本发明涉及一种半导体制冷低温板式冷源及其控制方法。其中，半导体制冷低温板式冷源包括低温板，其具有相对设置的受冷平面和供冷平面；N个半导体制冷单元，半导体制冷单元具有冷端面和热端面，冷端面与低温板的受冷平面接合,N为大于1的整数；M个温度传感器，温度传感器设于低温板的供冷平面，温度传感器与至少一个半导体制冷单元相对应，M为小于等于N的整数；电源及控制单元，其设有N个电压输出端，电压输出端与半导体制冷单元一一对应连接，对应连接的电压输出端和半导体制冷单元对应于同一温度传感器；电源及控制单元与温度传感器电性连接。本发明能有效地在负载受冷测试应用中实现低温恒温。