JPH07295659A - ペルチエ素子駆動回路 - Google Patents
ペルチエ素子駆動回路Info
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- JPH07295659A JPH07295659A JP10626094A JP10626094A JPH07295659A JP H07295659 A JPH07295659 A JP H07295659A JP 10626094 A JP10626094 A JP 10626094A JP 10626094 A JP10626094 A JP 10626094A JP H07295659 A JPH07295659 A JP H07295659A
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- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 15
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 5
- 230000005679 Peltier effect Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 消費電力とペルチエ素子近傍での発熱量を低
減する。 【構成】 誤差増幅器４ａはダイオード１の順方向電圧
Ｖｆを増幅した増幅器３の出力と電圧Ｖｒｅｆとの差を
出力する。比較器４ｃは発振器４ｂが発生する三角波電
圧Ｖｔと電圧Ｖｅを比較する。電圧Ｖｃはパルス状とな
り、トランジスタ５のオン／オフ制御が行われる。ペル
チエ素子６の温度が上昇すると電圧Ｖｆが低下し、トラ
ンジスタ５のオンする時間が長くなりペルチエ素子６に
電流を流す時間が長くなる。また、温度が下がるとペル
チエ素子６に電流を流す時間が短くなる。よって、トラ
ンジスタ５がスイッチとして動作するため、トランジス
タ５の消費電力を低減することができる。
減する。 【構成】 誤差増幅器４ａはダイオード１の順方向電圧
Ｖｆを増幅した増幅器３の出力と電圧Ｖｒｅｆとの差を
出力する。比較器４ｃは発振器４ｂが発生する三角波電
圧Ｖｔと電圧Ｖｅを比較する。電圧Ｖｃはパルス状とな
り、トランジスタ５のオン／オフ制御が行われる。ペル
チエ素子６の温度が上昇すると電圧Ｖｆが低下し、トラ
ンジスタ５のオンする時間が長くなりペルチエ素子６に
電流を流す時間が長くなる。また、温度が下がるとペル
チエ素子６に電流を流す時間が短くなる。よって、トラ
ンジスタ５がスイッチとして動作するため、トランジス
タ５の消費電力を低減することができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、赤外線センサを冷却す
るためのペルチエ素子に駆動電流を供給してペルチエ素
子の冷却温度を制御するペルチエ素子駆動回路に関する
ものである。
るためのペルチエ素子に駆動電流を供給してペルチエ素
子の冷却温度を制御するペルチエ素子駆動回路に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より対象物の温度分布を計測するこ
とができる装置として赤外線カメラがあり、このカメラ
の赤外線センサには赤外線を光量子として捉えて物理量
に変換して検出を行う量子型と呼ばれるものが用いられ
ているが、この量子型赤外線センサでは極低温に冷却す
ることが必要とされる。また、ＣＣＤ撮像素子において
も、冷却すると暗電流の低減によりＳ／Ｎ比を改善する
ことができる。これらのセンサの冷却に用いられる方式
として電子冷却方式があり、これはペルチエ効果を利用
したペルチエ素子に電流を流すことによって冷却を行う
ものである。
とができる装置として赤外線カメラがあり、このカメラ
の赤外線センサには赤外線を光量子として捉えて物理量
