流，将连接至TEC模块的激光二极管或无源组件的温度建立至可编程的目标温度。

CONT输入所施加的控制电压由数模转换器(DAC)产生，后者靠近温度控制系统的数字比例-积分-微分(PID)环路。

内部2.5 V基准电压提供精确的1%输出，用于分压器网络偏置，从而在加热和冷却模式下对最大TEC电流和电压限值进行编程。该基准电压也可用于DAC和温度检测电路，包括热敏电阻电桥和模数转换器(ADC)。
数据表：*附件：ADN8833用于数字控制系统的超紧凑、1A热电冷却器(TEC)驱动器技术手册.pdf

应用

• TEC温度控制
• 光学模块
• 光纤放大器
• 光纤网络系统
• 需要TEC温度控制的仪器仪表

特性

• 获得专利的高效率单电感架构
• 用于TEC驱动器的集成式低RDSON MOSFET
• TEC电压和电流工作监控
• 无需外部检测电阻
• 独立的TEC加热和冷却限流设置
• 可编程最大TEC电压
• 2 MHz PWM开关频率
• 外部同步
• 兼容数字热控环路
• 2.50 V、1%精度基准电压输出
• 采用25引脚、2.5 mm x 2.5 mm WLCSP或24引脚、4 mm x 4 mm LFCSP封装

框图

引脚配置描述

典型性能特征

详细功能框图

工作原理

ADN8833是一款单芯片TEC（热电致冷器）驱动器，用于设定和稳定TEC的温度。从数模转换器（DAC）输出的控制电压施加到ADN8833的CONT输入引脚，该电压对应连接到TEC的目标物体的温度设定点。ADN8833控制内部场效应管（FET）H桥，通过该H桥，电流流向TEC，其方向可以是正向（冷却模式），将热量从连接TEC的物体带走，也可以是负向（加热模式），向连接TEC的物体输入热量。

目标物体的温度由连接到TEC的热传感器测量，感测到的温度（电压）反馈到ADN8833，以闭合热控制回路。为实现最佳的整体稳定性，需将热传感器紧密耦合到TEC。在大多数激光模块中，TEC和负温度系数（NTC）热敏电阻集成在同一封装内，用于调节激光二极管的温度。

TEC采用H桥配置进行差分驱动。ADN8833驱动其内部的金属 - 氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET），为TEC提供电流。为提高系统效率，H桥的一侧使用脉宽调制（PWM）驱动器，仅需一个电感和一个电容构成的滤波器即可滤除开关频率。H桥的另一侧使用线性输出，无需额外电路。这种配置使ADN8833的效率超过90%。对于大多数应用，使用1 μH电感、10 μF电容和2 MHz的开关频率可使TEC两端的最坏情况下输出电压纹波保持在1%以下。

通过TEC和ILIM引脚设置流过TEC的最大电压。可以独立设置最大制冷和制热电流，且不受最大TEC电压限制。有关更多详细信息，请参见“最大TEC电压限制”部分和“最大TEC电流限制”部分。

数字PID控制

ADN8833用于软件控制的PID（比例 - 积分 - 微分）回路。放大器对来自热敏电阻的信号进行调理，并连接到外部温度测量ADC。

控制温度设定点的外部DAC信号施加到CONT输入引脚。

为驱动器供电

ADN8833的工作输入电压范围为2.7 V至5.5 V，该电压施加到VDD引脚，对于WLCSP封装是PVIN引脚（对于LFCSP封装是PVINS引脚和PVINL引脚）。VDD引脚是内部基准电压源的输入电源引脚。PVIN引脚（对于LFCSP封装，PVINS引脚和PVINL引脚合并）为线性驱动器和开关驱动器提供输入电源。两种封装的输入电源引脚（VDD和PVIN）的输入电压相同。在某些情况下，可以在PVIN引脚（对于LFCSP封装是PVINS引脚和PVINL引脚）与VDD引脚之间选择性地添加一个RC低通滤波器，以防止高频噪声进入VDD，如图24所示。电容和电阻值通常分别为10 nF和100 Ω。

在为ADN8833配置电源时，请记住，在高电流负载下，由于电源线上的电压降，输入电压可能会大幅下降。对于WLCSP封装（PVINS引脚和PVINL引脚）以及LFCSP封装的前端电源，在设计电源时请提供适当的电压裕量，以保持性能。尽量缩短从电源到PVIN引脚（对于LFCSP封装是PVINS引脚和PVINL引脚）的走线长度，以帮助缓解电压降。