基于半導體制冷片(TEC)的溫度控制器的應用

來源:未知 作者:admin

  TEC溫度控制器(半導體制冷片控制器)是一種能夠依據通過TEC的電流走向來使物體制冷和制熱的半導體裝置。而我們的TEC溫度控制器(半導體制冷片控制器),就是控制通過TEC的電流走向和強度的電子模塊。通過使用它就可以精確地調整物體的溫度。控制器體積小,模塊化,高效率,低噪聲,精準控溫可用于激光系統的溫度控制等。它的應用主要表現在以下幾方面:

  一、原理

  半導體制冷片也叫熱電制冷片,其原理是Peltier效應,它既可制冷又可加熱,通過改變直流電流的極性來決定在同一制冷片上實現制冷或加熱,這個效果的產生就是通過熱電的原理來實現的。其實在原理上半導體制冷器只是一個熱傳遞的工具。其優缺點:

  1、不需要任何制冷劑,可連續工作。

  2、半導體制冷片具有兩種功能,既能制冷,又能加熱,制冷效率一般不高,但制熱效率很高,永遠大于1。因此使用一個片件就可以代替分立的加熱系統和制冷系統。

  3、半導體制冷片是電流換能型片件,通過輸入電流的控制,可實現高精度的溫度控制,再加上溫度檢測和控制手段,,便于組成自動控制系統。

  4、半導體制冷片熱慣性非常小,制冷制熱時間很快,在熱端散熱良好冷端空載的情況下,通電不到一分鐘,制冷片就能達到最大溫差。

  5、半導體制冷片的溫差范圍,從正溫90℃到負溫 度130℃都可以實現。

  二、使用說明

  正確的安裝、組裝方法:1、制冷片一面安裝散熱片,一面安裝導冷系統,安裝表面平面度不大于0.03mm,要除去毛刺、污物。2、制冷片與散熱片和導冷塊接觸良好,接觸面須涂有一薄層導熱硅脂。3、固定制冷片時既要使制冷片受力均勻,又要注意切勿過度,以防止瓷片壓裂。

  正確的使用條件:1、使用直流電源電壓不得超過額定電壓,電源波紋系數小于10%。2、電流不得超過組件的額定電流。3、制冷片正在工作時不得瞬間通反向電壓(須在5分鐘之后)。4、制冷片內部不得進水。5、制冷片周圍濕度不得超過80%。

  三、半導體制冷器的驅動電路設計

  半導體制冷片根據流過半導體的電流方向和大小來決定其工作狀態的(電流的方向決定制冷或者制熱,電流的大小決定制冷或者制熱的程度和效果)。為了使半導體制冷片能夠自動的進行恒溫控制,就必須設計好其驅動電路和控制電路。

  PID控制系統是目前精度較高的技術,可以用來對半導體制冷片的電流進行控制,以實現高精度的控溫效果。

  (一)、總體框圖:


溫度控制系統結構圖

  (二)、驅動電路:

  基于H橋的驅動電路:

  當設置OUT3為高、OUT4為低電平,OUT2為低、OUT1為高電平時,Q3和Q4斷開,Q1和Q2導通,電流由TEC左至右;反之OUT3為低、OUT4為高電平,OUT2為高、OUT1為低電平時,Q3和Q4導通,Q1和Q2斷開,電流由右至左。

  通過單片機PID控制設置OUT1或者OUT4的PWM占空比,控制Q1或者Q4的導通時間來控制TEC的工作時間,從而達到控溫的效果。

  鞍山核心電子技術有限公司主要產品有: TEC(半導體制冷器)溫度控制器、激光驅動器激光控制器、LED 控制器、LED電源貼片元件盒等多類別十余個品種。控制器產品實現了體積小,模塊化,高效率,低噪聲等功能特色。

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