に変換して検出を行う量子型と呼ばれるものが用いられ
ているが、この量子型赤外線センサでは極低温に冷却す
ることが必要とされる。また、ＣＣＤ撮像素子において
も、冷却すると暗電流の低減によりＳ／Ｎ比を改善する
ことができる。これらのセンサの冷却に用いられる方式
として電子冷却方式があり、これはペルチエ効果を利用
したペルチエ素子に電流を流すことによって冷却を行う
ものである。
【０００３】図３はペルチエ素子に電流を供給してペル
チエ素子の冷却温度を制御する従来のペルチエ素子駆動
回路のブロック図である。１は温度センサとなるダイオ
ード、２はダイオード１に一定の電流を供給する定電流
源、１３はダイオード１の順方向電圧Ｖｆを増幅する増
幅器、１４はこの増幅器１３の出力に基づいて後述する
トランジスタのベース電圧を制御する電流制御回路、１
５は電流増幅器としてペルチエ素子６に駆動電流を流す
トランジスタである。
チエ素子の冷却温度を制御する従来のペルチエ素子駆動
回路のブロック図である。１は温度センサとなるダイオ
ード、２はダイオード１に一定の電流を供給する定電流
源、１３はダイオード１の順方向電圧Ｖｆを増幅する増
幅器、１４はこの増幅器１３の出力に基づいて後述する
トランジスタのベース電圧を制御する電流制御回路、１
５は電流増幅器としてペルチエ素子６に駆動電流を流す
トランジスタである。
【０００４】次に、このようなペルチエ素子駆動回路の
動作を説明する。ダイオード１とペルチエ素子６は一体
型の構成となっており、またダイオード１には定電流源
２から一定の電流が供給されている。ペルチエ素子６の
温度が変化すると、ダイオード１のアノード−カソード
間の順方向電圧Ｖｆが約−２ｍＶ／℃の割合で変化する
ので、順方向電圧Ｖｆによりペルチエ素子６の冷却温度
が分かるようになっている。そして、電流制御回路１４
は、この電圧Ｖｆを増幅した増幅器１３の出力を基にト
ランジスタ１５のベース電圧を制御してペルチエ素子６
に電流を供給している。
動作を説明する。ダイオード１とペルチエ素子６は一体
型の構成となっており、またダイオード１には定電流源
２から一定の電流が供給されている。ペルチエ素子６の
温度が変化すると、ダイオード１のアノード−カソード
間の順方向電圧Ｖｆが約−２ｍＶ／℃の割合で変化する
ので、順方向電圧Ｖｆによりペルチエ素子６の冷却温度
が分かるようになっている。そして、電流制御回路１４
は、この電圧Ｖｆを増幅した増幅器１３の出力を基にト
ランジスタ１５のベース電圧を制御してペルチエ素子６
に電流を供給している。
【０００５】ここで、ペルチエ素子６の温度が上昇する
と順方向電圧Ｖｆが低下し、電流制御回路１４はトラン
ジスタ１５のベース電圧を上げてペルチエ素子６に流す
電流を増やす。逆にペルチエ素子６の温度が下がると電
圧Ｖｆが上昇し、電流制御回路１４はペルチエ素子６に
流す電流を減らす。こうして、ペルチエ素子６の冷却温
度が一定に保たれる。このとき、トランジスタ１５のコ
レクタに与えられる駆動電圧Ｖａを５Ｖ、エミッタ電
圧、すなわちペルチエ素子６に印加される電圧を３Ｖ、
ペルチエ素子６に供給される駆動電流を１Ａとすると、
トランジスタ１５の消費電力は（５Ｖ−３Ｖ）×１Ａ＝
２Ｗとなる。
と順方向電圧Ｖｆが低下し、電流制御回路１４はトラン
ジスタ１５のベース電圧を上げてペルチエ素子６に流す
電流を増やす。逆にペルチエ素子６の温度が下がると電
圧Ｖｆが上昇し、電流制御回路１４はペルチエ素子６に
流す電流を減らす。こうして、ペルチエ素子６の冷却温
度が一定に保たれる。このとき、トランジスタ１５のコ
レクタに与えられる駆動電圧Ｖａを５Ｖ、エミッタ電
圧、すなわちペルチエ素子６に印加される電圧を３Ｖ、
ペルチエ素子６に供給される駆動電流を１Ａとすると、
トランジスタ１５の消費電力は（５Ｖ−３Ｖ）×１Ａ＝
