常见问题集锦

Q1  热电冷却器的效率如何?

ANSWER：  效率与TEC泵热能力，或者交制冷量与输入TEC的功耗有关。在TEC热泵应用中，这个术语很少使用，因为输入的能量与TEC的产出有很大的不同。我们向TEC提供电能，但追求的结果是泵热，或者叫搬运热量。

对于TEC来说，行业里都倾向于使用“性能系数”即COP，而不是效率。性能系数(COP)是搬运的热量除以所加载的电量。换句话说，COP告诉你，你提供的每一单位电力，你将得到多少单位的热量转移或搬运。

在某些情况下，其COP可能大于1，取决于应用、所搬运热量和所需的温差。通常，COP等于所搬运热量除以输入功率，在单级TEC来说，它大约在是0.4和0.7之间。如需更高的COP，那么，可以通过优化的定制热电模块来实现。

Q2  控制TEC的最佳方法是什么?

ANSWER： TEC需要平顺的直流电流以实现最佳运行。10%的波动系数将导致大约1%的∆T衰减。无论使用电压或电流驱动，Imax是其能允许的最大电流值。对于那些既需要加热又需要冷却的应用，需要双向直流电源。可使用PWM，正弦曲线，PI或PID控制，但是PWM或正弦曲线供电不会最大化的发挥其性能，占空比的下降将明显的导致温差的减少。我们不推荐ON/OFF控制。虽然这样简单易行，但是从完全ON到完全OFF循环控制下的温度循环容易导致TEC可靠性受损， 继而过早发生故障。

Q3  热电冷却器的长度和宽度能有多大?是什么限制了大小?

ANSWER：  TEC的典型尺寸上限为长50毫米，宽50毫米。

TEC的一边冷却时收缩，另一边加热时膨胀。这对焊点和半导体元素构成了挑战。由于热膨胀率跟尺寸是基本线性相关的，所以如果冷却器变得更大，应力也就变的更大。当所需的制冷量， 或者叫泵热能力超过一个TEC所能提供的容量时，可以使用多个TEC。目前我们能提供最大面积的TEC是60mm × 60mm， 或者最长尺寸是72mm， 则其宽度不超过20mm。

Q4  用什么简单的测试来验证TEC是否正常工作?

ANSWER：  测量电阻ACR是检测TEC运行状况的一种非常有效的方法。

我们建议使用交流电阻表（某宝很多）或LCR进行交流电阻测量。使用带有直流输入信号的标准欧姆表不会产生准确的读数，因为施加在TEC上的直流和电压会产生温度变化和电阻读数变化。

Q5  TEC的参数Imax, Vmax, dTmax和Qmax是什么意思?

ANSWER：  当电流流过任何物质时，就会产生热量。

这一原理也适用于热电材料。在某个工作点，TEC本身所产生的热量可以在内部抵消热电模块的热量泵送能力，或者说减弱其制冷能力。每个热电模块都有一个泵热限制。这个限制称为Qmax。达到Qmax是所对应的电流被称为Imax，此时相应的电压称为Vmax。如果TEC与环境完全绝缘，并在Imax环境下运行，它将产生其最大温差dTmax。在这种情况下，它也不会输送任何热量到外界。当一个热量被加载到TEC的冷侧，温差被抵消。当我们所加载的热量使两侧温差为0，则此时对应的热负荷为Qmax， 这也是测试TEC制冷能力的基本原理。性能系数(COP)，通常被称之为效率，其定义为每个单位的供应电力所产生的泵热能力， 即COP=Q_c/P_in。

Q6  为什么铝板TEC会有非常快速的制冷制热速度？

ANSWER：  首先该技术突破了工艺瓶颈，使得其功率密度可达到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， 远高于同行，最多17W/cm2

其次，它采用了铝板封装， 而非陶瓷封装或铝基板封装。铝板的热传导率conductivity是201W/m.K， 远高于99%氧化铝陶瓷的热传导率3W/m.K， 以及铝基板的热传导率3W/m.K。

