FAQ---常見(jiàn)問(wèn)題集錦
Q1 熱電冷卻器的效率如何?
ANSWER： 效率與TEC泵熱能力，或者交制冷量與輸入TEC的功耗有關(guān)。在TEC熱泵應(yīng)用中，這個(gè)術(shù)語(yǔ)很少使用，因?yàn)檩斎氲哪芰颗cTEC的產(chǎn)出有很大的不同。我們向TEC提供電能，但追求的結(jié)果是泵熱，或者叫搬運(yùn)熱量。
對(duì)于TEC來(lái)說(shuō)，行業(yè)里都傾向于使用“性能系數(shù)”即COP，而不是效率。性能系數(shù)(COP)是搬運(yùn)的熱量除以所加載的電量。換句話說(shuō)，COP告訴你，你提供的每一單位電力，你將得到多少單位的熱量轉(zhuǎn)移或搬運(yùn)。
在某些情況下，其COP可能大于1，取決于應(yīng)用、所搬運(yùn)熱量和所需的溫差。通常，COP等于所搬運(yùn)熱量除以輸入功率，在單級(jí)TEC來(lái)說(shuō)，它大約在是0.4和0.7之間。如需更高的COP，那么，可以通過(guò)優(yōu)化的定制熱電模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)。
Q2 控制TEC的最佳方法是什么?
ANSWER： TEC需要平順的直流電流以實(shí)現(xiàn)最佳運(yùn)行。10%的波動(dòng)系數(shù)將導(dǎo)致大約1%的?T衰減。無(wú)論使用電壓或電流驅(qū)動(dòng)，Imax是其能允許的最大電流值。對(duì)于那些既需要加熱又需要冷卻的應(yīng)用，需要雙向直流電源?？墒褂?/span>PWM，正弦曲線，PI或PID控制，但是PWM或正弦曲線供電不會(huì)最大化的發(fā)揮其性能，占空比的下降將明顯的導(dǎo)致溫差的減少。我們不推薦ON/OFF控制。雖然這樣簡(jiǎn)單易行，但是從完全ON到完全OFF循環(huán)控制下的溫度循環(huán)容易導(dǎo)致TEC可靠性受損， 繼而過(guò)早發(fā)生故障。
Q3 熱電冷卻器的長(zhǎng)度和寬度能有多大?是什么限制了大小?
ANSWER： TEC的典型尺寸上限為長(zhǎng)50毫米，寬50毫米。
TEC的一邊冷卻時(shí)收縮，另一邊加熱時(shí)膨脹。這對(duì)焊點(diǎn)和半導(dǎo)體元素構(gòu)成了挑戰(zhàn)。由于熱膨脹率跟尺寸是基本線性相關(guān)的，所以如果冷卻器變得更大，應(yīng)力也就變的更大。當(dāng)所需的制冷量， 或者叫泵熱能力超過(guò)一個(gè)TEC所能提供的容量時(shí)，可以使用多個(gè)TEC。目前我們能提供最大面積的TEC是60mm × 60mm， 或者最長(zhǎng)尺寸是72mm， 則其寬度不超過(guò)20mm。
Q4 用什么簡(jiǎn)單的測(cè)試來(lái)驗(yàn)證TEC是否正常工作?
ANSWER： 測(cè)量電阻ACR是檢測(cè)TEC運(yùn)行狀況的一種非常有效的方法。
我們建議使用交流電阻表（某寶很多）或LCR進(jìn)行交流電阻測(cè)量。使用帶有直流輸入信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)歐姆表不會(huì)產(chǎn)生準(zhǔn)確的讀數(shù)，因?yàn)槭┘釉?/span>TEC上的直流和電壓會(huì)產(chǎn)生溫度變化和電阻讀數(shù)變化。
Q5 TEC的參數(shù)Imax, Vmax, dTmax和Qmax是什么意思?
