半导体制冷片加热制冷换向电路的设计.pdf

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1、·工程师笔记·半导体制冷片加热制冷换向电路的设计北京金菩嘉医疗科技有限公司董建幸坤涛在设计基因扩增仪时，经常会遇到需方案，经试验验证都可行，用户只需根据信号，另一个是制冷信号。两个信号在输要半导体制冷片既能加热又能制冷的问需要选择一种既可，三套方案仅供参考。出时都是对加热、制冷公共端为12V直流题，也就是说，只要能在半导体制冷片两用继电器构成的换向电路输出，这两路信号不会同时输出。端加上极性相反的电压，就能解决半导体图1所示为用继电器构成的换向电在加热与制冷都无输出时，半导体制制冷片既能加热又能制冷的问题。根据半路原理图，从控制仪表输出两种信号(也冷片两端都加有12V电压，半导体

2、制冷片导体制冷片的功率要求，笔者设计了三套可从单片机输出控制信号)，一个是加热不工作。当加热时，输出加热信号，使光耦U1导通，12V电压经导通的光耦6、4脚，再经R2、R3分压加到Q1基极，Q1饱和导通，继电器K1线圈加电吸合，常闭触点1、2断开，常开触点1、3闭合。由于无制冷信号输出，故继电器K2维持原静态状态，12V电压经继电器K2的常闭触点2、1脚，制冷片的黑端，制冷片的红端，继电器K1的常开触点1、3到地，使半导体制冷片加热。当加热信号不输出时，继电器K1线圈掉电，恢复静态状态，制冷片不工作；当输出制冷信号时，继电器K2吸合，K1保持静态，制冷片工作在制冷状态。需说明的是

3、，制冷片的黑端与红端接电源时是加热还是制冷是相对的，取决于安装面。用固态继电器构成的换向电路图2所示为用固态继电器构成的换-●_____---__---_-●--___-。。--_---_--_●-_-。_。一_●●-__---_---图1用继电器构成的换向电路向电路的电原理图，图中使用了4个直流__---_●____一一__●__--●--_-o-_●----___一_---●-_-●----___●一_●固态继电器，其实质是电子切换开关，消除了普通继电器有触点的吸合声。在直流固态继电器的输入端即}N端的+与一端上加12V电压，输出端即OUT端的开关闭和，导通压降约1V左右，故

4、设计使用时，需把电源电压提高1V，本电路有两个固态继电器的压降，因此电源电压应比制冷片正常工作电压高出2V左右。半导体制冷片在不超过其最大电压时，都能工作，但输出功率会有很大的变化。___-●-___---●-_--__-_●--●---_-●_●-●-_-一_-●-_--●_-●●__●---当输出加热信号时，直流固态继电器图2用固态继电器构成的换向电路屯子世界·2009．1231一工程师笔记·曾嬗譬她电子世界·2009．12～32·工程师笔记·SSR1与SSR3导通，电源电压经SSR1用未闭锁这二路驱动。了一个独立电源，它由IR2115芯片为核的OUT+、OUT一，制冷片的黑

5、端，红端，工作原理IR211O可以采用自举的心的电路完成，把一个12V电源，转换成SSR3的OUT+、OUT一端到地，使制冷片方式来实现上管的驱动电压供给，这样使两组独立的、没有共地关系的12V电压输工作在加热状态。在制冷时，直流固态继电路设计简洁明了，适用于工作在高频电出，供给U3和U4的6、5脚。电器SSR2与SSR4导通。路中的开关电源。在本电路中，由于十几三种换向电路的优缺点比较使用本电路时，还须注意SSR3和秒或几十秒才换向一次，故不适合采用自用继电器构成的换向电路适合于小SSR4的接法，一定按本图连接，不能把输举方式，且自举困难。笔者设计了两个功率制冷片的换向，对于大

6、功率制冷片，出端+、一接反。12V的独立电源，专门给IR211O的上管继电器不好选择，此电路的缺点是能听到用IR2110芯片驱动场效应管供电端6、5脚供电。继电器的吸合声，换向频率高时对继电器的换向电路当无加热与制冷输出时，光耦U1、触点不利。图3所示为用IR211O芯片驱动场效U2不导通，使三极管Q1、Q2导通，U3用固态继电器构成的换向电路的优应管的换向电路的电原理图，图中通过控(IR2110)、U4(IR211O)的1O脚HIN端和点在于，可方便通过接线就能完成换向，制4个大功率场效应管来实现电源的换12脚LIN端均为低电平，U3、U4的1、7适合于对制冷片某些工作(诸如拷

7、机，制)笋向。电路的核心器件是芯片IR211O。脚无输出，4个场效应管均截止，半导体冷片功率的确定)的需要，笔者不建议将芯片IR211O简介lR2110采用14致冷片不工作。其做在项目中，因为成本高，体积大，直流端DiP封装，内部功能原理框图如图4所当输出加热信号时，光耦U1导通，固态继电器在通过1OA以上电流时，必须示。lR2110各引出脚功能分别是1端使三极管Q1截止，12V电压经R2加到安装散热器，超过20A的直流固态继电器(LO)是低端通道输出，2端(C0M)是公U3的1