文档介绍：半导体制冷器(TEC)的驱动与控制
如何控制和补偿半导体制冷器
摘要
在很多需要精密温度控制的设备中经常可以看到半导体制冷器。对温度及其敏感的组件往往与TEC和温度监视器集成到一个单一热工程模块。半导体制冷器也可以通过翻转电成的差分网络，又增加了零点来抹去第二1Hz的极点。这个零点提供了额外的相位裕度，使闭环在在更高的频率处截止。如图1中所示的蓝色虚线。虽然具有高环路带宽的快速响应是不需要的，高DC增益和小电容却是必不可少的。该补偿器使用C3使增益衰减到30Hz，从而减少噪声注入闭环。在TEC的应用中，这允许闭环在2Hz交叉，并为闭环在很宽的范围内提供良好的相位裕度。
图三所示TEC热闭环中为2Hz的交叉补偿的例子。尽量选择高阻值的R3以使积分电容C2尽可能小。然而这种方法也有弊端，它会使得PID的增益变小。因为我们必须在70mHz插入一个零点，我们使用关系：
FZ1 = 1 /（2π×C2×R3）
图3 热闭环原理简图
前文已经说过，FZ1 = 70mHZ，如果选择R3 =243kΩ，那么C2 。我们选择10μF设计。现在我们选择R1 =10kΩ。这使得前端放大器（U2）有足够的增益以减少反射积分器（U1）的错误，同时保持合理的电容器的尺寸。
现在，我们必须插入一个零点以抹去第二个在1Hz的TEC响应曲线极点。因为我们希望得到良好的相位裕度，。这给出了一个在交叉频率的一个更好的相位裕度。然后通过放置由R1创建的、至少5倍于交叉频率，或者10Hz的极点终止该零点。这限制了积分器的的增益。
所以，因为：
FZ2 = 1 /（2π×C1×R2）
并且FZ2 = =510KΩ，我们可以算出C1 =。我们选择C1为1μF。为了计算出R1的大小，我们使用关系：
F3 = 1 /（2π×C1×R1）
因为F3 = 10HZ，C1 =1μF，这样我们可以知道R1 =。使用10kΩ就可以提供更好的相位裕度。然后，我们必须设置衰减频率在30Hz。因为R3 =243kΩ，FC = 30Hz，并且：
FC= 1 /（2π×C3×R3）
我们知道C3 =。
现在，TEC的响应已被优化，然后系统的增益必须进行调整，应在2Hz交叉，从图1中我们可以看到，在2Hz的未补偿产地函数中（图中实线1）具有-30dB的增益。如果我们希望有一个2Hz的单位增益交叉，我们必须在2Hz处提供+30 dB的增益。由于U1及其组成部分在2Hz有增益，我们必须在所需的系统增益总额中减去此增益从而找到前端增益。U1的增益由R3和C1决定。在2Hz处，R1、R2、C2和C3完全可以忽略。C1在2Hz阻抗可以由下式获得，即：
XC =-j /（2π×FC×C1）
因为C1 = 1μF，FC = 2Hz，那么：
XC =
U1的幅度增益G为：
G = | R3 / XC |
由于R3 =243kΩ，XC =，G = 。要想对此增益进行全面的分析，就不应忽视R1、R2、C2和C3，此时G = ，从而验证了我们的假设。现在，