半导体TEC测试系统研发.pdf

武汉理工大学硕士学位论文摘要半导体制冷器主要是运用赛贝克效应及帕尔帖效应制造而成。较传统的压缩式制冷方式,它具有无污染,无噪声且制冷与制热状态可逆的特点。在很多电子仪器和工程应用中,温度是影响其工作性能的重要因素,因此对高科技控温器件的研究逐渐成为制冷行业开发的热点。本文设计的半导体TEC参数测试系统是基于TEC制冷技术理论基础之上,用来测试评估TEC组件的各种参数特性。文中首先分析了半导体TEC制冷器的工作原理,给出了相关性能参数的推导算法。相关参数包括:器件电阻R、优值系数z、最大温差ATmax及最大工况下的参数等。接着根据各个参数的相关算法提出了实现测试的方案,方案中主要包括:H桥驱动电路模块、恒流源电路模块、采集信号放大电路模块、微处理器控制模块等。然后结合实际测试精度要求并通过硬件仿真确定了电路中各部分器件的具体参数规格。然后根据设计中对各个测试参数的算法推导,编写STM32处理器的驱动,主要包括:DAC,ADC,PWM等模块的控制以及通过数据算法处理实现各个参数的求解。其中DAC控制恒流源电路模块的工作,H桥电路主要是用PWM波来控制,信号的采集是用12位ADC来采样。另外采用了RS232通信接口,用VC编写上位机,实现了上位机与设备的通信,将测试的数据保存到数据库中,使测试系统更加实用化。本论文设计方案较传统的测试方法具有以下优势:一是采用了微电流交替测试器件电阻的方案,尽可能减少了温差电动势对测试结果的干扰;二是对采集信号采用了多级运算放大处理,提高了微弱信号的测试精度。三是添加了高效的数据推导与处理算法,提高了测试结果的准确性。系统通过设计实现,完成了对TEC主要参数的测试,+最后对系统测试结果进行了分析。测试结果表明:,。C,其它参数通过算法推导,误差都在3%以内。关键词:半导体制冷器,优值系数,最大工况,paredwiththetraditionalrefrigerationmodes,ithasnopollution,nonoise,,,',ooler,thenproposedtheTECrelevantperformanceparameters’:thedeviceresistanceR,thefigureofmeritZ,,accordingtothevariousparameters’associatedalgorithm,:,mecircuitmoduleoftheconstantcurrentsource,theacquisitionsignalamplifyingcircuitmodule,themicroprocessorcontrolmodule·,accoringtothedesignofthevarioustestparametersofthealgorithmderivation,:!;thePWMusedtocontroltheworkoftheH—bridgecircuitmodule