前言：
第1章半导体制冷片
1.1 概述
1.2 制冷器的工作效果
1.3冷却器件的结构和原理
1.4制冷片案例
1.5 制冷板的硬件接口
1.6 制冷器本身的风扇热
1.7制冷器的整体结构
1.8 更多信息参考:
第2章TEC温控器
2.1 概述
2.2 硬件接口
2.3 工作原理
2.4 更多参数
第3章 温控系统设计注意事项
3.1 安装与散热
温度传感器-toc" style="margin-left:80px;">3.2 温度传感器
3.3 TEC制冷片的注意事项
3.4 TEC控制器的注意事项
前言：
在激光器中，光的特性需要通过晶体来改变。然而，当光通过晶体时，它会产生热量。因此，有必要带走这些热量。传统的风冷和水冷不适合晶体冷却。
此外，晶体需要能够正常工作，有时需要加热，只有当晶体处于特定的恒定温度时，晶体对光的变化才会稳定。
这就要求精确控制晶体温度（包括加热和冷却），传统的风冷和水冷不能满足上述要求。因此，需要一种新的技术手段来满足上述要求。这可以满足上述要求。
第1章半导体制冷片
1.1 概述
半导体制冷片是由半导体组成的冷却装置，直到1960年左右才出现。
半导体制冷片，又称热电制冷片，是一种热泵。
它使用半导体材料Peltier当直流通过两种效应时，当直流通过不同的半导体材料串联成的电偶当电偶两端分别吸收和释放热量时，可以达到制冷的目的。它是一种产生负热阻的制冷技术，具有无运动部件、可靠性高的特点。
指两个电量相等，距离很近一个整体。正电荷称为电偶电源，负电荷称为电偶电穴。
热电偶是基础测量的，温度测量仪表中常用的温度测量元件. 热电偶是两种不同的金属原件焊接在一起，电流通过时会有压差，用压差显示温度。
1.2 制冷器的工作效果
又薄又轻，体积小，不占空间，可以携带，做成车用电冷/热保温箱，放在车上，不占空间，可以做成冰箱和保温箱。夏天可以放几瓶饮料，冬天可以做保温箱。
制冷器通电后，如上图所示，当电流从A端流向B端时，会吸收A端的能量，导致A端温度下降，流经材料X, 回到B端，重新释放能量，导致 B端部温度升高。
从宏观上看，制冷片通电后，由于电子运动，会吸收材料一侧的能量，降低一侧的温度，发挥制冷作用；同时，能量不会凭空消失，吸收的能量会携带到另一侧，导致另一侧的温度升高。在温度升高的一侧，能量会通过水冷或风冷散发到空气中，这样通电后就会起到制冷作用，类似于空调制冷作用。这里的材料不是氟利昂，而是硅半导体。
1.3
制冷器由许多N型和P型半导体的颗粒相互排列而成NP通常是铜、铝或其他金属导体，通过一般导体连接成一条完整的线。最后，两块陶瓷片像三明治饼干一样夹住。陶瓷片必须绝缘，导热性好。外观如下图所示（3），看起来像三明治。
冷热端由两片陶瓷片组成，冷端应连接热源，即冷却。
其工作原理是原因直流电源提供电子流所需的能量。通过电源后，电子负极(-)开始，首先通过P型半导体吸收热量到达N型半导体时，它释放热量，每次通过一个NP模块，就有热量冷热端由一侧送到使外侧造成温差而形成。
制冷器的典型应用是替代散热器CPU冷却是用冷端面冷却的CPU，热端面散发的热量必须由风扇排出。
制冷器也用于制作汽车冷/热保温箱。冷饮机可以冷却，热的东西可以保温。
1.4 制冷片案例
1.5 制冷片的硬件接口
硬件接口其实很简单，一个是电源的正极，一个电源的负极。
1.6 制冷器自身的扇热
制冷器直流通电后，通过电子的运动，把热量从冷面带到热面，热面的热量越来越高，冷面的温度降低，如果热面的热量无法被其他方式带走的话，制冷片就会受损害。
解决这个问题的办法：
（1）通过风冷或水冷，带走热面的热量。
（2）停止供电，避免热面的温度继续升高，TEC温控器, 就是采用的这种方式，确保制冷片保持一定的恒温。
1.7 制冷器的整体架构
就是把制冷对象的热量带到热面。
确保制冷对象的温度工作在目标温度上下：
- 当目标对象的温度高于目标温度是，给制冷片通电，让制冷片把目标对象的温度带走；
- 当目标对象的温度低于某个温度时，停止供电或反向供电，提高目标对象的温度。
确保制冷片自身不会因为热面的温度过高而损坏。
获取目标对象的温度。
1.8 更多信息参考：
CP系列制冷片-12706-7103|TECooler一冷科技
用于驱动半导体制冷片TEC工作，实现双向（升温或降温）温度控制，具有优异的性能；
输出模式也可软件设置为单向加热，用来驱动电阻发热式元件（比如陶瓷加热片/棒、PTC加热片）。
2.2 硬件接口
2.3 工作原理
温控模块有一个单片机，基本原理如下：
（1）通过RS232串口，设定目标温度。
（2）读取温度传感器的温度。
（3）计算当前的温度差。
（4）运行PID算法，计算PID
（5）把PID的值，转换成对TEC直流电压值，驱动TEC制冷或升温。
（6）如此反复，确保与温度传感器的目标对象的温度恒定在设定的温度范围内，通常温度的波动可以达到0.01°。
