热电冷却器的简单设计方程

热电冷却器(TECs)是一种通用的温度控制装置。它们被认为是固态热泵，通过控制TEC驱动电流的大小和极性，可以控制热流的方向和速率，即“帕尔提尔效应”。问题是，很难找到简单而准确(甚至是有用的近似)的TECs设计方程。因此，TEC的选择、散热器的尺寸和控制电路的设计是猜测和/或实验的问题。

这里呈现的模型在各种设计中都提供了很好的服务。它要求作为输入，仅在TEC数据表中常规提供的数字。虽然它是简化TEC物理的血腥细节，但该模型足以在大多数TEC设计应用中使用。

该模型将TEC热负荷温度（T1）预测为负载热量生产，TEC数据纸张号，散热器参数，TEC驱动电流和环境温度（T3）。它看起来像这样：

t1 =（-p * i_TEC.+ I._TEC.²* R._P./ 2 + Q1）/（C1 + C._P.）+（Q1 + i_TEC.²* R._P.) / (C_H+ T3）

地点:

P = Peltier常数= (Q_最大限度+ I._最大限度²* R._P./ 2）/ i_最大限度
问：_最大限度=来自TEC数据表（瓦特）的最大热传递
R._P.= tec电阻= v_最大限度/我_最大限度= TEC数据表驱动额定值
一世_TEC.= TEC驱动电流（安培）
Q1 =热负荷瓦特产生的热量）
C1 =热负载对环境的传导率(瓦特/°C)
C_P.= TEC导热率= Q_最大限度/Δt._最大限度来自TEC数据表
C_H=散热器导热率至环境温度
T3 =环境温度

典型的TEC设计示例数字可能来自熔体（特伦顿，N.J.）类型“F 0.45-32-05”：P = 4.07 W / A，R_P.=4.8Ω，c_P.= 0.026 w /°C。如果我们假设需要在0°C的零耗尽诸如光伏检测器（Q1 = 0W，C1 = 0.01W /°C）的零荡载荷（Q1 = 0 W，C1 = 0.01W /°C）的常规应用，可能是：假设我们选择与c中等大小的散热器_H= 0.2 W /°C。什么是最温暖的环境温度，0°设定值可以保持？将这些数字插入模型中，等式预测I处的T3 =∪35.2°C_TEC.= 0.62 A将是极限。

但是如果系统需要在温暖（T3∪40°C）的外壳中何时何地？Melcor Rates这个TEC（我_最大限度) 0.8 A和ΔT高达67°C。难道我们不能通过让TEC比0.62 a更用力一点来应对更热的环境吗?

令人惊讶的是，答案是响亮的“不!”如果我_TEC.从0.62A增加到0.8 a，散热器将升温大约8°C并压倒额外的珀耳帖热传输的效果。因此，T1将在错误的方向上移动，实际上上升3°C。在这个例子中，T1与i_TEC.逆转我周围的斜坡_TEC.= 0.62 A，如果我_TEC.允许超过此限制，可能会发生反馈相位反转和控制循环失控。改善环境温度工作范围的唯一方法是增加散热器的容量（C_H> 7.2W /°C）或改善负载保温（C1 <0.01W /°C）。

实际上，出于这种模型的重要预测和鲜为人知的事实是逆转态T1与i的逆转_TEC.关系：

一世_TEC.=（p * c_H) / \ {R_P.\[C_H+ 2 (C1 + C_P.) \] \}

将发生在所有负载/TEC/散热器组合。对I求极限是很重要的_TEC.到此最大冷却值。否则，恒温器闩锁的风险将始终潜伏在一起。

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