[发明专利]一种用于半导体温控模块的功率驱动装置

说明书

本发明公开了一种用于半导体温控模块的功率驱动装置。该功率驱动装置包括电流大小控制模块、电流方向转换模块和监控保护模块；电流大小控制模块与电流方向转换模块连接；监控保护模块分别与电流大小控制模块、电流方向转换模块。该功率驱动装置一方面采用半桥接闸极驱动器和相关分立元件组成电流大小控制模块，具有电路结构简单，能够持续工作，且成本低等优点；另一方面，电流方向转换模块通过单路驱动信号控制H桥电路实现驱动电流方向的变换，具有控制端口少，可靠性高的特点；另外，监控保护模块通过响应迅速的硬件触发电路以及关断保护电路，实现了对半导体温控模块及其功率驱动装置的高效保护。

技术领域

本发明涉及一种用于半导体温控模块的功率驱动装置，同时也涉及包括上述功率驱动装置的半导体温控模块，属于半导体温控技术领域。

背景技术

半导体热电致冷器(Thermo Electric Cooler，简称TEC)是利用半导体材料的珀尔贴效应研制的电子器件。半导体在改变电流方向的时候，半导体的制冷接触面和制热接触面会发生交换的现象，这是半导体热电致冷器的一个典型的特点。这个特点使其很方便地应用于高精度温控系统、小型恒温设备、制冷设备或散热设备中。例如，基于TEC技术的半导体温控系统已大量应用于生物、医疗等领域内的DNA检测仪、PCR仪等科学仪器中，帮助仪器实现快速、精确的温度控制。

在现有技术中，小功率的半导体温控模块驱动装置已经有了比较成熟，便于实现的技术方案。这种半导体温控模块驱动装置一般采用专用驱动芯片，例如MAX1968、MAX1978、ADN8830、LCT1923等不同型号的驱动芯片，并根据实际需求进行外围电路的配置。此类驱动芯片集成度高，效率高，体积小，但由于上述驱动芯片属于专用芯片，导致其市场量小，普遍存在价格昂贵，供货周期长，而且其驱动功率偏小，不适合中大功率驱动场合，因此，该驱动芯片的应用场合受限，市场竞争力低下。

另外，在现有的半导体温控模块驱动装置中，通常将电流方向转换和电流大小控制两项功能合成到一起由H桥电路来实现，虽然电路结构相对简单，但存在大电流方向转换时过冲大、系统保护实时性差等缺点，容易产生装置可靠性差、故障率高，以及半导体温控模块使用寿命短等问题。

发明内容

本发明所要解决的首要技术问题在于提供一种用于半导体温控模块的功率驱动装置。

本发明所要解决的另一技术问题在于提供一种包括上述功率驱动装置的半导体温控模块。

为了实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

根据本发明实施例的第一方面，提供一种用于半导体温控模块的功率驱动装置，包括电流大小控制模块、电流方向转换模块和监控保护模块；所述电流大小控制模块与所述电流方向转换模块连接；所述监控保护模块分别与所述电流大小控制模块、所述电流方向转换模块连接，用于对关键位置的电流、电压以及温度进行实时监测；

所述电流大小控制模块接收来自数字信号处理器的脉冲宽度调制信号，输出持续可控的直流电流；

所述电流方向转换模块，用于接收所述数字信号处理器输出的高低电平信号，以控制所述半导体温控模块的电流方向，实现对所述半导体温控模块的制冷、制热驱动控制。

其中较优地，所述电流大小控制模块包括半桥接闸极驱动器、降压转换器和电流取样电路，所述半桥接闸极驱动器的输入端与所述数字信号处理器的脉冲宽度调制信号输出端连接，所述半桥接闸极驱动器的输出端与所述降压转换器的输入端连接，所述降压转换器的输出端与所述电流取样电路的输入端连接，所述电流取样电路分别与所述电流方向转换模块和所述监控保护模块连接。

其中较优地，所述降压转换器包括半桥电路和低通滤波电路，所述半桥电路和所述低通滤波电路的输入端分别与所述半桥接闸极驱动器的相应端口连接，所述半桥电路的输出端还与所述低通滤波电路的输入端的连接，所述低通滤波电路的输出端与所述电流取样电路连接。