使用簡單的電路驅(qū)動 TEC

在光網(wǎng)絡(luò)模塊和其他通信系統(tǒng)中，您可能必須精確控制某個組件的溫度。例如，激光器需要特定的溫度才能發(fā)射特定波長的光。圖 1 所示的熱電冷卻器 (TEC) 是一種常用設(shè)備，用于加熱或冷卻此類系統(tǒng)中的組件。

圖 1：PMP9759是一個驅(qū)動 TEC 的簡單電路

使用像 TEC 這樣的單個元件來加熱或冷卻需要為 TEC 供電的電源來提供和吸收輸出電流。通過 TEC 的源電流冷卻，而來自 TEC 的吸收電流加熱。使用 TEC 需要雙向電流，但只有某些電源可配置為源電流和灌電流。更少的電源能夠提供和吸收更大 TEC 所需的更高電流。TI參考設(shè)計PMP9759詳細介紹了這種電路的實現(xiàn)，該電路能夠通過 TEC 提供高達 1.5A 的電流。

在PMP9759中，TPS63020 降壓-升壓轉(zhuǎn)換器在強制脈寬調(diào)制 (PWM) 模式下運行，以實現(xiàn)拉電流和灌電流的能力。

TPS63020-Q1 器件是一款電源解決方案， 廣泛應(yīng)用于由 2-3 節(jié)堿性電池、 鎳鎘 (NiCd) 電池、 鎳氫 (NiMH) 電池以及單節(jié)鋰離子電池或鋰聚合物電池供電的產(chǎn)品。當(dāng)使用單節(jié)鋰離子電池或鋰聚合物電池供電時， 該器件提供高達 3A 的輸出電流并可對電池進行放電， 使其電壓降至 2.5V 或更低水平。 此升壓/降壓轉(zhuǎn)換器基于一個頻率固定的脈寬調(diào)制 (PWM) 控制器。 該控制器可通過同步整流實現(xiàn)效率最大化。 在負載電流較低的情況下， 該轉(zhuǎn)換器會進入節(jié)能模式， 以在寬負載電流范圍內(nèi)保持高效率。 禁用省電模式則會強制轉(zhuǎn)換器以固定開關(guān)頻率運行。 開關(guān)的最大平均電流為 4A（典型值） 。輸出電壓可通過外部電阻分頻器進行編程。 轉(zhuǎn)換器可被禁用以最大限度地減少電池消耗。 在關(guān)機期間， 負載從電池上斷開。 該器件采用 3mm × 4mm 14 引腳 VSON PowerPAD? 封裝 (DSJ)。

● 特性：
■ 符合汽車應(yīng)用要求
■ 具有符合 AEC-Q100 的下列結(jié)果：
▲ 器件溫度等級： 運行結(jié)溫范圍為 -40°C 至 125°C
▲ 器件人體放電模型 (HBM) 靜電放電 (ESD) 分類等級 H1B
▲ 器件充電器件模型 (CDM) ESD 分類等級 C4B
■ 輸入電壓范圍： 1.8V 至 5.5V
■ 效率高達 96%
■ 3.3V 降壓模式下的輸出電流為 3A (VIN > 3.6V)
■ 3.3V 升壓模式下的輸出電流高于 2A (VIN > 2.5V)
■ 在降壓和升壓模式之間實現(xiàn)自動轉(zhuǎn)換
■ 動態(tài)輸入電流限制
■ 器件的靜態(tài)電流小于 50μA
■ 可調(diào)節(jié)輸出電壓范圍： 1.2V 至 5.5V
■ 用于改進低輸出功率效率的節(jié)能模式
■ 2.4MHz 強制固定運行頻率并可實現(xiàn)同步
■ 智能電源正常狀態(tài)輸出
■ 關(guān)機期間負載斷開
■ 過溫保護
■ 過壓保護
■ 采用 3mm × 4mm 超薄小外形尺寸無引線 (VSON)-14 封裝

TPS63020非常適合通常由 3.3V 供電的光網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。此外，它還具有 1.2V 至 5.5V 的寬輸出電壓范圍。如此寬的范圍允許大部分電流流過 TEC，因為它會在 TEC 上產(chǎn)生更高的電壓。將 TEC 從輸入電壓連接到輸出電壓，而不是從輸出電壓連接到地，可以實現(xiàn)雙向電流。電流沿一個方向流動以加熱，另一方向流動以冷卻。

板載微控制器 (MCU)測量 TEC 的溫度并輸出模擬或數(shù)字 PWM 信號以調(diào)整由TPS63020 提供或吸收的電流。將此信號發(fā)送到TPS63020的反饋引腳可調(diào)整 TEC 電流。調(diào)節(jié)電流可調(diào)節(jié) TEC 的溫度，然后將其反饋給 MCU，從而形成一個正確控制溫度的閉環(huán)系統(tǒng)。圖 2 顯示了完整的電路。

在哪些系統(tǒng)中您需要雙向電流能力？

圖 2：TPS63020簡單地實現(xiàn)為 TEC 驅(qū)動器