【成功案例】半导体制冷器XLT2418+爱美达热管理方案解决大功率PCR仪温度均一性散热问题

时间： 2020-03-13 来源：世强

技术问答

使用II-VI MARLOW公司的高可靠性温度循环器 XLT2418（TEC），，在核酸检测PCR仪上应用，保证了PCR仪长期高可靠性工作，高达127w的Qmax保证了PCR实验过程的快速升降温，提高单次实验检测效率，特别是在新冠疫情当下，检测效率显得尤为重要。大功率的医疗级温度循环器在降温过程，热端会产生非常大的热量，配合爱美达（AAVID）综合热设计方案能够完美解决大功率散热器的问题。

在进行散热器设计之前，最重要的是必须清楚热负载到底有多少，这就要从半导体制冷片工作原理上计算，具体可参考文章【经验】如何计算TEC半导体制冷片在PCR仪中应用的降温速率。在使用XLT2418时，建议工作电压设定在+12V，对应的电流为12A。经过计算，热面发热功率约270W，在96孔PCR仪应用中，需要使用6片XLT2418，那么，散热器所需要承担的热负载为1.6kW，在空间限制的情况下，对于散热器设计，要求非常高。

爱美达最大的优势是具备全方位的热设计能力，多种热处理手段完美整合集成，最终设计出最完美的散热器方案。经过深入的设计参与与评估，最终设计的散热器示意图如下图所示。

该方案使用了多种导热散热方式，导热基板、散热器与热管的完美焊接，保证了热管热传递效果。热管将热量引到具备足够散热功率的风冷散热器上，来耗散掉产生的热量。均温板与导热基板的完美焊接，保证了半导体制冷器（TEC）与导热基板的热阻。

相信很多工程师能注意到，在导热基板上，还增加了均温板。由于96孔PCR仪的温度均一性问题直接影响到测试结果，具体到TEC上就是必须保证TEC的热面温度均一性尽量好。使用均温板的效果还是很明显的，如下案例，风冷仿真结果如果。

由于TEC本身的特性，其内部是由多对P/N半导体晶体对构成，每一组P/N对经过的电流是一致的，但如果热面的温度差别较大，很容易造成冷面温度不均匀，进而影响PCR实验结果。所以，在PCR仪散热器与TEC接触面的温度不是特别均匀的情况下，就需要增加均温板来改善TEC热面均温效果。

综上，在全自动96孔核酸检测PCR仪上，使用Marlow的XLT2418和爱美达综合热解决方案，能够提高其综合性能与可靠性，保证了PCR仪设计顺利进行。

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用户_9737 Lv6 2021-10-27

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