ANSWER： 當(dāng)電流流過(guò)任何物質(zhì)時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生熱量。
這一原理也適用于熱電材料。在某個(gè)工作點(diǎn)，TEC本身所產(chǎn)生的熱量可以在內(nèi)部抵消熱電模塊的熱量泵送能力，或者說(shuō)減弱其制冷能力。每個(gè)熱電模塊都有一個(gè)泵熱限制。這個(gè)限制稱(chēng)為Qmax。達(dá)到Qmax是所對(duì)應(yīng)的電流被稱(chēng)為Imax，此時(shí)相應(yīng)的電壓稱(chēng)為Vmax。如果TEC與環(huán)境完全絕緣，并在Imax環(huán)境下運(yùn)行，它將產(chǎn)生其最大溫差dTmax。在這種情況下，它也不會(huì)輸送任何熱量到外界。當(dāng)一個(gè)熱量被加載到TEC的冷側(cè)，溫差被抵消。當(dāng)我們所加載的熱量使兩側(cè)溫差為0，則此時(shí)對(duì)應(yīng)的熱負(fù)荷為Qmax， 這也是測(cè)試TEC制冷能力的基本原理。性能系數(shù)(COP)，通常被稱(chēng)之為效率，其定義為每個(gè)單位的供應(yīng)電力所產(chǎn)生的泵熱能力， 即COP=Qc/Pin。
Q6 為什么鋁板TEC會(huì)有非常快速的制冷制熱速度？
ANSWER： 首先該技術(shù)突破了工藝瓶頸，使得其功率密度可達(dá)到30W/cm2以上。比如1MA10-127-05， 其Vmax=15.5VDC, Imax=8.6A, 尺寸是2*2cm2,那么其功率密度Qi=33W/cm2， 遠(yuǎn)高于同行，最多17W/cm2
其次，它采用了鋁板封裝， 而非陶瓷封裝或鋁基板封裝。鋁板的熱傳導(dǎo)率conductivity是201W/m.K， 遠(yuǎn)高于99%氧化鋁陶瓷的熱傳導(dǎo)率3W/m.K， 以及鋁基板的熱傳導(dǎo)率3W/m.K。
綜上， 從理論上就解釋了為何鋁板TEC， 即ATEC，可以有超快的制冷以及制熱速度。
Q7 為什么鋁板TEC會(huì)比傳統(tǒng)陶瓷TEC更加牢固耐摔？
ANSWER： 這是因?yàn)?/span>1）鋁板比陶瓷板無(wú)論是在受冷熱變形， 還是機(jī)械沖擊， 比如摔落， 都不易破裂，2）因?yàn)閮?nèi)部的組裝結(jié)構(gòu)也完全不同于傳統(tǒng)的焊接方式。
Q8 從理論上，為何鋁板TEC會(huì)有100萬(wàn)次的冷熱循環(huán), 遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)陶瓷TEC的的壽命？
ANSWER： 首先，內(nèi)部的組裝方式， 使得其抗擊應(yīng)力變化導(dǎo)致的破損幾乎為零。從而減少了一種常見(jiàn)的失效模式，所以壽命提升了。
其次，與接觸再TEC表面的熱膨脹系數(shù)CTE緊密相關(guān)。與TEC接觸的材料其CTE2越接近TEC表面的CTE1，那么其冷熱變形越趨于同步，則TEC內(nèi)應(yīng)力越小，則TEC破碎的可能性越小。新技術(shù)的鋁板TEC， 其表面是鋁板，而PCR反應(yīng)瓶的材料也是鋁，兩者可以同步變形。而傳統(tǒng)陶瓷TEC與鋁板反應(yīng)瓶的CTE相去甚遠(yuǎn)。見(jiàn)下圖表：
Q9 相比較于傳統(tǒng)TEC，鋁板TEC有哪些缺點(diǎn)？
