الكلمات الدالة
TEC
مبرد TEC
محتويات المقالة
اختيار الثلاجة الكهروحرارية عملية متكررة. بالإضافة إلى معلومات الحجم الأساسية، تتضمن مواصفات TEC النموذجية المعلومات الأساسية التالية:
Qcmax: كمية الحرارة التي يمكن لمبرد حراري كهربائي نقلها عندما يكون الفرق في درجة الحرارة بين الأسطح الساخنة والباردة 0 درجة مئوية.
إيماكس: الحد الأقصى للتيار المسموح به عبر المبرد الحراري الكهربائي؛
VMAX: الجهد عند كلا طرفي المبرد الحراري الكهربائي عندما يمر التيار الأقصى؛
دي تي ماكس: إن أقصى فرق في درجة الحرارة يتم الوصول إليه بين طرفي المبرد الحراري الكهربائي عندما يمر التيار الأقصى عبر المبرد الحراري الكهربائي، وفي نفس الوقت تكون الحرارة المحملة بواسطة المبرد الحراري الكهربائي صفرًا.
شرطي: معامل الأداء المركب، وهو نسبة القيمة الحرارية للتبريد إلى طاقة الإدخال Qc/(V*I)؛
ذ: درجة حرارة الطرف الساخن للمبرد الحراري الكهربائي؛
RAC: مقاومة المبرد الحراري الكهربائي
يوضح الشكل التالي جدول المعلمات الأساسية لـ Laird TEC:
بالنسبة لـ TEC، عند اختلاف درجة حرارة التشغيل، ستختلف أيضًا المعلمات الرئيسية المذكورة أعلاه بسبب تغير الأداء الكهربائي. في هذا المثال، تم ضبط معلمة الأداء على 50 درجة مئوية عند الطرف الساخن. لنفترض أن سيناريو الطلب هو: استهلاك طاقة رقاقة التسخين 20 واط، ويجب التحكم في درجة الحرارة عند 26 درجة مئوية. بناءً على ذلك، تُحسب نقطة التشغيل (تيار التشغيل وجهد التشغيل) لـ TEC. عند التحكم في درجة حرارة الرقاقة عند 26 درجة مئوية، يجب أن تكون الزيادة في درجة الحرارة 24 درجة مئوية. وفقًا لجدول سعة التبريد والتيار وفرق درجة الحرارة في المواصفات، يجب أن يكون تيار التشغيل 4 أمبير.
يشير تيار 4A هنا إلى التيار عندما يعمل TEC بثبات. عند بدء التشغيل، يكون تيار التشغيل أعلى قليلاً. في بعض مواصفات TEC، يتم أيضًا توفير مخططات فرق الجهد والتيار ودرجة الحرارة. في هذه الحالة، يمكن العثور على خط الجهد المقابل في هذا المخطط، ويكون فرق درجة الحرارة صفرًا (في الحالة الأولية، يكون فرق درجة الحرارة بين الأسطح الساخنة والباردة صفرًا)، ويمكن الحصول على قيمة التيار الأولية بأثر رجعي. إذا لم يتم توفير هذا المخطط في المواصفات، فعادةً ما يتم ضبطه على ~1.2 مرة من قيمة تيار الحالة المستقرة. وفقًا لمخطط فرق التيار والجهد ودرجة الحرارة، تحقق من أن جهد التشغيل هو 4.5 فولت. وفقًا لجهد التشغيل والتيار، من أجل تحقيق انتقال الحرارة الحالي والحفاظ على فرق درجة الحرارة المطلوب، فإن طاقة الإدخال المطلوبة هي Pin = I * V = 4A * 4.5V = 18W. كان معامل الكفاءة الشامل لـ TEC هو COP = 20W/18W= 1.11.
من هذا الشكل، لا يمكن التحقق من قيمة معامل الأداء فحسب، بل يمكن أيضًا تحديد أعلى نقطة كفاءة لوحدة التحكم الإلكترونية (TEC) العاملة في ظل هذا الاختلاف في درجة حرارة التشغيل والجهد. وكما يوضح الشكل، من الواضح أن قيمة معامل الأداء ليست مثالية. تحقق وحدة التحكم الإلكترونية هذه استهلاك طاقة يبلغ 20 واط. عندما تكون درجة الحرارة المحيطة 24 درجة مئوية ودرجة حرارة وصلة الشريحة 26 درجة مئوية، يكون دخل الطاقة الإضافي 18 واط. لتحقيق هذا التأثير، يجب استيفاء المعلومتين التاليتين:
يجب أن يكون إعداد الدائرة قادرًا على دعم الطلب الحالي لـ TEC؛
يمكن لمبدد الحرارة المُجمَّع على السطح الساخن لـ TEC أن يفقد 38 وات من الحرارة بشكل ثابت (القيمة الحرارية للرقاقة هي 20 وات + طاقة الإدخال لـ TEC هي 18 وات) تحت فرضية الحفاظ على درجة حرارة السطح الساخن عند 50 درجة مئوية.
لذلك، ليس من الصعب أن نرى أن تصميم واختيار TEC يتطلب تصميمًا متوافقًا للدائرة والمبرد. علاوة على ذلك، فإن الحمل الحراري للمبرد يساوي مجموع حرارة الشريحة وطاقة دخل TEC. عندما لا تكون قيمة COP لـ TEC عالية، تحتاج TEC إلى طاقة دخل أعلى من أجل نقل الطاقة النوعية للرقاقة في الوقت المناسب، مما لا يقلل فقط من كفاءة الطاقة لمخطط التصميم، ولكن أيضًا يزيد من الحمل الحراري للمبرد، مما يجلب صعوبات إلى نقل الحرارة النهائي. لذلك، فإن اختيار TEC هو عملية تكرارية. قبل الاختيار النهائي لـ TEC، يجب استخدام الطرق المذكورة أعلاه لمقارنة قيم الكفاءة الشاملة لـ TEC المتعددة، ويجب اختيار المبرد الكهروحراري ذو أعلى نسبة كفاءة في استخدام الطاقة لتحقيق أكبر قدر من توفير الطاقة ومتطلبات التصميم الدنيا لنظام التبريد الخارجي.
لذلك، ليس من الصعب أن نرى أن تصميم واختيار TEC يتطلب تصميمًا متوافقًا للدائرة والمبرد. علاوة على ذلك، فإن الحمل الحراري للمبرد يساوي مجموع حرارة الشريحة وطاقة دخل TEC. عندما لا تكون قيمة COP لـ TEC عالية، تحتاج TEC إلى طاقة دخل أعلى من أجل نقل الطاقة النوعية للرقاقة في الوقت المناسب، مما لا يقلل فقط من كفاءة الطاقة لمخطط التصميم، ولكن أيضًا يزيد من الحمل الحراري للمبرد، مما يجلب صعوبات إلى نقل الحرارة النهائي. لذلك، فإن اختيار TEC هو عملية تكرارية. قبل الاختيار النهائي لـ TEC، يجب استخدام الطرق المذكورة أعلاه لمقارنة قيم الكفاءة الشاملة لـ TEC المتعددة، ويجب اختيار المبرد الكهروحراري ذو أعلى نسبة كفاءة في استخدام الطاقة لتحقيق أكبر قدر من توفير الطاقة ومتطلبات التصميم الدنيا لنظام التبريد الخارجي.
