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TEC
Dispositivo di raffreddamento TEC
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La selezione di un frigorifero termoelettrico è un processo iterativo. Oltre alle informazioni di base sulle dimensioni, un tipico TEC La specifica contiene le seguenti informazioni di base:
Qcmax: la quantità di calore che un frigorifero termoelettrico può trasferire quando la differenza di temperatura tra le superfici calde e fredde è 0℃.
imax: La corrente massima consentita attraverso il refrigeratore termoelettrico;
Vmax: la tensione su entrambe le estremità del frigorifero termoelettrico quando passa la corrente massima;
DTmax: La differenza di temperatura massima raggiunta tra le due estremità del frigorifero termoelettrico quando la corrente massima viene fatta passare attraverso il frigorifero termoelettrico e, allo stesso tempo, il calore caricato dal frigorifero termoelettrico è zero.
POLIZIOTTO: il coefficiente di prestazione complessa, che è il rapporto tra il potere calorifico del raffreddamento e l'energia in ingresso Qc/(V*I);
G: temperatura dell'hot end del raffreddatore termoelettrico;
RAC: Resistenza del dispositivo di raffreddamento termoelettrico
La figura seguente mostra la tabella dei parametri di base di Laird TEC:
Per TEC, quando la temperatura operativa è diversa, anche i parametri chiave sopra menzionati saranno diversi a causa della variazione delle prestazioni elettriche. In questo esempio, il parametro di prestazione è impostato su 50℃ nella parte calda. Supponiamo che lo scenario della domanda sia: il consumo energetico del chip di riscaldamento è di 20 W e la temperatura deve essere controllata a 26 ℃. Sulla base di ciò, viene calcolato il punto di lavoro (corrente di lavoro e tensione di lavoro) del TEC. Quando la temperatura del chip è controllata a 26℃, l'aumento di temperatura deve essere di 24℃. Secondo il grafico relativo alla capacità di refrigerazione, alla corrente e alla differenza di temperatura nelle specifiche, la corrente di funzionamento dovrebbe essere 4 A:
La corrente di 4A qui si riferisce alla corrente quando TEC funziona stabilmente. All'avvio, la corrente di lavoro è leggermente superiore. In alcune specifiche TEC vengono forniti anche i diagrammi di tensione, corrente e differenza di temperatura. In questo caso, la linea di tensione corrispondente può essere trovata in questo diagramma e la differenza di temperatura è zero (nello stato iniziale, la differenza di temperatura tra superfici calde e fredde è zero) e il valore di corrente iniziale può essere ottenuto retrospettivamente. Se questo diagramma non è fornito nelle specifiche, solitamente è impostato a circa 1.2 volte il valore della corrente a regime. In base al grafico di corrente, tensione e differenza di temperatura, verificare che la tensione di funzionamento sia 4.5 V. In base alla tensione e alla corrente di lavoro, per ottenere il trasferimento di calore corrente e mantenere la differenza di temperatura richiesta, la potenza in ingresso richiesta è Pin = I * V = 4 A * 4.5 V = 18 W. Il coefficiente di efficienza complessiva del TEC era COP = 20W/18W= 1.11.
Da questa cifra, non solo è possibile controllare il valore COP, ma è anche possibile determinare il punto di efficienza più alta del TEC che funziona con questa differenza di temperatura e tensione operativa. Come mostra questa figura, il valore COP chiaramente non è ottimale. Questo TEC raggiunge un consumo energetico di 20 W. Quando la temperatura ambiente è di 24 ℃ e la temperatura di giunzione del chip è di 26 ℃, la potenza aggiuntiva è di 18 W. Per ottenere questo effetto è necessario che siano soddisfatte le seguenti due informazioni:
L'impostazione del circuito dovrebbe essere in grado di supportare l'attuale domanda di TEC;
Il dissipatore di calore montato sulla superficie calda del TEC può perdere costantemente 38 W di calore (il potere calorifico del chip è 20 W + la potenza in ingresso del TEC è 18 W) con la premessa di mantenere la temperatura della superficie calda a 50 ℃.
Pertanto, è facile comprendere che la progettazione e la selezione del TEC richiedono un'accurata progettazione del circuito e del dissipatore di calore. Inoltre, il carico termico del dissipatore è pari alla somma del calore generato dal chip e della potenza assorbita dal TEC. Quando il valore del COP del TEC non è elevato, quest'ultimo necessita di una maggiore potenza assorbita per trasferire tempestivamente la potenza specifica del chip, il che non solo riduce l'efficienza energetica del sistema, ma aumenta anche il carico termico del dissipatore, complicando il trasferimento di calore finale. Pertanto, la selezione del TEC è un processo iterativo. Prima di procedere alla selezione definitiva, è opportuno confrontare i valori di efficienza complessiva di diversi TEC utilizzando i metodi sopra descritti, e scegliere il dissipatore termoelettrico con il più alto rapporto di efficienza energetica per ottenere il massimo risparmio energetico e i requisiti minimi di progettazione del sistema di raffreddamento esterno.
Pertanto, è facile comprendere che la progettazione e la selezione del dissipatore termoelettrico richiedono un'accurata progettazione del circuito e del radiatore. Inoltre, il carico termico del radiatore è pari alla somma del calore generato dal chip e della potenza assorbita dal TEC. Quando il valore del COP del TEC non è elevato, quest'ultimo necessita di una maggiore potenza assorbita per trasferire tempestivamente la potenza specifica del chip, il che non solo riduce l'efficienza energetica del sistema, ma aumenta anche il carico termico del radiatore, complicando il trasferimento di calore finale. Pertanto, la selezione del TEC è un processo iterativo. Prima di procedere alla selezione definitiva, è opportuno confrontare i valori di efficienza complessiva di diversi TEC utilizzando i metodi sopra descritti, e scegliere il dissipatore termoelettrico con il rapporto di efficienza energetica più elevato per ottenere il massimo risparmio energetico e i requisiti minimi di progettazione del sistema di raffreddamento esterno.