Wie fährt man ein Peltier-Element?

Vielleicht ist die zugrunde liegende Frage, wie die Spannungs-Strom-Kurve aussieht. Kann ich es von einer Spannungsquelle (wie Sie eine Heizung betreiben) oder von einer Stromquelle (wie Sie eine LED betreiben) betreiben? Oder sogar anders als diese beiden Optionen?

ZUSÄTZLICHE1: Sagen Sie (hypothetisch), ich habe zwei im Handel erhältliche identische Peltier, sie sind spezifiziert für 6 V / 3A. Kann ich diese ohne Bedenken in Reihe an eine 12-V-Gleichstromversorgung anschließen?

SCHLUSSFOLGERUNG 1: Die Strom- / Spannungslastkurve ist einigermaßen linear. Sowohl die Strom- als auch die Spannungsquelle reichen aus, solange das Gerät innerhalb seiner Spezifikation betrieben wird. (Olin Lathrop, Russell McMahon)

SCHLUSSFOLGERUNG 2: Fahren Sie keinen Peltier mit PWM, da der Leistungsverlust aufgrund einer Stromerhöhung schneller zunimmt als die Kühlleistung. (Olin Lathrop)

SCHLUSSFOLGERUNG3: Achten Sie beim weiteren Radfahren auf die mechanische Abnutzung des Geräts. Z.B. Verwenden Sie keinen Thermostat-Ein / Aus-Regler. (Russell McMahon)

Peltier-Geräte arbeiten mit Strom, haben jedoch normalerweise einen ausreichenden Widerstand, so dass eine Spannungsregelung möglich ist.

Peltier-Geräte sind eines der wenigen Dinge, die Sie nicht mit Impulsen betreiben möchten, insbesondere bei Kühlanwendungen. Der Kühleffekt ist proportional zum Strom, aber die interne Erwärmung aufgrund von Verlusten ist proportional zum Quadrat des Stroms. Ab 0 führt eine Erhöhung des Stroms zu einer zunehmenden Abkühlung. Irgendwann überwiegt jedoch die Widerstandsheizung aufgrund von mehr Strom die zusätzliche Kühlleistung des höheren Stroms. Ein darüber hinausgehender Strom bewirkt daher tatsächlich eine geringere Gesamtkühlung. Der maximale Kühlstrom ist einer der Parameter, die vom Hersteller angegeben werden sollten.$I^2R$

Während die maximale Kühlung bei einem bestimmten Strom auftritt, nimmt der Wirkungsgrad mit zunehmendem Strom stetig ab. Daher möchten Sie keinen Peltier-Kühler zwischen 0 und dem maximalen Kühlstrom PWM. Es ist effizienter, es mit dem konstanten Strom zu betreiben, um die gleiche Gesamtkühlung zu erzeugen.

Natürlich erzeugt der die Temperatur regelnde Mikrocontroller weiterhin PWM-Impulse. Diese Impulse müssen gefiltert werden, damit das Peltier-Gerät einen relativ gleichmäßigen Strom sieht. Die allgemeine Faustregel ist, zu versuchen, die Welligkeit unter 10% des Nennwerts zu halten, aber das ist natürlich nur ein Kompromiss, den jemand ausgewählt hat. Glücklicherweise ist dies normalerweise keine schwierige Anforderung.

Peltier-Geräte haben eine einigermaßen lineare Lastkurve.
Es handelt sich um spannungsbetriebene Geräte, aber Sie können sie sicher genug von einer Spannungs- oder Stromquelle aus betreiben, solange Sie ihre maximalen Spannungs- oder Stromwerte nicht überschreiten. Beispielsweise kann ein 12 V, 5 A 60 Watt-Gerät bei einer konstanten Spannung <= 12 V oder einem konstanten Strom <= 5 A betrieben werden, sofern in keinem Fall ein Maximalwert überschritten wird.

Aber -

• Ein Peltier-Gerät DARF NICHT im Rahmen des Steuerungsschemas ständig thermisch gewechselt werden

Was Sie vermeiden müssen, ist die Steuerung mit stufenweisen Spannungsänderungen mit Steuersignal-Zeitkonstanten, die im Vergleich zur thermischen Zeitkonstante des Geräts lang sind.
Das heißt, wenn das Steuerungsschema darauf abzielt, ein Gerät oder einen kontrollierten Raum oder ein Objekt auf einer konstanten Temperatur zu halten, sollte es im Wesentlichen eine Gleichspannung und einen Gleichstrom oder eine PWM im Bereich von 10 Hz plus und NICHT eine PWM oder ein Thermostat oder ein liefern Ausschalten so, dass während der Ein- und Ausschaltzeiten des Regelkreises ein spürbares Aufheizen und Abkühlen erfolgt. Wenn im Rahmen des Steuerungsprozesses ein Temperaturwechsel auftritt, wird das Gerät schnell mechanisch zerstört.

Die Welligkeit der Stromversorgung bei Netzfrequenzen ist akzeptabel.

Thermisches Radfahren:

Sprich> = 1 kHz PWM-Rate erforderlich - Hersteller von Nord Ferrotech Peltier

Beachten Sie, dass Peltiere, die für Testzyklen von SMD-Bauteilen verwendet werden, ebenfalls aufgrund von Zyklen versagen

IGBT- Thermozyklustest - nbo Peltiers ABER scheint direkt zuzutreffen

Peltiere speziell für lange Lebensdauer bei thermischen Zyklen - UWE

Gleich - Ctech

Gleiche Ferrotec

Diskussion

Die meisten mir bekannten Mikrocontroller arbeiten mit PWM im Bereich von Hunderten von Zyklen pro Sekunde. Kein thermoelektrisches Modul kann dies von einer konstanten Spannung unterscheiden.

Außerdem (google it) gibt es eine Veröffentlichung, in der sie PWM-Radfahren mit Raten von 1 / 10s bis zu 1000 / 1s getestet haben und die Peltiere über Tausende von Stunden keinen Leistungsabfall zeigten. Die, die alle 10 Sekunden durchlief, zeigte aufgrund der langsamen Reaktionszeit Temperaturschwankungen.

In jedem Fall ist PWM für die Steuerung eines Peltiers absolut sicher.

Ich befürchte, dass dieser Thread eine Reihe weiterer Fehlinformationen enthält, aber ich bin nicht sachkundig genug, um darauf hinzuweisen.