综上， 从理论上就解释了为何铝板TEC， 即ATEC，可以有超快的制冷以及制热速度。

Q7  为什么铝板TEC会比传统陶瓷TEC更加牢固耐摔？

ANSWER：  这是因为1）铝板比陶瓷板无论是在受冷热变形， 还是机械冲击， 比如摔落， 都不易破裂，2）因为内部的组装结构也完全不同于传统的焊接方式。

Q8  从理论上，为何铝板TEC会有100万次的冷热循环, 远高于传统陶瓷TEC的的寿命？

ANSWER：  首先，内部的组装方式， 使得其抗击应力变化导致的破损几乎为零。从而减少了一种常见的失效模式，所以寿命提升了。

其次，与接触再TEC表面的热膨胀系数CTE紧密相关。与TEC接触的材料其CTE2越接近TEC表面的CTE1，那么其冷热变形越趋于同步，则TEC内应力越小，则TEC破碎的可能性越小。新技术的铝板TEC， 其表面是铝板，而PCR反应瓶的材料也是铝，两者可以同步变形。而传统陶瓷TEC与铝板反应瓶的CTE相去甚远。见下图表：

Q9  相比较于传统TEC，铝板TEC有哪些缺点？

ANSWER：  由于目前的技术瓶颈， 其单片的表面积不能大于950mm2

1) 由于工艺的局限， 其导线连接处不能承受10牛顿或以上的反转或扭曲， 或者不能承受30牛顿的轴向拉力。建议安装完毕后， 在导线1~2厘米处用胶水或卡扣锚定。

Q10  整体式的金属TEC模组有哪些特点？

ANSWER：  直接就是一个PCR工作台或反应瓶。

1) 结构更加紧凑

2) 减少了陶瓷冷面连接板等部件，减少了热阻

3) 冷热面植入了温度传感器PT100或者PT1000

4) 易于安装。直接用导热材料以及螺钉孔安装在散热器即可

Q11  PCR不同温度下工作模式下对应的电压电流如何选择？

ANSWER：  为了获得快速的制冷或制热效果，在允许的情况下电压越大越好。但是每当你接近稳定温度的时候呢，这个时候应该让电压变小，从20电流变小，易于控制温度，继而使得温度快速的趋于平衡。所以这一点就跟我们的算法是紧密相关的。

Q12  恒流与恒压控制的差别？

ANSWER：  其本质都是电流越大，制冷或加热速度越快。所以无论恒压还是恒流，其实这都是控制电流。但是，通过电压来控制电流，显然是一个非常便捷的方法。

Q13  TEC的寿命与其所工作的环境温度有何关系？

ANSWER： 一个经过热设计优化的体系， 如果是处于常温或不高于90度的温度，那么其寿命能达到30万小时以上。如果体系温度达到150度， 那么它也许只能在此温度下工作1万小时了。下图一目了然。

Q14  柔性TEC（TEP）有那些应用？

ANSWER：  柔性TEC，即TEP, 它本质也是一种热电致冷技术的延申。它具有柔性，面积大， 功率小的特点。作为核心冷热模块，可通过植入，从而广泛应用与家居，汽车等各个领域。如沙发，空调床， 汽车座椅， 儿童汽车座椅，头盔等。

Q15  柔性TEC以及有哪些优缺点？

ANSWER：  优点：

柔性，表面可变性，可直接跟人体接触

功率小

缺点

温差小， 只有30度。但是这个温差在很多行业可以满足使用要求了

体积大，它最小只能做到100*100毫米左右。

Q16  能不能直接给TEC加电，而不采取任何辅助散热措施？

ANSWER：  基本不能。如果不施加任何辅助散热措施，直接给TEC加热的时间不能超过5秒。一般来说这种做法只是为了给初次使用者一个感性认识，从而了解制冷和制热的速度有多快，以及了解哪一面是制冷，哪一面是制热。长时间的直接加电， 会大大减少TEC的寿命。正确的做法是，放置TEC于两片表面光滑的散热器或者类似散热器功能的金属件之间，使之能够存储搬运的热量。这种做法一般可以帮助使用者了解某一个瞬间其电压和电流的关系，同时获取启动电流的跳跃峰值。