２Ｗとなる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来のペルチエ素子駆
動回路は以上のようにしてペルチエ素子を駆動制御して
いるが、ペルチエ素子に駆動電流を供給するトランジス
タの消費電力が大きいという問題点があり、またその結
果トランジスタが冷却用のペルチエ素子の近傍で余計な
熱を発生するという問題点があった。本発明は、上記課
題を解決するために、消費電力とペルチエ素子近傍での
発熱量を低減することができるペルチエ素子駆動回路を
提供することを目的とする。
動回路は以上のようにしてペルチエ素子を駆動制御して
いるが、ペルチエ素子に駆動電流を供給するトランジス
タの消費電力が大きいという問題点があり、またその結
果トランジスタが冷却用のペルチエ素子の近傍で余計な
熱を発生するという問題点があった。本発明は、上記課
題を解決するために、消費電力とペルチエ素子近傍での
発熱量を低減することができるペルチエ素子駆動回路を
提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、ペルチエ素子
の温度を測定し結果を電圧として出力する温度センサ
と、この温度センサの出力電圧を増幅する増幅器と、ペ
ルチエ素子に供給する駆動電流のオン／オフ制御を行う
ためのスイッチング素子と、このスイッチング素子のオ
ン／オフする時間を増幅器の出力に基づいて温度センサ
の出力電圧が一定になるように制御する制御回路とを有
するものである。
の温度を測定し結果を電圧として出力する温度センサ
と、この温度センサの出力電圧を増幅する増幅器と、ペ
ルチエ素子に供給する駆動電流のオン／オフ制御を行う
ためのスイッチング素子と、このスイッチング素子のオ
ン／オフする時間を増幅器の出力に基づいて温度センサ
の出力電圧が一定になるように制御する制御回路とを有
するものである。
【０００８】
【作用】本発明によれば、温度センサの出力電圧が増幅
器により増幅されて制御回路に入力され、制御回路によ
り温度センサの出力電圧が一定になるようにスイッチン
グ素子が制御されるので、ペルチエ素子の冷却温度が一
定となる。
器により増幅されて制御回路に入力され、制御回路によ
り温度センサの出力電圧が一定になるようにスイッチン
グ素子が制御されるので、ペルチエ素子の冷却温度が一
定となる。
【０００９】
【実施例】図１は本発明の１実施例を示すペルチエ素子
駆動回路のブロック図、図２はこのペルチエ素子駆動回
路における各部の信号波形を示す図であり、図３と同一
の部分には同一の符号を付してある。３はダイオード１
の順方向電圧Ｖｆを増幅する増幅器、４はこの増幅器３
の出力に基づいて後述するスイッチング素子のオン／オ
フ制御を行うＰＷＭ制御回路、５はペルチエ素子６に供
給する駆動電流のオン／オフ制御を行うためのスイッチ
ング素子となるトランジスタである。
駆動回路のブロック図、図２はこのペルチエ素子駆動回
路における各部の信号波形を示す図であり、図３と同一
の部分には同一の符号を付してある。３はダイオード１
の順方向電圧Ｖｆを増幅する増幅器、４はこの増幅器３
の出力に基づいて後述するスイッチング素子のオン／オ
フ制御を行うＰＷＭ制御回路、５はペルチエ素子６に供
給する駆動電流のオン／オフ制御を行うためのスイッチ
ング素子となるトランジスタである。
【００１０】また、４ａは増幅器３の出力と基準電圧Ｖ
ｒｅｆとの差を出力電圧Ｖｅとして出力する誤差増幅
器、４ｂは三角波電圧Ｖｔを発生する発振器、４ｃは電
圧Ｖｅと三角波電圧Ｖｔを比較する比較器、４ｄは出力
トランジスタである。
ｒｅｆとの差を出力電圧Ｖｅとして出力する誤差増幅
器、４ｂは三角波電圧Ｖｔを発生する発振器、４ｃは電
圧Ｖｅと三角波電圧Ｖｔを比較する比較器、４ｄは出力
トランジスタである。
【００１１】次に、このようなペルチエ素子駆動回路の
動作を説明する。ダイオード１とペルチエ素子６の構成
