Como dirigir um elemento Peltier?

Talvez a questão subjacente seja a aparência da curva Tensão-Corrente. Posso conduzi-lo a partir de uma fonte de tensão (como um aquecedor) ou de uma fonte de corrente (como um LED)? Ou mesmo diferente do que essas duas opções?

ADICIONAL1: Digamos (hipoteticamente) eu tenho dois Peltier idênticos disponíveis comercialmente , eles são 6V / 3A. Posso conectá-los em série a uma fonte de alimentação de 12Vcc sem preocupações?

CONCLUSÃO1: A curva de carga de corrente / tensão é razoavelmente linear, tanto a condução da fonte de corrente quanto a de tensão serão boas desde que o dispositivo seja operado dentro de suas especificações. (Olin Lathrop, Russell McMahon)

CONCLUSÃO2: Não conduza um Peltier da PWM, a perda de energia devido ao aumento da corrente cresce mais rapidamente que a energia de resfriamento. (Olin Lathrop)

CONCLUSÃO 3: Cuidado com o desgaste mecânico do dispositivo com o ciclo contínuo. Por exemplo. não use um termostato ligado / desligado. (Russell McMahon)

Os dispositivos Peltier funcionam com corrente, mas geralmente possuem resistência significativa o suficiente para que o controle de tensão seja possível.

Os dispositivos Peltier são uma das poucas coisas que você não deseja executar com pulsos, principalmente em aplicações de refrigeração. O efeito de resfriamento é proporcional à corrente, mas o aquecimento interno devido a perdas de é proporcional ao quadrado da corrente. Começando em 0, o aumento da corrente causa o aumento do resfriamento. No entanto, em algum momento, o aquecimento resistivo devido a mais corrente supera a potência de resfriamento adicional da corrente mais alta. Mais corrente além disso, na verdade, causa menos resfriamento geral. A corrente máxima de resfriamento é um dos parâmetros que devem ser fornecidos pelo fabricante.$I^2R$

Enquanto o resfriamento máximo ocorre em alguma corrente especificada, a eficiência diminui constantemente com o aumento da corrente. Portanto, você não deseja PWM um resfriador de peltier entre 0 e a corrente de resfriamento máxima. Conduzi-lo na corrente constante para produzir o mesmo resfriamento geral é mais eficiente.

Obviamente, o microcontrolador que regula a temperatura ainda produzirá pulsos PWM. Esses pulsos precisam ser filtrados para que o dispositivo Peltier veja uma corrente relativamente suave. A regra geral é tentar manter a ondulação abaixo de 10% da nominal, mas é claro que isso é apenas uma troca que alguém escolheu. Felizmente, isso geralmente não é um requisito difícil de se projetar.

Os dispositivos Peltier têm uma curva de carga razoavelmente linear.
Eles são dispositivos acionados por voltagem, mas você pode conduzi-los com segurança a partir de uma fonte de voltagem ou corrente, desde que não exceda as classificações máximas de voltagem ou corrente. por exemplo, uma unidade de 12V, 5A e 60 Watt pode ser operada em qualquer tensão constante <= 12V ou qualquer corrente constante <= 5A, desde que nenhum valor máximo seja excedido em nenhum caso.

Mas -

• Um dispositivo Peltier NÃO DEVE receber ciclos termicamente constantes como parte do esquema de controle

O que você deve evitar é controlá-los com mudanças de passo na tensão com constantes de tempo do sinal de controle que são longas em comparação com a constante de tempo térmico do dispositivo.
Ou seja, se um esquema de controle visa manter um dispositivo ou um espaço controlado ou um objeto a uma temperatura constante, ele deve fornecer uma tensão e corrente essencialmente CC ou PWM na faixa dos 10's de Hz mais e NÃO PWM ou termostato ou ligado desligamento de modo que ocorra um aquecimento e um resfriamento perceptíveis durante os tempos de ligado e desligado do ciclo de controle. Se ocorrer um ciclo térmico como parte do processo de controle, o dispositivo será rapidamente destruído mecanicamente.

A ondulação da fonte de alimentação nas frequências da rede elétrica é aceitável.

Ciclismo térmico:

Digamos> = taxa de PWM de 1 kHz necessária - fabricantes de Nord ferrotech Peltier

Observe que Peltiers usou componentes SMD para ciclismo de teste também falham devido ao ciclismo

Teste de ciclagem térmica IGBT - o nbo Peltiers MAS parece se aplicar diretamente

Peltiers feitos especialmente para permitir longas vidas térmicas de ciclismo - UWE

Same - Ctech

Same Ferrotec

Discussão

A maioria dos microcontroladores com os quais estou familiarizado faz PWM na faixa de centenas de ciclos por segundo. Nenhum módulo termoelétrico será capaz de diferenciá-lo de uma tensão constante.

Além disso, (google it), há um artigo por aí onde eles testaram o ciclismo PWM com taxas de 1 / 10s até taxas de 1000 / 1s e os peltiers não apresentaram nenhum declínio no desempenho ao longo de milhares de horas. Aquele que pedalava a cada 10 segundos exibia flutuação de temperatura devido ao lento tempo de resposta.

Em qualquer caso, o PWM é totalmente seguro para controlar um peltier.

Receio que este tópico tenha muito mais informações erradas, mas não tenho conhecimento suficiente para apontar tudo.