ANSWER： 由于目前的技術(shù)瓶頸， 其單片的表面積不能大于950mm2
1) 由于工藝的局限， 其導(dǎo)線連接處不能承受10牛頓或以上的反轉(zhuǎn)或扭曲， 或者不能承受30牛頓的軸向拉力。建議安裝完畢后， 在導(dǎo)線1~2厘米處用膠水或卡扣錨定。
Q10 整體式的金屬TEC模組有哪些特點(diǎn)？
ANSWER： 直接就是一個(gè)PCR工作臺(tái)或反應(yīng)瓶。
1) 結(jié)構(gòu)更加緊湊
2) 減少了陶瓷冷面連接板等部件，減少了熱阻
3) 冷熱面植入了溫度傳感器PT100或者PT1000
4) 易于安裝。直接用導(dǎo)熱材料以及螺釘孔安裝在散熱器即可
Q11 PCR不同溫度下工作模式下對(duì)應(yīng)的電壓電流如何選擇？
ANSWER： 為了獲得快速的制冷或制熱效果，在允許的情況下電壓越大越好。但是每當(dāng)你接近穩(wěn)定溫度的時(shí)候呢，這個(gè)時(shí)候應(yīng)該讓電壓變小，從20電流變小，易于控制溫度，繼而使得溫度快速的趨于平衡。所以這一點(diǎn)就跟我們的算法是緊密相關(guān)的。
Q12 恒流與恒壓控制的差別？
ANSWER： 其本質(zhì)都是電流越大，制冷或加熱速度越快。所以無(wú)論恒壓還是恒流，其實(shí)這都是控制電流。但是，通過(guò)電壓來(lái)控制電流，顯然是一個(gè)非常便捷的方法。
Q13 TEC的壽命與其所工作的環(huán)境溫度有何關(guān)系？
ANSWER： 一個(gè)經(jīng)過(guò)熱設(shè)計(jì)優(yōu)化的體系， 如果是處于常溫或不高于90度的溫度，那么其壽命能達(dá)到30萬(wàn)小時(shí)以上。如果體系溫度達(dá)到150度， 那么它也許只能在此溫度下工作1萬(wàn)小時(shí)了。下圖一目了然。
Q14 柔性TEC（TEP）有那些應(yīng)用？
ANSWER： 柔性TEC，即TEP, 它本質(zhì)也是一種熱電致冷技術(shù)的延申。它具有柔性，面積大， 功率小的特點(diǎn)。作為核心冷熱模塊，可通過(guò)植入，從而廣泛應(yīng)用與家居，汽車(chē)等各個(gè)領(lǐng)域。如沙發(fā)，空調(diào)床， 汽車(chē)座椅， 兒童汽車(chē)座椅，頭盔等。
Q15 柔性TEC以及有哪些優(yōu)缺點(diǎn)？
ANSWER： 優(yōu)點(diǎn)：
柔性，表面可變性，可直接跟人體接觸
功率小
缺點(diǎn)
溫差小， 只有30度。但是這個(gè)溫差在很多行業(yè)可以滿(mǎn)足使用要求了
體積大，它最小只能做到100*100毫米左右。
Q16 能不能直接給TEC加電，而不采取任何輔助散熱措施？
ANSWER： 基本不能。如果不施加任何輔助散熱措施，直接給TEC加熱的時(shí)間不能超過(guò)5秒。一般來(lái)說(shuō)這種做法只是為了給初次使用者一個(gè)感性認(rèn)識(shí)，從而了解制冷和制熱的速度有多快，以及了解哪一面是制冷，哪一面是制熱。長(zhǎng)時(shí)間的直接加電， 會(huì)大大減少TEC的壽命。正確的做法是，放置TEC于兩片表面光滑的散熱器或者類(lèi)似散熱器功能的金屬件之間，使之能夠存儲(chǔ)搬運(yùn)的熱量。這種做法一般可以幫助使用者了解某一個(gè)瞬間其電壓和電流的關(guān)系，同時(shí)獲取啟動(dòng)電流的跳躍峰值。
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