2.4 更多参数
TEC半导体致冷片温控模块选择指南 - 成都业贤科技有限公司
第3章 温控系统设计的注意事项
温控是一个系统，涉及到TEC制冷片、TEC控制器、安装位置、扇热系统，任何一个环境出现问题，都可能导致制冷效果达不到目标要求。
温控板的直接被控对象一般是金属，比如铜块。但是注意，此处被控对象是对TEC 而言的，并不是真正需要控温的物体，真正需要控温的，其实是通过直接被控对象来间接控制的，我们可以叫做间接对象。真正需要控温的物体，也即间接对象，可能是放在上述直接对象中（比如激光倍频晶体，是包裹在直接对象中的），它是贴在直接对象上，给间接对象提供一个恒温的基础环境。而对 TEC而言，直接对象一般是金属，这是因为只有金属才能快速的传热，只有金属，本身的温差小，自身才能有一个一致的温度，同样也只有探头和金属的直接四围接触，才可以取得较快的响应时间。从以上的说明，也可以知道 NTC 放置位置的注意点。NTC 应该放置在整个被控对象中温度最稳定的地方，既不要太靠近间接对象（自身热量可能随工作状态快速变化），也不要太靠近 TEC（TEC 随工作量的变化，也可能引起其表面温度的快速变化）。
3.1 安装与散热
（1）TEC 作为一个平板，上下都要是平面金属才行。一边是散热基底，一边是被控金属对象。
（2）上下的金属要注意隔热。
（3）散热底座要足够的大，特别是需要制冷的系统，往往散热还要加入风冷。
（4）TEC 的直接被控对象是（与TEC的冷面相接触）
客户真正需要控制的对象（比如晶体、丌规则物体、玻璃、空气、液体等）
往往是通过金属来间接控制的，想直接控制晶体是误区。
3.2 温度传感器
（1）温度探头的选型和安装极其重要。
探头往往要选小黑头类的小体积小相应时间的探头。
安装一般要在金属对象上打孔用 AB 胶埋入固化。
安装位置要在金属居中的位置，不要靠近 TEC，也不要靠近最终对象（如晶体，可能自身有热源）。
（2）温度传感器是有响应时间的，并不是立即就能感应到温度的变化。
3.3 TEC制冷片的注意事项
（1）TEC制冷片的标称电压不要低于温控板的输出电压，否则温控板输出最大电压时，TEC 本身就过载了，可能会把TEC制冷片烧坏。
（2）对于TEC控制板而言，TEC制冷片看成是一个电阻负载, 电阻值不能太小，即当TEC输出最大电压时，流经TEC的电流不能超过板子的标称电流，否则容易把TEC控制板烧坏。
（3）TEC电阻的计算
如12V6A 的 TEC，电阻值R=12V/6A = 2欧。
则当提供10V电压时，则实际的电流I = 10V/2 = 5A
（4）TEC并联时，注意，其工作电流不要超过TEC控制器的最大电流。
（5）TEC的功率直接影响制冷效果，当TEC的功率太少时，制冷的效果就受到影响。
（6）相同的功率下，制冷片的面积越大，制冷效果越好。
（7）TEC散热总的热量计算
在对TEC“热”面扇热时，除了考虑制冷面的热源产生的热量，直接热量还包括TEC制冷片自身产生的热量。如目标热源的产生的热量是10W, 制冷片自身产生20W的热量，总的散热要求就是10W+20W的散热要求。这也是制冷片耗能的主要原因。
（8）TEC 的效率和TEC 上下表面的温差相关
温差越大，效率越低。如果TEC 热面的散热没有做好，可能会造成温差越来越大，效率越来越低，直至整个系统失控，被控对象逐步升温的状态。
（9）并不是 TEC 的功率越大越好
比如 10A 的制冷能力就一定比 6A 的强。但并非一定要选10A制冷能力的制冷片。
TEC制冷片的电流越大，对TEC控制的输出电流能力要求越大，否则容易烧坏TEC控制器。
TEC制冷片功率，取决于目标生成的能量的大小和系统散热的效能。
（10）TEC的抗过压的能力
TEC 有一定的过电压能力，但是过压不能太多（比如不要超过 20%），过电压太多时，TEC 效率很低，发热严重，有损坏的风险。
3.4 TEC控制器的注意事项
（1）温控板的输端的电压不可空载测试，否则测量值无意义
PID 算法（比例积分微分）有周期，需要调整很多周期才能最终稳定，也即温控是绝对滞后的。
当对象温度发生变化（微小的变化除外）到温度稳定，可能需要一分钟甚至更久的时间，因此希望‘绝对实时’控温本身就是不合逡辑的。控温的目的，是给上述间接对象提供一个温度相对稳定的环境，而并不是‘实时’的控制在一个恒定的温度。例如作为间接对象的激光晶体，当需要出光时，这个光脉冲就必须是正常的，这个正常的保证，肯定不是通过的温控来独自保证的，而是温控，加晶体本身的参数选择，激光器的工作模式，铜块的设计等综合因素一起决定的。
板子内置的默认 PID 参数，为一般最佳参数，厂家通常是针对被控对象做了优化。在没有其他设计、安装问题的情冴下，一般不需要修改任何参数。
一般的PID算法的参数都是针对特定的应用场景的，有一定的限制条件，如果这些限制条件发生了变化，就需要修正PID的参数。