【应用】高达50万次温度循环快速升降温的核酸检测PCR仪方案

时间： 2020-04-12 来源：世强

原来设计的核酸检测PCR仪由于采用的TEC的设计及制造工艺比较落后，同时系统均热导热设计的不足，导致核酸检测PCR仪的升降温速率在3℃/S以下、使用次数不足1万次。为解决上述问题，本方案采用高可靠性的TEC+高性能综合导热散热方案，并搭配高精度NTC、大功率MOS驱动器、低热阻导热硅脂等器件和材料实现高可靠快速升降温的核酸检测PCR仪产品设计。

本方案系统框图如下：

在核酸扩增单元，为实现核酸检测PCR仪的高可靠性和快速升降温设计，需TEC本身具备高可靠性和高制冷制热功率。II-IV Marlow的TEC产品：XLT2418，高达50万次的温度循环次数，实现2万次以上的核酸检测；高达127W的Qmax制冷功率，升降温速率达到6℃/s，实验周期缩短至45min。

由于TEC本身的工作原理及特点，PCR仪的可靠性与升降温速率要求散热系统有强大的的导热散热能力，爱美达的导热散热方案：通过热管传导，优化空间布置，提高导热散热能力；采用焊接VC方式，散热器温度均一性达到0.2℃；强大的仿真设计与加工能力，全面优化热传导，使导热散热性能最佳。

另外，在核酸扩增单元，要达到快速升降温设计与良好的散热，在TEC与散热器、光纤板之间使用的界面材料，需具备低热阻和极薄厚度的应用（以便减少热容热量，降低热负载）。LAIRD的导热硅脂：Tgrease 300x，热阻低至0.013℃-in2/W，热传导更及时；0.025mm超薄应用，减小附加热负载，提升核酸检测PCR仪的升降温速率。

为保证测温更加准确，NTC需要满足高精度且嵌入光纤板内需要小体积封装， LITTELFUSE的NTC：KS103J2，最高应用温度135℃，满足PCR仪上高温95℃应用；精度±0.1℃，更准确检测光纤板温度；体积小，直径3mm，更易于嵌入到光纤板，实现精准测温。

在TEC驱动单元，为满足快速升降温需要，XLT2418在12V电压下电流为12A，6片TEC串联或并联使用，MOS驱动器（H桥）需要满足大功率应用，强茂的MOSFET驱动器：PJD80N04， Vds=40V、Vgs=±20V、Id=20A，可同时驱动2片XLT2418，简化电路；Rds(on)=4.5mΩ(Vgs=10V)，产生的热损耗只有0.5w，降低系统热处理负担。

高达50万次温度循环快速升降温的核酸检测PCR仪方案

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用户_9737 Lv6 2021-10-27

很详细，很全面，学到了
大王小王 Lv7 2020-04-23

很详细，全面，点赞

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2017年10月27日 - II-VI MARLOW - 选型指南代理服务技术支持批量订货

产品型号	品类	ΔT°C-Vacuum {N2 (50°C)}	ΔT N2 (27°C)	Qmax 27°C (watts)	Imax 27°C (amps)	Vmax 27°C (volts)	Base Ceramic Width (MM)	Base Ceramic Length (MM)	Top Ceramic Width (MM)	Top Ceramic Length (MM)	Module Height (MM)
NL1020T-01AC	TEC 单级制冷片	72	64	0.9	1.8	0.8	0.16	0.16	0.16	0.16	0.085