使用简单的电路驱动 TEC

在光网络模块和其他通信系统中，您可能必须精确控制某个组件的温度。例如，激光器需要特定的温度才能发射特定波长的光。图 1 所示的热电冷却器 (TEC) 是一种常用设备，用于加热或冷却此类系统中的组件。

图 1：PMP9759是一个驱动 TEC 的简单电路

使用像 TEC 这样的单个元件来加热或冷却需要为 TEC 供电的电源来提供和吸收输出电流。通过 TEC 的源电流冷却，而来自 TEC 的吸收电流加热。使用 TEC 需要双向电流，但只有某些电源可配置为源电流和灌电流。更少的电源能够提供和吸收更大 TEC 所需的更高电流。TI参考设计PMP9759详细介绍了这种电路的实现，该电路能够通过 TEC 提供高达 1.5A 的电流。

在PMP9759中，TPS63020 降压-升压转换器在强制脉宽调制 (PWM) 模式下运行，以实现拉电流和灌电流的能力。

TPS63020-Q1 器件是一款电源解决方案， 广泛应用于由 2-3 节碱性电池、 镍镉 (NiCd) 电池、 镍氢 (NiMH) 电池以及单节锂离子电池或锂聚合物电池供电的产品。当使用单节锂离子电池或锂聚合物电池供电时， 该器件提供高达 3A 的输出电流并可对电池进行放电， 使其电压降至 2.5V 或更低水平。 此升压/降压转换器基于一个频率固定的脉宽调制 (PWM) 控制器。 该控制器可通过同步整流实现效率最大化。 在负载电流较低的情况下， 该转换器会进入节能模式， 以在宽负载电流范围内保持高效率。 禁用省电模式则会强制转换器以固定开关频率运行。 开关的最大平均电流为 4A（典型值） 。输出电压可通过外部电阻分频器进行编程。 转换器可被禁用以最大限度地减少电池消耗。 在关机期间， 负载从电池上断开。 该器件采用 3mm × 4mm 14 引脚 VSON PowerPAD™ 封装 (DSJ)。

● 特性：
■ 符合汽车应用要求
■ 具有符合 AEC-Q100 的下列结果：
▲ 器件温度等级： 运行结温范围为 -40°C 至 125°C
▲ 器件人体放电模型 (HBM) 静电放电 (ESD) 分类等级 H1B
▲ 器件充电器件模型 (CDM) ESD 分类等级 C4B
■ 输入电压范围： 1.8V 至 5.5V
■ 效率高达 96%
■ 3.3V 降压模式下的输出电流为 3A (VIN > 3.6V)
■ 3.3V 升压模式下的输出电流高于 2A (VIN > 2.5V)
■ 在降压和升压模式之间实现自动转换
■ 动态输入电流限制
■ 器件的静态电流小于 50μA
■ 可调节输出电压范围： 1.2V 至 5.5V
■ 用于改进低输出功率效率的节能模式
■ 2.4MHz 强制固定运行频率并可实现同步
■ 智能电源正常状态输出
■ 关机期间负载断开
■ 过温保护
■ 过压保护
■ 采用 3mm × 4mm 超薄小外形尺寸无引线 (VSON)-14 封装

TPS63020非常适合通常由 3.3V 供电的光网络应用。此外，它还具有 1.2V 至 5.5V 的宽输出电压范围。如此宽的范围允许大部分电流流过 TEC，因为它会在 TEC 上产生更高的电压。将 TEC 从输入电压连接到输出电压，而不是从输出电压连接到地，可以实现双向电流。电流沿一个方向流动以加热，另一方向流动以冷却。

板载微控制器 (MCU)测量 TEC 的温度并输出模拟或数字 PWM 信号以调整由TPS63020 提供或吸收的电流。将此信号发送到TPS63020的反馈引脚可调整 TEC 电流。调节电流可调节 TEC 的温度，然后将其反馈给 MCU，从而形成一个正确控制温度的闭环系统。图 2 显示了完整的电路。

在哪些系统中您需要双向电流能力？

图 2：TPS63020简单地实现为 TEC 驱动器