基于Peltier效应的LTM4663模块实现温度控制环路

LTM4663模块基于Peltier效应针对热电冷却/加热子系统，提供了实现温度控制环路以实现精确热稳定所需的功能。

热电冷却器（TEC）可以用于常规冷却，但更多情况下，它们用于保持子系统和组件的精确温度。而且与风扇不同，它们既可以加热又可以冷却（TEC名称有点误导，因为这些TEC中的许多还可以提供一些热量）。在性能对温度变化敏感的情况下，这种不仅仅是简单的设备冷却的热管理至关重要。因此，除了绝对精度之外，还需要高度的稳定性。

例如，激光二极管的输出特性（波长，功率）与温度密切相关。偏离目标工作点会极大地影响系统性能。因此，通常将基于并置的温度传感器和用于冷却（和加热）的珀尔帖模块的闭环温度控制稳定方案用于提供所需的温度控制功能。

为了实现该控制环路，ADI公司发布了LTM4663，它是一个完整的1.5A吸入/源热电冷却器（TEC）调节器，采用3.5-×4-×1.3-mm LGA封装（图1）。这种高度集成的µ模块包括TEC控制器，线性功率级，开关调节器，电感器和几乎所有支持组件；只需要外部输入和输出电容器。该模块支持独立编程的加热和冷却电流限制，以实现不对称的热控制，并且可以实时监控TEC电压和电流。

1. ADI公司的LTM4663是一款采用小型封装的完整1.5A吸入，源热电冷却器（TEC）稳压器。在支持热敏电阻和RTD温度传感器的同时，它可以提供和吸收高达1.5 A的电流

LTM4663在2.7V至5.5V输入电压范围内工作，并具有默认（但可调）的2MHz开关频率，它还包括两个零漂移，轨至轨斩波放大器，分别用作热敏电阻输入放大器和温度反馈控制回路。这两个自校正，自动调零放大器使热传感器输入线性化，以形成模拟温度反馈控制环路。借助零漂移斩波放大器，可通过自主的温度控制环路保持极好的长期温度稳定性。

该模块可用于模拟或数字PID控制回路，其中包括回路补偿功能。两个半桥功率级，脉冲宽度调制（PWM）开关模式调节器和线性功率级控制所连接的TEC设备的电流（流入或流出）（图2）。

2. LTM4663的内部框图显示了感测到的信号路径以及流向TEC模块的相关控制信号

在几乎每一个严格的，精确的温度控制场景中，对热状况进行精确建模都是必不可少的。全面的LTM4663数据表在其许多性能和应用细节中，从图形上表示了许多内部和外部热阻（图3；蓝色电阻包含在µ Module稳压器中，而绿色电阻是外部电阻）

3.根据JESD 51-12的热系数的图形表示，可以对TEC控制回路的热性能，差值和动态特性进行精确建模

LTM4663与NTC和PTC热敏电阻以及电阻温度检测器（RTD）兼容，并且使用其2.5V内部基准可以提供1％的准确度。
编辑：hfy