は図３の例と全く同様であり、増幅器３はダイオード１
の順方向電圧Ｖｆを増幅する。そして、ＰＷＭ制御回路
４内の誤差増幅器４ａはこの増幅器３の出力電圧と基準
電圧Ｖｒｅｆとの差を出力電圧Ｖｅとして出力する。こ
こで、基準電圧Ｖｒｅｆは例えばある順方向電圧Ｖｆの
ときにペルチエ素子６で所望の冷却温度が得られるよう
に設定されている。
動作を説明する。ダイオード１とペルチエ素子６の構成
は図３の例と全く同様であり、増幅器３はダイオード１
の順方向電圧Ｖｆを増幅する。そして、ＰＷＭ制御回路
４内の誤差増幅器４ａはこの増幅器３の出力電圧と基準
電圧Ｖｒｅｆとの差を出力電圧Ｖｅとして出力する。こ
こで、基準電圧Ｖｒｅｆは例えばある順方向電圧Ｖｆの
ときにペルチエ素子６で所望の冷却温度が得られるよう
に設定されている。
【００１２】次いで、発振器４ｂは図２（ａ）のような
三角波電圧Ｖｔを発生しており、比較器４ｃはこの三角
波電圧Ｖｔと誤差増幅器４ａの出力電圧Ｖｅを比較す
る。この結果、比較器４ｃの出力電圧Ｖｃは図２（ｂ）
の実線に示すように電圧Ｖｅが三角波電圧Ｖｔ以上の期
間で「Ｈ」レベル、以下の期間で「Ｌ」レベルとなる。
そして、出力トランジスタ４ｄは電圧Ｖｃが「Ｈ」レベ
ルのときにオンとなる。
三角波電圧Ｖｔを発生しており、比較器４ｃはこの三角
波電圧Ｖｔと誤差増幅器４ａの出力電圧Ｖｅを比較す
る。この結果、比較器４ｃの出力電圧Ｖｃは図２（ｂ）
の実線に示すように電圧Ｖｅが三角波電圧Ｖｔ以上の期
間で「Ｈ」レベル、以下の期間で「Ｌ」レベルとなる。
そして、出力トランジスタ４ｄは電圧Ｖｃが「Ｈ」レベ
ルのときにオンとなる。
【００１３】したがって、トランジスタ５のベース電圧
Ｖｂは図２（ｃ）の実線に示すような波形となる。Ｔｏ
ｎの期間ではトランジスタ５がオンとなり、ペルチエ素
子６にトランジスタ５から駆動電流が流れてペルチエ素
子６が冷却を行う。また、Ｔｏｆｆの期間ではトランジ
スタ５がオフとなり、駆動電流の供給が停止してペルチ
エ素子６による冷却も停止する。
Ｖｂは図２（ｃ）の実線に示すような波形となる。Ｔｏ
ｎの期間ではトランジスタ５がオンとなり、ペルチエ素
子６にトランジスタ５から駆動電流が流れてペルチエ素
子６が冷却を行う。また、Ｔｏｆｆの期間ではトランジ
スタ５がオフとなり、駆動電流の供給が停止してペルチ
エ素子６による冷却も停止する。
【００１４】このようなスイッチング制御を行うペルチ
エ素子駆動回路において、ペルチエ素子６の温度が上昇
すると順方向電圧Ｖｆが低下するので、誤差増幅器４ａ
の出力電圧Ｖｅは図２（ａ）の破線に示すように低下す
る。これにより、比較器４ｃの出力電圧Ｖｃは図２
（ｂ）の破線に示すように「Ｈ」レベルの期間が短くな
って「Ｌ」レベルの期間が長くなり、トランジスタ５の
ベース電圧Ｖｂとしては図２（ｃ）の破線に示すように
Ｔｏｎの期間が長くなる。
エ素子駆動回路において、ペルチエ素子６の温度が上昇
すると順方向電圧Ｖｆが低下するので、誤差増幅器４ａ
の出力電圧Ｖｅは図２（ａ）の破線に示すように低下す
る。これにより、比較器４ｃの出力電圧Ｖｃは図２
（ｂ）の破線に示すように「Ｈ」レベルの期間が短くな
って「Ｌ」レベルの期間が長くなり、トランジスタ５の
ベース電圧Ｖｂとしては図２（ｃ）の破線に示すように
Ｔｏｎの期間が長くなる。
【００１５】よって、ペルチエ素子６に駆動電流を供給
する時間が長くなるため、ペルチエ素子６が冷却を行う
時間が長くなり、結果としてペルチエ素子６の温度上昇
を修正して温度を一定に保つ。また、ペルチエ素子６の
温度が下がると順方向電圧Ｖｆが上昇し、誤差増幅器４
ａの電圧Ｖｅが図２（ａ）の実線より高くなるので、上
記と逆の動作によってペルチエ素子６が冷却を行う時間
が短くなり、この結果温度が一定に保たれる。以上のよ
うなスイッチング制御によって、図３の例と同様のペル
チエ素子駆動制御を実現することができる。
