如何驱动珀尔帖元件?

电器工程 珀耳帖
2022-01-21 03:40:36

也许潜在的问题是电压 - 电流曲线的样子。我可以从电压源(如驱动加热器)或电流源(如驱动 LED)驱动它吗?甚至与这两个选项不同?

附加 1:假设(假设)我有两个市售的相同Peltier,它们的规格为 6V/3A。我可以将它们串联到 12Vdc 电源而不用担心吗?

结论 1:电流/电压负载曲线是相当线性的,只要设备在其规格范围内运行,从电流源或电压源驱动都可以。(奥林·拉斯罗普、拉塞尔·麦克马洪)

结论 2:不要从 PWM 驱动 Peltier,由于电流增加导致的功率损耗比冷却功率增长得更快。(奥林·拉斯罗普)

结论 3:当心设备的机械磨损与持续循环。例如。不要使用恒温器开/关控制器。(罗素麦克马洪)

3个回答

Peltier 器件在电流下工作,但通常具有足够大的电阻,因此可以进行电压控制。

Peltier 设备是少数您不想使用脉冲运行的设备之一,尤其是在冷却应用中。冷却效果与电流成正比,但由于损耗导致的内部发热与电流的平方成正比。从 0 开始,增加电流会导致冷却增加。然而,在某些时候,由于更多电流导致的电阻加热超过了更高电流的额外冷却功率。因此,超出此范围的更多电流实际上会导致更少的整体冷却。最大冷却电流是制造商应提供的参数之一。I2R

虽然在某些特定电流下会发生最大冷却,但效率会随着电流的增加而稳步下降。因此,您不想在 0 和最大冷却电流之间对珀耳帖冷却器进行 PWM。以稳定电流驱动它以产生相同的整体冷却效率更高。

当然,调节温度的微控制器仍然会产生 PWM 脉冲。这些脉冲需要被过滤,以便 Peltier 设备看到相对平滑的电流。一般的经验法则是尽量将纹波保持在名义值的 10% 以下,但这当然只是有人选择的权衡。幸运的是,这通常不是一个很难设计的要求。

Peltier 设备具有合理的线性负载曲线。
它们是电压驱动设备,但只要不超过它们的最大电压或电流额定值,您就可以安全地从电压或电流源驱动它们。例如,一个 12V、5A 60 瓦的装置可以在任何稳定电压 <= 12V 或任何稳定电流 <= 5A 下运行,只要在任何情况下都不超过最大值。

但 -

  • 作为控制方案的一部分,Peltier 设备不得持续进行热循环

您必须避免使用与设备的热时间常数相比较长的控制信号时间常数来控制电压的阶跃变化。
也就是说 - 如果控制方案旨在将设备或受控空间或物体保持在恒定温度下,它应该在 10 赫兹加范围内提供基本上直流电压和电流或 PWM,而不是 PWM 或恒温器或开启关闭开关,以便在控制周期的开启和关闭时间期间发生明显的加热和冷却。如果作为控制过程的一部分发生热循环,则设备将迅速被机械损坏。

电源频率下的电源纹波是可以接受的。


热循环:

说需要 >= 1 kHz 的 PWM 速率- Nord ferrotech Peltier 制造商

请注意,用于测试循环 SMD 组件的 Peltiers 也会因循环而失败

IGBT 热循环测试- nbo Peltiers BUT 似乎直接适用

专为延长热循环寿命而制造的 Peltiers - UWE

一样- Ctech

相同的 Ferrotec

讨论

我熟悉的大多数微控制器都在每秒数百个周期的范围内进行 PWM。没有热电模块能够将其与稳定电压区分开来。

此外,(谷歌它)那里有一篇论文,他们测试了 PWM 循环,其速率从 1/10s 一直到 1000/1s 速率,并且珀耳帖在数千小时内没有表现出任何性能下降。每 10 秒循环一次的那个确实由于响应时间慢而表现出温度波动。

在任何情况下,PWM 对于控制珀耳帖都是绝对安全的。

我担心这个线程中有更多的错误信息,但我没有足够的知识来指出这一切。