Питание элемента Пельтье и ШИМ, Насколько корректно управлять Пельтье импульсами напряжения Опции

[Oskal]

Интересно применить в качестве рабочего тела в термостате элемент Пельтье. Предполагается, что большую часть времени термостатируемый объем придется нагревать относительно температуры внешнего радиатора, но возможна и обратная ситуация.
Источником энергии является бортовая сеть автомобиля со средним значением рабочего напряжения при работающем двигателе 13..14 вольт постоянного тока. С ГОСТ 28751 знаком... есть над чем подумать... волнует сейчас другое.
К моему сожалению, не имею понятия, корректно ли осуществлять управление элементом Пельтье подавая на него непосредственно энергию в виде ШИМ. Т.е. схема управления - источник энергии, силовой ключ, управляемый МК и ...грубо говоря, все... (ну в моем случае будет еще и реверс полярности). Уж очень не хочется поселять для какого-то термостата еще и дроссель
Также интересно, нет ли каких-то специфичных для Пельтье особенностей для выбора рабочей частоты такого преобразователя?

[Baser]

Решил поднять старый топик, так как пришлось интересоваться этой темой. Год назад решили начать кое-какие разработки с использованием пельтье и тогда без предварительного исследования вопроса решили сделать с ШИМ. С тех пор периодически гонял купленные ТЕСи на различных макетах и вот недавно один из них сдох. Сдох классически - сначала я заметил небольшое ухудшение эффективности, а потом, после очередного нагрева сопротивление стало больше килоома...
Тогда я задался вопросом данного топика и прошелся поиском по производителям. Вот что удалось найти.

Большая часть производителей пельтье вообще обходит вопрос ШИМа, ограничиваясь рекомендацией питания постоянным током/напряжением с не более 5-10% пульсации. Однако есть и исключения, тем более, что очень много "Температурных контроллеров", которые выпускаются самими производителями пельтье, при ближайшем рассмотрении оказываются ключевыми с ШИМом.

Вот хорошее место, где собраны ссылки на производителей пельтье и все вокруг этого:
Peltier Device Information Directory

Больше всего информации по вопросу питания пельтье ШИМом было у фирмы TE Technology
На сайте есть добротный FAQ & Technical Information
и среди публикаций присутствует:
"The Effect of Pulse Width Modulation (PWM) Frequency on the Reliability of Thermoelectric Modules"  ICT99MJN.pdf ( 91.33 килобайт ) Кол-во скачиваний: 624
Публикация интересная, поскольку больше ни у одного производителя я ничего подобного не нашел, но, на мой взгляд, несколько поверхностная.
Выборка маловата; контрольная партия с питанием эквивалентным постоянным током отсутствует; судя по данным, точность измерителя ACR низкая (пришлось выделять контрольную партию ТЕСов для поверки измерителя )
Выводы из публикации: наблюдается только небольшая деградация параметров в пределах пары процентов и независящая от частоты.

Очень подробные FAQ у фирмы Tellurex
 Tellurex_Cooling_FAQ.zip ( 422.7 килобайт ) Кол-во скачиваний: 2709
(на момент написания сообщения данный документ почему-то пропал с сайта фирмы )
там есть пункт
38. Can I use pulse-width modulation to control my Peltier device if I keep the voltage at VMax or below
где рекомендуют частоты более 2 кГц


А по поводу своего сдохшего модуля я решил, что причина сдыхания не ШИМ, и даже не термоциклирование (которого вряд ли могло набраться за год более сотни раз), а превышение мною верхней рабочей температуры. Производители пишут, что это больше влияет на надежность, чем термоциклирование. Модуль был на +80'C (припой +139'C), а я его пару десятков раз гонял до +90...+100'C.


Просьба к тем, у кого есть реальные данные по надежности пельтье в серийных изделиях, отпишите статистику отказов с примерными условиями эксплуатации модулей. Типа: модули такой-то фирмы; рабочий диапазон температур в приборе; питание постоянка или ШИМ с частотой..; режим работы с термоциклированием (каким, как часто) или без; какой процент отказов, какие причины....
Был бы очень благодарен за информацию, и думаю, не я один...

[Белый дед]

Кроме спаев разрушаться нечему. А как может питание ШИМ с частотой хотя бы 100 Гц привести к деградации паяного соединения, я представить не могу. Странно вопрос поставлен.
Думаю, что при перегреве резко ускоряется рост интерметаллидов на границе столбик-припой, потом их разрушение при термоциклировании, перегрев спая. Все.

Сообщение отредактировал Белый дед - Nov 19 2009, 10:09