Научная статья на тему 'Способы измерения характеристик термоэлектрических модулей'

Способы измерения характеристик термоэлектрических модулей Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

CC BY
83
13
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Старцев В.С.

Рассматриваются основные способы измерения характеристик термоэлектрических модулей (ТЭМ). На основании полученных данных возможно произвести отбор модулей с наилучшими удельно-тепловыми характеристиками.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Старцев В.С.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

METHODS OF MEASURING OF DESCRIPTIONS OF THERMO-ELECTRIC MODULES

The basic methods of measuring of descriptions of the thermo-electric modules are examined (TEM). On the basis of findings it is possible to produce the selection of the modules with the best specific-thermal descriptions.

Текст научной работы на тему «Способы измерения характеристик термоэлектрических модулей»

Системы управления, космическая навигация и связь

Рис. 2. Временные диаграммы в момент включения (а) и выключения (б) МДП-транзистора в режиме ПНТ

делированием и хорошую практическую реализуемость резонансных режимов в ПН средней мощности (до 300 Вт).

Библиографический список

1. Лукин, А. В. Высокочастотные преобразователи постоянного напряжения и их классификация / А. В. Лукин// Электроника: Наука, Технология, Бизнес. 1998. № 1. С. 33-36.

2. Xiong, Y. Power MOSFET Switching Loss Analysis: A New Insight / Y. Xiong, X. Cheng, Y. Fu // IEEE Trans. On Industrial Electronics. 2006. Vol. 52, № 1. Р. 1438-1442.

A. A. Solomatova

Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev, Russia, Krasnoyarsk

ANALYSIS OF MOSFETS SWITCHING PROCESSES IN RESONANT CONVERTERS

Soft switching and hard switching procedure in switches based on MOSFET in DC-DC converters are considered.

© Соломатова А. А., 2009

г, (50 не /дел)

Рис. 3. Осциллограммы сигналов МДП-ключа в режиме ПНТ

Исследование показали высокую сходимость экспериментальных результатов с численным мо-

УДК 621.396.96.001(07)

В. С. Старцев

Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Россия, Красноярск

СПОСОБЫ ИЗМЕРЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ

ЭЛЕМЕНТОВ

Рассматриваются основные способы измерения характеристик термоэлектрических модулей. На основании полученных данных возможно произвести отбор модулей с наилучшими удельно-тепловыми характеристиками.

В настоящее время при проектировании автоматизированных систем управления летательных аппаратов очень часто возникает необходимость принужденного охлаждения элементов электрон-

ных схем. Это связано с тем, что при установке теплоотвода не обеспечивается необходимый тепловой режим работы устройства. Увеличение габаритов теплоотвода недопустимо ввиду резко-

Решетневские чтения

го возрастания габаритов и массы всего устройства. Кроме того, для обеспечения правильной работы некоторых устройств необходима температура ниже температуры воздуха в том помещении, где они работают. Все эти вопросы невозможно разрешить без использования термоэлектрического модуля (ТЭМ). На ТЭМ, выпускаемые предприятиями в промышленном масштабе, поставляется документация с приведением технических характеристик, но тем, кто использует их, неизвестна методика, с помощью которой были получены эти данные. В настоящей работе освещаются методы, с помощью которых могут быть получены эти характеристики, чтобы после проведения эксперимента можно было сравнить их с документированными и сделать выводы.

Существует несколько способов измерения параметров ТЭМ. Наиболее простым служит метод Хармана (на 2-мосте). При применении этого метода для точного расчета характеристик необходимо вводить поправки, которые связаны с теплопроводностью подводящих и зондовых проводов, с тепловым излучением с образца и проводов, а также Джоулевым теплом, выделяющемся в подводящих проводах. Кроме этого, необходимо учитывать тепловые потери в воздухе и температуру окружающей среды. В режиме максимальной разности температур между холодной и горячей сторонами ТЭМ зависимости свойств материала от температуры проявляются в наибольшей степени. Тепловые потоки от ТЭМ распределяются между концами ветви немного неравномерно [1]. Эта небольшая неравномерность в условиях равенства нулю теплового потока на холодный конец ветви приводит к тому, что разность температур на модуле, определенная из 2-параметра, может оказаться на 1...3 К меньше, чем полученная по приведенной методике. Это приводит к неоднозначности трактовки параметров в указанных фирмами характеристик модуля, поскольку не уточнены метод измерения и поправки, вводимые в экспериментальные данные [2].

Измерения проводятся по шести проводной схеме и позволяет выполнять измерения не только термоэлектрической эффективности, но и тер-моэдс, электропроводности и теплопроводности (см. рисунок).

Схема учета поправок при измерениях

1 - ТЭМ; 2 - токораспределительная медная пластина;

3 - константановый провод; 4 - токовый медный провод;

5 - зондовый медный провод

Таким образом, можно получить основные характеристики с достаточной точностью, если учесть все поправки, затем провести алгебраические преобразования, используя уравнение теплового баланса и закон Джоуля-Ленца, и получить все характеристики ТЭМ.

Вторым способом является измерение теплового потока от ТЭМ с последующей алгебраической обработкой результатов с помощью электрохимических ячеек с твердым электролитом при повышенных температурах.

Суть работы подобной установки состоит в измерении электродвижущей силы электрохимической ячейки во времени при тепловом процессе внутри ячейки. Источник исследуемого теплового потока не участвует в потенциалообразующем процессе, влияя только на температурный режим, что позволяет определить изменение потенциала электрохимической ячейки в процессе тепловыделения. В основу измерительной системы положен потенциалометрический (компенсационный) метод измерения, при котором внешняя разность потенциалов компенсирует ЭДС электрохимической ячейки, и ток во внешней цепи близок к нулю [1]. Его величина при компенсации зависит только от чувствительности применяемого нуль-гальванометра

Чувствительность к изменению температуры электрохимических ячеек на порядок выше чувствительности термопар, используемых в термочувствительных датчиках различного типа.

Библиографический список

1. Мудрецова, С. Н. / С. Н. Мудрецова, Ф. А. Майорова // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 2. Химия. 1999. Т. 40, № 4.

2. Термоэлектрическое охлаждение : текст лекций / под ред. Л. П. Булата. СПб. : СПбГУ-НиПТ, 2002.

V. S. Starcev

Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev, Russia, Krasnoyarsk

MEASURING METHODS OF THERMO-ELECTRIC MODULE PARAMETERS

The basic measuring methods of thermo-electric module parameters (TEM) are examined. On the basis offindings to produce the module selection with the best specific-thermal parameters is possible.

© Старцев В. С., 2009

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.