Термоэлектрические охладители: маломощный, экологически чистый вариант конструкции для контроля температуры

Термоэлектрические охладители (ТЭО) все чаще заменяют традиционную холодильную технику. Но, несмотря на все достоинства ТИК, эти устройства не лишены ограничений.

Термоэлектрические охладители привлекают внимание для замены старых охлаждающих и холодильных устройств. TEC предоставляют инженерам-конструкторам широкий диапазон холодопроизводительности, разницы температур, форм-факторов, вариантов отделки и возможности термоциклирования - и все это при ограничении выбросов вредных хлорфторуглеродов (CFC) в атмосферу.

Как именно работают эти устройства? И в каких случаях они возникают?

Что такое термоэлектрические охладители?

Термоэлектрический охладитель (ТЭО) - это твердотельное устройство, используемое для точного контроля температуры. Он не только может охлаждать электронику почти до 70 ° C, но также может использоваться в качестве теплового насоса. ТЭО работают по эффекту Пельтье, когда состояние температуры изменяется в двух электрических переходах из-за протекания тока.

Интегрируя термоэлектрические охладители в системы, инженеры-конструкторы могут нагревать, охлаждать и даже контролировать температуру в ненастную погоду, сокращая выбросы парниковых газов.

На уровне схемы ТЕС постоянное напряжение, приложенное к одному из переходов, инициирует протекание тока, оставляя тепло в одном проводнике по мере его продвижения к другому переходу. Как только тепло отводится к следующему переходу, в исходном полупроводниковом материале начинается охлаждение, и процесс продолжается для множества последовательно соединенных переходов.

Охлаждение ТЕС пропорционально приложенному току, а нагрев пропорционально квадрату тока. Базовый ТЕС состоит из обычного мостового усилителя, моста преобразователя, активного фильтра, термистора (сопротивление которого зависит от температуры) и транзисторов.

Приложения для термоэлектрических охладителей

ТЕС обеспечивают универсальное твердотельное управление охлаждением или нагревом при низких эксплуатационных требованиях и могут быть интегрированы в систему под водой, в космосе или в других суровых условиях.

В качестве примера недавней разработки TEC, Laird Thermal Systems недавно анонсировала термоэлектрические охладители для стабилизации температуры в камерах наблюдения вне помещения, особенно в ненастную погоду.

Лэрд утверждает, что новая серия Hi-Temp ETX - полезный вариант для наружных систем безопасности, так как она может выдерживать 150 ° C. Также говорят, что он увеличивает охлаждающую способность на 10% и легко интегрируется в уникальные требования к занимаемой площади.

Для промышленных применений, таких как лазерные проекторы и медицинские диагностические системы, серия UltraTEC UTX компании Laird Thermal Systems также может использоваться в приложениях, требующих тепловой накачки до 296 Вт.

Хотя человеческая кожа является плохим проводником, ТЕС работают в термостойких средах. ТЕС используются в носимых устройствах как способ охлаждения кожи человека до 8,2 ° C. Современные области применения ТЕС можно найти в подушках автомобильных сидений, матрасах и термопрокладках, рассчитанных на физический контакт.

Проблемы дизайна требуют дополнительных исследований

TEC предоставляют системы с легким, бесшумным и экономичным решением для управления теплом, ориентированным на электронные блоки, микропроцессоры, прецизионные устройства и лазерное оборудование.

Тем не менее, при использовании ТИК возникают некоторые проблемы проектирования. ТЕС могут быть не в состоянии достичь эквивалентной эффективности охлаждения традиционного охлаждения, что удерживает их от широкого использования.

Еще одна проблема связана с развитием технологий. С быстрым развитием современной электроники потребуются более элегантные многоуровневые ТЕС для работы в многоступенчатых конструкциях.

В настоящее время рынок TEC насыщен решениями, подобными Lairds, которые могут выполнять сложные проектные требования. Однако разработчикам требуется больше времени и исследований по применению параллельных ТЭО вместе с внешними компонентами, чтобы компенсировать проблемы преобразования энергии и рассеивания тепла.

Тем не менее, поскольку они не производят выбросов хладагента, ТЕС являются разумным вариантом конструкции, если целью является экологическая безопасность. Кроме того, эти устройства предлагают низкие эксплуатационные расходы, более длительный срок службы, управляемость и улучшение тепловых характеристик.