摘要：本文通过对半导体制冷技术的制冷原理进行分析，以STM32F103为控制芯片，采用PID闭环控制策略，设计了一套小型半导体制冷装置，系统实验表明，通过对半导体通入电流进行PID闭环控制，实现了温控系统的高精度温度控制。
　　关键词：半导体制冷;恒温控制;PID闭环;STM32F103
　　1. 引言
　　半导体制冷也称热电制冷、温差电制冷，其基本原理是利用珀尔帖效应，即利用特种半导体材料构成P-N 结，形成热电偶对，当通过直流电流时，热电偶对的一端就会吸收热量（称为冷端），而另一端则放出热量（称为热端）。如果在冷热端安装散热装置，热端就能够将热量输出，从而可以将空间热量转移，达到制冷的目的。
　　半导体制冷的制冷温度和半导体制冷片的工作电压和工作电流有关，同时也与半导体冷热端的散热效果有关，本研究所设计的基于STM32F103的半导体制冷系统，是通过对输入半导体的电流进行调节温度变化的，实现了的小型系统进行了制冷控制。
　　2.硬件控制平台设计
　　基于STM32F103的半导体制冷恒温控制系统总体框图如图1所示，主要由STM32为核心的控制系统，采样电路，AC/DC控制单元，制冷部分。
　　半导体制冷部分采用C1206型平面制冷芯片，最大工作电流可达到6A，最大功率达到72W。控制系统采用STM32F103，该控制芯片自带AD转换功能和PWM控制单元，通过采集的温度和电流信号，经过STM32F103内部的计算，可以直接通过输出的PWM通过驱动电路控制功率变换电路，操作方便。
　　采样电路包括AC/DC输出电流采样和温控对象的温度采样。为了能够使温控对象的温度控制更为精确，需要对恒温箱内部的温度进行高精度的测量与数据采集，设计的控制系统温度采集采用的是分布式温度采集的方式，通过在温控对象内部不同的位置部署多个温度采集点，并将各采集点采集到的温度数据进行汇总，经过数据融合与处理之后，形成温控对象内部的最终测量温度。
　　由于半导体制冷的温度调节是通过控制输入半导体制冷器的电流实现的，通过采集AC/DC控制的输出电流，配合温度采集信号，可以实现双闭环控制。将采集到的温控对象内部工作温度和电流将送往STM32F103的控制系统，经过控制系统的计算后，对AC/DC功率单元发出控制信号，调节AC/DC功率单元的输出电流，以控制温度。
　　3. 制冷温度控制的软件设计：
　　半导体制冷的温度主要根据其制冷片的输入电流有关，改变半导体制冷片的输入电流，可以改变半导体制冷的速度和半导体制冷片的制冷温度。
　　STM32控制系统上电后，先进行内部程序初始化，包括显示程序、AD采样程序、按键程序、PWM控制程序以及完成系统温度进行采集，和设定温度进行对比，判断温差的大小，通过PID算法，控制温度误差。在溫差较大时，通过控制PWM的输出宽度，提升AC/DC控制单元的输出电流，加速制冷，当温度达到一定设定温度时，适当调整PWM的输出宽度，减小AC/DC控制单元的输出电流。
　　结束语
　　本设计采用STM32F103控制器作为核心控制单元，使用C1206半导体制冷片作为温度控制元件，通过对STM32F103的软件设计，完成小型空间温度控制的，以达到使系统保持恒温的目的。