LTC1923高效率热电冷却器控制器技术手册

概述
LTC1923 是一款脉宽调制器，其拟用于需要单向或双向驱动电路的热电冷却器 (TEC) 或加热器应用。LTC1923 集成了所有必要的控制电路和两组互补型输出驱动器以驱动一个全桥，从而提供了一种向 TEC 输送双向电流的有效方法。只需增设区区几个外部组件，即可容易地实现一个准确的温度控制环路，以稳定激光二极管系统的温度。利用 LTC1923 可实现 0.1°C 的典型温度设定点准确度。增设一个仪表放大器前端可提供 0.01°C 的设定点稳定性。

该器件具有独立的可调加热和冷却逐个脉冲电流限制、用以实现受控启动的电流软起动、旨在降低系统噪声的输出转换速率控制、差分电流检测和电压放大器、以及用于保护激光器和提供冗余系统监视的一系列辅助电路。
数据表：*附件：LTC1923高效率热电冷却器控制器技术手册.pdf

应用

• 基于激光器的光纤链路
• 医疗仪器
• CPU 温度调节器

特性

• 高效率、低噪声拓扑
• 可调输出转换速率降低了 EMI
• 全桥式控制器用于实现双向电流控制
• 可调的逐个脉冲双向 TEC 电流限制
• 开路 / 短路热敏电阻指示
• 解决方案占板面积 < 0.6” x 0.8” (双面 PCB)
• 采用 5mm x 5mm QFN 封装和 28 引脚 SSOP 封装
• TEC 电压箝位
• TEC 电流、电压和热 / 冷状态输出
• 可调 / 可同步振荡器频率减小了滤波器组件尺寸并降低了系统噪声
• 2.5V 基准电压输出
• 2.7V 最小工作电压

应用电路

引脚配置

典型性能特征

框图

运行原理

主控制回路

LTC1923采用恒定频率、电压模式架构来控制温度。两对N沟道（也可外接MOSFET）组成的半桥（有时称为H桥配置）的相对占空比被调整，以控制 系统温度。全桥架构有利于双向电流通过热电制冷器（TEC）或其他加热元件。电流的流动方向决定了系统是被加热还是冷却。通常使用热敏电阻、铂电阻温度探测器（RTD）或其他合适的元件来感测系统温度。控制回路围绕这个传感元件和TEC闭合。

误差放大器输出端（EAOUT）的电压，相对于三角形波形（C_T），控制TEC是加热还是冷却。外部全桥的示意图见图1。桥的“A”侧由顶部的P沟道MOS管（MPA）和底部的N沟道MOS管（MNA）组成。这些器件的栅极分别连接到LTC1923的PDRVA和NDRVA输出端。桥的“B”侧由P沟道MOS管（MPB）和N沟道MOS管（MNB）组成。这些MOS管的栅极由LTC1923的PDRVB和NDRVB输出端控制。

桥的“A”侧导通（NDRVA为高电平且PDRVA为低电平），此时误差放大器的输出电压小于C_T引脚的电压（见图2 ）。在这种情况下，每个输出驱动器的状态如下：PDRVA为低电平，NDRVA为高电平，PDRVB为高电平，NDRVB为低电平。当EAOUT的电压大于C_T引脚（桥的“B”侧）的电压时，桥的“B”侧导通。TEC两端的平均电压(V_{TECooler})约为：

其中：

• (V_{DD}) = 全桥电源电压
• (D_{A}) = 桥“A”侧的占空比，即桥“A”侧在一个振荡周期内导通的时间占比
• (D_{B}) = 桥“B”侧的占空比

占空比(D_{A})和(D_{B})的关系由以下公式确定：

在稳态下，(V_{TECooler})的极性表明系统是在被加热还是冷却。通常，当电流流入TEC的(TEC^{+})端时，系统被冷却；当电流从该端流出时，系统被加热。注意：不要将TEC的(TEC^{+})端与LTC1923的TEC输入点混淆，尽管这两个点应连接在一起。