Palabras clave
TEC
Enfriador TEC
Contenido del artículo
La selección de un refrigerador termoeléctrico es un proceso iterativo. Además de la información básica sobre el tamaño, una especificación típica de TEC contiene la siguiente información básica:
Qcmax: La cantidad de calor que un enfriador termoeléctrico puede transferir cuando la diferencia de temperatura entre las superficies calientes y frías es de 0 ℃.
Imáx: La corriente máxima permitida a través del enfriador termoeléctrico;
Vmax: el voltaje en ambos extremos del enfriador termoeléctrico cuando pasa la corriente máxima;
DTmáx: La diferencia máxima de temperatura alcanzada entre los dos extremos del enfriador termoeléctrico cuando la corriente máxima pasa a través del enfriador termoeléctrico y, al mismo tiempo, el calor cargado por el enfriador termoeléctrico es cero.
POLICÍA: el coeficiente de rendimiento complejo, que es la relación entre el valor calorífico de enfriamiento y la energía de entrada Qc/(V*I);
jue: temperatura del extremo caliente del enfriador termoeléctrico;
CAR: Resistencia del enfriador termoeléctrico
La siguiente figura muestra la tabla de parámetros básicos de Laird TEC:
En el caso del TEC, cuando la temperatura de funcionamiento es diferente, los parámetros clave mencionados anteriormente también serán diferentes debido al cambio del rendimiento eléctrico. En este ejemplo, el parámetro de rendimiento se establece en 50 ℃ en el extremo caliente. Supongamos que el escenario de demanda es: el consumo de energía del chip de calentamiento es de 20 W y se requiere que la temperatura se controle a 26 ℃. En función de esto, se calcula el punto de trabajo (corriente de trabajo y voltaje de trabajo) del TEC. Cuando la temperatura del chip se controla a 26 ℃, se requiere que el aumento de temperatura sea de 24 ℃. De acuerdo con la capacidad de refrigeración, la tabla de diferencia de corriente y temperatura en la especificación, la corriente de trabajo debe ser de 4 A:
La corriente de 4A aquí se refiere a la corriente cuando el TEC funciona de manera estable. Al arrancar, la corriente de trabajo es ligeramente superior. En algunas especificaciones de TEC, también se proporcionan diagramas de diferencia de voltaje, corriente y temperatura. En este caso, la línea de voltaje correspondiente se puede encontrar en este diagrama, y la diferencia de temperatura es cero (en el estado inicial, la diferencia de temperatura entre las superficies calientes y frías es cero), y el valor de corriente inicial se puede obtener retrospectivamente. Si este diagrama no se proporciona en la especificación, generalmente se establece en ~1.2 veces el valor de corriente de estado estable. De acuerdo con el diagrama de diferencia de corriente, voltaje y temperatura, verifique que el voltaje de trabajo sea de 4.5 V. De acuerdo con el voltaje y la corriente de trabajo, para lograr la transferencia de calor actual y mantener la diferencia de temperatura requerida, la potencia de entrada requerida es Pin = I * V = 4A * 4.5 V = 18 W. El coeficiente de eficiencia integral de TEC fue COP = 20 W/18 W = 1.11.
A partir de esta figura, no solo se puede comprobar el valor COP, sino que también se puede determinar el punto de máxima eficiencia del TEC trabajando con esta diferencia de temperatura y voltaje de funcionamiento. Como muestra esta figura, el valor COP claramente no es óptimo. Este TEC alcanza un consumo de energía de 20 W. Cuando la temperatura ambiente es de 24 ℃ y la temperatura de unión del chip es de 26 ℃, la entrada de energía adicional es de 18 W. Para lograr este efecto, se deben cumplir los dos siguientes datos:
La configuración del circuito debe ser capaz de soportar la demanda actual de TEC;
El disipador de calor ensamblado en la superficie caliente del TEC puede perder de manera constante 38 W de calor (el valor calorífico del chip es de 20 W + la potencia de entrada del TEC es de 18 W) bajo la premisa de mantener la temperatura de la superficie caliente a 50 ℃.
Por lo tanto, no es difícil ver que el diseño y la selección del TEC requieren el diseño coincidente del circuito y el radiador. Además, la carga térmica del radiador es igual a la suma del calor del chip y la potencia de entrada del TEC. Cuando el valor COP del TEC no es alto, el TEC necesita una mayor potencia de entrada para transferir la potencia específica del chip a tiempo, lo que no solo reduce la eficiencia energética del esquema de diseño, sino que también aumenta la carga térmica del radiador, lo que dificulta la transferencia de calor final. Por lo tanto, la selección del TEC es un proceso iterativo. Antes de la selección final del TEC, se deben utilizar los métodos anteriores para comparar los valores de eficiencia integrales de varios TEC, y se debe seleccionar el enfriador termoeléctrico con la relación de eficiencia energética más alta para lograr el esquema de mayor ahorro de energía y los requisitos de diseño mínimos del sistema de enfriamiento externo.
Por lo tanto, no es difícil ver que el diseño y la selección del TEC requieren el diseño coincidente del circuito y el radiador. Además, la carga térmica del radiador es igual a la suma del calor del chip y la potencia de entrada del TEC. Cuando el valor COP del TEC no es alto, el TEC necesita una mayor potencia de entrada para transferir la potencia específica del chip a tiempo, lo que no solo reduce la eficiencia energética del esquema de diseño, sino que también aumenta la carga térmica del radiador, lo que dificulta la transferencia de calor final. Por lo tanto, la selección del TEC es un proceso iterativo. Antes de la selección final del TEC, se deben utilizar los métodos anteriores para comparar los valores de eficiencia integrales de varios TEC, y se debe seleccionar el enfriador termoeléctrico con la relación de eficiencia energética más alta para lograr el esquema de mayor ahorro de energía y los requisitos de diseño mínimos del sistema de enfriamiento externo.