する時間が長くなるため、ペルチエ素子６が冷却を行う
時間が長くなり、結果としてペルチエ素子６の温度上昇
を修正して温度を一定に保つ。また、ペルチエ素子６の
温度が下がると順方向電圧Ｖｆが上昇し、誤差増幅器４
ａの電圧Ｖｅが図２（ａ）の実線より高くなるので、上
記と逆の動作によってペルチエ素子６が冷却を行う時間
が短くなり、この結果温度が一定に保たれる。以上のよ
うなスイッチング制御によって、図３の例と同様のペル
チエ素子駆動制御を実現することができる。
【００１６】そして、本実施例ではトランジスタ５がス
イッチとして動作するため、トランジスタ５のオン時の
コレクタ−エミッタ間電圧は約０．２Ｖ程度となり、ペ
ルチエ素子６に供給される駆動電流を１Ａとすると、ト
ランジスタ５の消費電力は０．２Ｖ×１Ａ＝０．２Ｗと
図３の例より低消費電力にすることができ、またトラン
ジスタ５のコレクタに与える駆動電圧Ｖｄもペルチエ素
子６の定格である３Ｖ程度に低下させることができる。
なお、本実施例においては、トランジスタをスイッチン
グ素子として用いたが、ＦＥＴを用いても良い。
イッチとして動作するため、トランジスタ５のオン時の
コレクタ−エミッタ間電圧は約０．２Ｖ程度となり、ペ
ルチエ素子６に供給される駆動電流を１Ａとすると、ト
ランジスタ５の消費電力は０．２Ｖ×１Ａ＝０．２Ｗと
図３の例より低消費電力にすることができ、またトラン
ジスタ５のコレクタに与える駆動電圧Ｖｄもペルチエ素
子６の定格である３Ｖ程度に低下させることができる。
なお、本実施例においては、トランジスタをスイッチン
グ素子として用いたが、ＦＥＴを用いても良い。
【００１７】
【発明の効果】本発明によれば、制御回路がスイッチン
グ素子をオン／オフ制御することによりペルチエ素子の
冷却温度を一定に保つ従来と同様のペルチエ素子駆動制
御を実現することができ、またスイッチング素子の使用
により消費電力を低減できるため、ペルチエ素子近傍で
の発熱量を低減することができる。また、スイッチング
素子に与える駆動電圧を低くできるため、例えば電源に
バッテリーを使用する場合においてバッテリー電圧の低
減を図ることができる。
グ素子をオン／オフ制御することによりペルチエ素子の
冷却温度を一定に保つ従来と同様のペルチエ素子駆動制
御を実現することができ、またスイッチング素子の使用
により消費電力を低減できるため、ペルチエ素子近傍で
の発熱量を低減することができる。また、スイッチング
素子に与える駆動電圧を低くできるため、例えば電源に
バッテリーを使用する場合においてバッテリー電圧の低
減を図ることができる。
【図１】 本発明の１実施例を示すペルチエ素子駆動回
路のブロック図である。
路のブロック図である。
【図２】 図１のペルチエ素子駆動回路における各部の
信号波形を示す図である。
信号波形を示す図である。
【図３】 従来のペルチエ素子駆動回路のブロック図で
ある。
ある。
１…ダイオード、２…定電流源、３…増幅器、４…ＰＷ
Ｍ制御回路、５…トランジスタ、６…ペルチエ素子、４
ａ…誤差増幅器、４ｂ…発振器、４ｃ…比較器、４ｄ…
出力トランジスタ。
Ｍ制御回路、５…トランジスタ、６…ペルチエ素子、４
ａ…誤差増幅器、４ｂ…発振器、４ｃ…比較器、４ｄ…
出力トランジスタ。
Claims (1)
- 【請求項１】 ペルチエ素子に供給する駆動電流によっ
てペルチエ素子の冷却温度を制御するペルチエ素子駆動
回路において、 ペルチエ素子の温度を測定し結果を電圧として出力する
温度センサと、 この温度センサの出力電圧を増幅する増幅器と、 前記ペルチエ素子に供給する駆動電流のオン／オフ制御
を行うためのスイッチング素子と、 このスイッチング素子のオン／オフする時間を前記増幅
器の出力に基づいて前記温度センサの出力電圧が一定に
なるように制御する制御回路とを有することを特徴とす
