精密温度控制器具有热梯度补偿

准确而稳定的温度控制对于有效使用许多热敏元件和传感器（例如半导体激光器和光学探测器）是必要的。一个行业已经发展起来，提供热控制器件，例如 TEC（热电冷却器）、温度传感器以及单片和混合专用驱动器 IC，以促进相关设计。这种可用性简化了具有良好动态行为的高性能恒温电子设备的实施，因为它允许您组装具有灵活和复杂控制特性的反馈环路，例如 PID（比例积分微分）反馈环路，只需适当的分流电阻和电容的选择。很遗憾，

每个热控制系统在加热源、冷却源或两者之间的传热路径中都会产生非零热阻。这些路径包括热负荷，即恒温的对象；温度传感器——例如热敏电阻；和环境温度。如果这些阻抗的比率不能很好地平衡（不幸的是，通常是这种情况），那么即使传感器完美的恒温也不等于负载温度的足够稳定性（图 1 ）。

温度控制器电路图图 1该电路部分抵消了负载热阻抗中热梯度的影响。它的工作原理是从 TEC 驱动级提供可调节的正反馈路径或负反馈路径，将环境温度的变化耦合到热敏电阻设定点的补偿变化中。

例如，如果Z 1 /Z 2大于Z 3 /Z 4，其中Z是阻抗，则环境温度升高将导致负载温度升高，而环境温度下降将使负载冷却。相反，如果Z 1 /Z 2小于Z 3 /Z 4，则环境温度上升将导致负载温度下降，反之亦然（图2）。通过更紧密的热耦合和更好的绝缘来降低寄生阻抗可以减少但很少消除误差的梯度和幅度。

TEC 驱动热电流和冷电流额定值图表图 2 TEC 的驱动热电流和冷却电流额定值决定了电流采样电阻器 R C和 R H的选择。

图 1 中的电路提供了一种不同的解决方案：一种电子解决方案，可以至少部分消除阻抗中热梯度的影响。它的工作原理是从 TEC 驱动级提供可调节的正反馈路径或负反馈路径，将环境温度的变化耦合起来，从而将 TEC 驱动中的变化耦合到热敏电阻设定点温度的补偿变化中。阅读更多设计理念图 1 中的实现使用流行的混合 TEC 控制器。跟踪 TEC 驱动的两个信号节点 COOL_LIMIT 和 HEAT_LIMIT 是可调桥电路的输入，该可调桥电路包括 R T1、 R T2、电位计和相关电路。通过正确调整 R T1和 R T2，测试确定热敏电阻设定值必须随环境温度变化或相反变化，从而实现负载的净稳定性。