热电冷却器效率和散热器热阻抗
出处:网络整理 发布于:2024-01-18 15:46:57
该模型总结为 T = TEC 输出温度的单个二阶方程。
T = (-PI + I 2 Rp/2 + Q1)/(C1 + Cp) + Zh(Q1 + I 2 Rp) + T3
在哪里:
P(瓦/安培)= 珀耳帖常数 = (Qmax + Imax 2 Rp/2)/Imax
Qmax(瓦)= 零 Delta T 上的传热(来自 TEC 数据表)
Imax = 完美 (Zh = 0) 散热器的冷却电流(来自 TEC 数据表)
Vmax = Imax 时的 TEC 压降(来自 TEC 数据表)
Rp = TEC 电阻 = Vmax/Imax
Q1 = 热负荷产生的热量
C1 (W/°C) = 热负载到环境的导热系数
Cp = TEC 热导率 = Qmax/DeltaTmax
DeltaTmax = 使用 Imax 和完美散热器的冷却(来自 TEC 数据表)
Zh ( o C/W) = 散热器对环境的热阻
T3 = 环境温度
有关此数学如何应用于实际 TEC 的典型示例,请考虑 Laird Thermal Systems 430007-509:
Q:3W
电流:1.5A
电压:3.4V
温差:67°C
然后:
RP = 3.4/1.5 = 2.27
P = 3 + 1.5 * 3.4 / 2 = 5.55 / 1.5 = 3.7 瓦/安
Cp = 3 W/67°C = 0.0448 W/°C
通过设计模型数学量化的有用关系是散热器热阻抗对产生冷却效果的 TEC 驱动电流的影响。当 T 方程相对于 I 进行微分,然后求解 dT/dI = 0 处的值时,就会得到结果。它产生:
Io = (P Zh -1 )/{Rp[Zh -1 + 2(C1 + Cp)]}
图 1中绘制了莱尔德 TEC 的Io(Zh -1 ) (黑色)和相应的 Delta T(蓝色)。请注意,随着 Zh -1的减小,两条曲线都趋向于零。这种效应主要是由于以下事实:TEC 耗散的 I 2 Rp 热量必须通过散热器排放到环境中,这会提高其温度,从而提高 TEC 的温度,与 Zh 成正比。
即使在 TEC 冷却能力保持足够且 DeltaT 恒定的情况下,对 TEC 电流消耗和功耗的影响也是巨大的,如图2中 40 o C的 DeltaT 示例(Q1 和 C1 = 0)所示。 图 2恒定 40°C DeltaT 下的TEC 电流消耗 I(黑色)与散热器热导纳 (Zh -1 ) 的关系。
请注意,当 Zh -1从 1.0 下降到 0.13 W/°C时,电流消耗增加 63%,功率增加 165% 。
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