ADN8831高效率TEC控制器解决方案

概述
ADN8831是一款单芯片TEC控制器。它集成了两个零漂移、轨到轨比较器和一个PWM驱动器。独特的PWM驱动器采用模拟驱动器工作，在H桥模式下控制外部选择的MOSFET。通过检测来自TEC的温度检测器反馈，ADN8831可以驱动TEC以建立连接至TEC模块的激光二极管或无源组件的可编程温度。

ADN8831支持NTC热敏电阻或正温度系数(PTC) RTD。目标温度设置为由基准电压源驱动的DAC或外部电阻分压器的模拟电压输入。

比例-积分-微分(PID)补偿网络有助于快速、准确地稳定ADN8831热控制环路。可调PID补偿网络示例参见AN-695应用笔记“使用ADN8831 TEC控制器评估板”。在冷却和加热模式下，ADN8831提供2.5 V（典型值）基准电压，适用于热敏电阻温度检测或TEC电压/电流测量和限制。
数据表：*附件：ADN8831高效率TEC控制器解决方案.pdf

应用

• 热电冷却器(TEC)温度控制
• DWDM光收发器模块
• 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

• 集成两个零偏移、轨到轨、斩波放大器
• TEC电压和电流工作监控
• 可编程TEC最大电压和电流
• 可编程TEC电流加热和冷却限值
• 可配置PWM开关频率：高达1 MHz
• 电源效率：> 90%
• 温度锁定指示
• 可选内部或外部时钟源
• 针对多个压降操作的时钟相位调整功能
• 支持负温度系数(NTC)热敏电阻或正温度系数(PTC)电阻温度检测器(RTD)
• 5 V（典型值）和可选3 V电源
• 提供待机和关断模式
• 可调软启动特性
• 5 mm × 5 mm 32引脚LFCSP封装

框图

引脚配置描述

典型性能特征

工作原理

ADN8831是一款单芯片TEC（热电致冷器）控制器，用于设定和稳定TEC的温度。施加到ADN8831输入端的电压对应目标TEC的温度设定点（TEMPESET）。通过控制外部FET H桥，施加适当的电流来将热量从连接TEC的物体带走或输入热量。

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ADN8831，以完成TEC的闭合热控制回路。为实现最佳稳定性，需将热传感器紧密耦合到TEC。在大多数激光二极管模块中，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温度。

ADN8831集成了两个自校正、自动调零放大器（Chop1和Chop2）。Chop1放大器通常接收热传感器输入，并将其转换为电压输出。OUT1（引脚4）的电压与目标物体温度成正比。该OUT1（引脚4）电压反馈到补偿放大器（Chop2），并与温度设定点电压进行比较，产生与电压差成正比的误差电压。

使用图12所示的PID补偿放大器（CHOP2）网络调整PID网络，可优化TEC控制回路的阶跃响应。在实现最短稳定时间和最大电流过冲振铃之间需要进行权衡。有关如何调整PID补偿放大器（CHOP2）网络的详细信息在相关部分中介绍。

TEC采用H桥配置进行差分驱动。ADN8831驱动外部MOSFET晶体管为TEC提供电流。为进一步提高系统的功率效率，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。这种独特的配置使ADN8831的效率超过90%。对于大多数应用，使用1.47 μH电感、22 μF电容和1 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0.5%以下。

通过VLIM（引脚31）和ILIMC（引脚1）/ILIMH（引脚32）引脚设置流过TEC的最大电压和电流。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。