如何驱动珀耳帖元件?


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潜在的问题是电压-电流曲线是什么样的。我可以从电压源(如驱动加热器)还是从电流源(如驱动LED)驱动它?甚至不同于这两个选择?

附加1:说(假设),我有两个可商购的相同的珀耳帖,它们的规格为6V / 3A。我可以不用担心将它们串联到12Vdc电源上吗?

结论1:电流/电压负载曲线是合理的线性关系,只要器件在其规格范围内工作,从电流或电压源驱动都将很好。(Olin Lathrop,Russell McMahon)

结论2:请勿通过PWM驱动Peltier,电流增加导致的功率损耗比冷却功率增长更快。(Olin Lathrop)

结论3:请注意设备的机械磨损并持续循环。例如。不要使用恒温器开/关控制器。(罗素·麦克马洪)

Answers:


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珀尔帖设备使用电流工作,但通常具有足够大的电阻,因此可以进行电压控制。

珀尔帖设备是您希望使用脉冲运行的少数设备之一,尤其是在冷却应用中。冷却效果与电流成正比,但是由于损耗引起的内部发热与电流的平方成正比。从0开始,电流增加会导致冷却增加。但是,在某些时候,由于电流较大而产生的电阻发热要大于电流较大的附加冷却功率。因此,更多的电流实际上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

虽然最大冷却发生在某些特定电流下,但效率会随着电流的增加而稳定降低。因此,您不希望在0至最大冷却电流之间PWM珀尔帖冷却器。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会产生PWM脉冲。需要对这些脉冲进行滤波,以使Peltier设备看到相对平稳的电流。一般的经验法则是尝试将纹波保持在标称值的10%以下,但是当然这只是有人选择的折衷方案。幸运的是,这通常并不是设计所必需的。


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我喜欢添加PWM警告。在我们所生活的微控制器时代,用PWM驱动负载通常是一个非常明显的选择。
jippie 2012年

1
有趣的是,我们的观点略有不同,但最终建议却相似。我认为将它们称为电流驱动是很有意义的,但是认为这可能有点不合时宜-不太像决定电阻是电流驱动还是电压驱动。也许需要一个热敏电阻进行比较。即控制任何一个都足够可行,但是一个可能会有好处。。
罗素·麦克马洪

重温一个古老的问题:我对不使用PWM的评论感到困惑。如果我有一个想通过MCU控制的Peltier设备(我对加热很感兴趣),除了 PWM 以外,我如何控制温度?
No

1
@skinny:我以为我在最后一段回答了这个问题。具体不清楚什么?
Olin Lathrop 2013年

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@skinny:读我写的东西。如我所说,PWM输出在提供给Peltier器件之前需要进行滤波。
Olin Lathrop 2013年

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珀耳帖设备具有合理的线性负载曲线。
它们是电压驱动的设备,但是只要不超过其最大电压或电流额定值,就可以从电压或电流源中安全地驱动它们。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的条件下运行,只要在任何情况下都不超过最大值。

但是-

  • 作为控制方案的一部分,绝不能将珀尔帖设备不断进行热循环

您必须避免的是,通过电压的阶跃变化来控制它们,而控制信号的时间常数要比设备的热时间常数长。
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,则应提供10赫兹(Hz)加范围的基本直流电压和电流或PWM,而不要提供PWM或恒温器或关闭开关,以便在控制周期的打开和关闭时间内发生明显的加热和冷却。如果在控制过程中发生热循环,则设备将迅速被机械破坏。

电源频率上的电源纹波是可以接受的。


热循环:

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

请注意,用于测试循环SMD组件的Peltiers也由于循环而失败

IGBT热循环测试 -nbo Peltiers BUT似乎直接适用

珀耳帖特制允许长的热循环寿命 - UWE

一样 -Ctech

相同的 Ferrotec

讨论区


请稍等...所以以3分钟的周期打开/关闭一个电源会很快将其销毁吗?
匿名企鹅

@AnnonomusPenguin-嗯......... 3分钟相当长。很明显,您将获得大量的热循环,但这是可以接受的。我不知道限制是什么。3分钟//周期= 20 /小时= 480 /天=〜175,000 /年 我要说的是,到那时它可能会变得相当公平。
罗素·麦克马洪

所以最好以1/2分钟为增量?10分钟?我不想太短,因为那样会降低效率,但太长的时间会带来很多热变化。同样,也不是最好每十秒钟打开和关闭它一次。
匿名企鹅

@AnnonomusPenguin-如上和其他地方所述-例如说10 Hz或更快的帧速率的PWM,通过调整标记空间比来调整冷却很容易,并且避免了热循环问题。网络上有很多次提到热循环问题,但是我还没有找到很好的讨论。| 请参阅我的答案末尾的补充内容。
罗素·麦克马洪

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

另外,(谷歌它)那里有一篇论文,他们以1 / 10s的速率一直测试PWM循环,直到1000 / 1s的速率,并且珀尔帖在数千小时内没有表现出任何性能下降。由于响应时间较慢,每10秒循环一次的温度确实显示出温度波动。

在任何情况下,PWM对于控制珀尔帖都是绝对安全的。

我担心此线程中会有更多错误信息,但我不够了解,无法指出所有内容。


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您能否在答案中添加指向您所指论文的链接?
jippie


该链接已死。您的答案与其他人完全矛盾。我真的想提供一个比死链接更彻底的解释)=
notlesh 2015年

@stephelton:i.sme.org/c248/blogs/matt-howe/2014/03/27/…似乎是可以找到该论文的另一点。但它也包含该声明而没有任何备份。
PlasmaHH 2015年

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“没有热电模块能够将其与稳定电压区分开” ---确定吗?您是否已经计算出存在多少寄生电感和电容,并计算出它可以有效地看到直流电压/电流?因为如果不是这样,则它可能会经历波动的电压/电流,并且此时其他响应中讨论的I2R功率损耗点将变得有效。尝试对功率电阻器进行PWM与以等效的恒定电流驱动它来观察差异。
gbmhunter 2015年
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