るペルチエ素子駆動回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10626094A JPH07295659A (ja) | 1994-04-22 | 1994-04-22 | ペルチエ素子駆動回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10626094A JPH07295659A (ja) | 1994-04-22 | 1994-04-22 | ペルチエ素子駆動回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07295659A true JPH07295659A (ja) | 1995-11-10 |
Family
ID=14429136
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10626094A Pending JPH07295659A (ja) | 1994-04-22 | 1994-04-22 | ペルチエ素子駆動回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07295659A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006067838A1 (ja) * | 2004-12-21 | 2006-06-29 | Advantest Corporation | ペルチェ素子駆動方法および回路、ペルチェモジュールの取付構造ならびに電子部品ハンドリング装置 |
| JP2007110300A (ja) * | 2005-10-12 | 2007-04-26 | Nikon Corp | 冷却制御機能付き電子カメラ、顕微鏡 |
| JP2011091391A (ja) * | 2009-09-25 | 2011-05-06 | Panasonic Electric Works Co Ltd | ペルチェ素子の冷却制御回路 |
| CN103984376A (zh) * | 2014-05-14 | 2014-08-13 | 马鞍山恒瑞测量设备有限公司 | 一种控制负载加热功率电路 |
-
1994
- 1994-04-22 JP JP10626094A patent/JPH07295659A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006067838A1 (ja) * | 2004-12-21 | 2006-06-29 | Advantest Corporation | ペルチェ素子駆動方法および回路、ペルチェモジュールの取付構造ならびに電子部品ハンドリング装置 |
| US7642795B2 (en) | 2004-12-21 | 2010-01-05 | Advantest Corporation | Drive method and drive circuit of peltier element, attaching structure of peltier module and electronic device handling apparatus |
| JP2007110300A (ja) * | 2005-10-12 | 2007-04-26 | Nikon Corp | 冷却制御機能付き電子カメラ、顕微鏡 |
| JP2011091391A (ja) * | 2009-09-25 | 2011-05-06 | Panasonic Electric Works Co Ltd | ペルチェ素子の冷却制御回路 |
| CN103984376A (zh) * | 2014-05-14 | 2014-08-13 | 马鞍山恒瑞测量设备有限公司 | 一种控制负载加热功率电路 |
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