利用 SPICE 設(shè)計(jì) TEC 溫度環(huán)路 PID 控制
關(guān)鍵詞:運(yùn)算放大器、溫度傳感器、SPICE、PID、TEC、EDFA、TMP20、OPA569、OPA2314、德州儀器、TI
本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/160536.htm使用模擬比例積分微分 (PID) 控制器的溫度控制是一種非常簡(jiǎn)單的電路,是確保熱電冷卻器 (TEC) 的設(shè)置點(diǎn)能夠?qū)?a class="contentlabel" href="http://m.butianyuan.cn/news/listbylabel/label/溫度">溫度或者激光進(jìn)行調(diào)節(jié)的有效方法。比例積分項(xiàng)協(xié)同工作,精確地伺服TEC的電流,以維持控制器的溫度設(shè)置點(diǎn)。與此同時(shí),微分項(xiàng)對(duì)完成上述工作的速率進(jìn)行調(diào)節(jié),從而優(yōu)化總體系統(tǒng)響應(yīng)。如果可以對(duì)總體系統(tǒng)響應(yīng)H (s) 進(jìn)行描述,則為其設(shè)計(jì) PID 控制器G (s) 的最為方便和有效的方法是利用 SPICE 進(jìn)行仿真。
步驟1:確定SPICE模型的TEC/Temp傳感器熱阻抗。
要想把 SPICE 作為 PID 環(huán)路設(shè)計(jì)的一種有效工具,獲取溫度環(huán)路的熱響應(yīng)非常重要,目的是獲得 PCBàTECà 激光二極管à 溫度傳感器接線的實(shí)際熱敏電阻、電容和傳輸函數(shù)。記住,由于實(shí)際熱特性會(huì)出現(xiàn)高達(dá)50%的變化,因此最好是向?qū)嶋H系統(tǒng)注入一個(gè)熱步進(jìn)輸入,并對(duì)其進(jìn)行測(cè)量,以獲得最佳的 SPICE 仿真熱模型。
如果對(duì)熱連接線進(jìn)行描述,請(qǐng)使用“外環(huán)路、內(nèi)環(huán)路”程序來(lái)確定G (s) 模塊中控制放大器的總體環(huán)路響應(yīng)和穩(wěn)定性。在所有情況下,都會(huì)使用一個(gè)非常大的電感來(lái)中斷外環(huán)路和內(nèi)環(huán)路,并通過(guò)一個(gè)大電容器和 AC 電源激勵(lì)環(huán)路。
步驟 2:中斷G(s)和H(s)之間的外環(huán)路
外環(huán)路定義為圍繞G(s)和H(s)模塊的一條通路。使用圖 1 進(jìn)行模擬的目標(biāo)是中斷外環(huán)路,獲得H(s)、G(s)和總環(huán)路增益,以驗(yàn)證熱環(huán)路穩(wěn)定性。這種情況下,圖 2 顯示相位降至零度以下,而環(huán)路增益變?yōu)?0 dB,其表明整個(gè)環(huán)路不穩(wěn)定。因此,改變 G(s)應(yīng)加強(qiáng) PID 控制,并增加溫度環(huán)路的穩(wěn)定性。
圖 1 仿真電路獲得環(huán)路增益和相位
圖 2 圖 1 的環(huán)路增益和相位曲線圖
評(píng)論