【经验】使用半导体制冷片XLT2418的96孔PCR仪温度均一性问题分析

时间： 2020-01-04 来源：世强

技术问答

随着人们对健康越来越重视，PCR仪的使用也越来越普遍，医疗疾病筛查、养殖业疾病防控等，都需要及时使用PCR仪进行疾病检查，对准确率要求很高。96孔PCR仪目前最主要的问题是通过提高温度均一性，提高筛查的准确性，而制约温度均一性的因素很多，本文以使用半导体制冷片 XLT2418的PCR仪为例，分析可能影响PCR仪的均一性的因素。

如下图PCR仪外观示意图如下左图，其升降温核心结构如下右图。

PCR试剂反应在光纤板，TEC负责给光纤板加热或降温，96孔一般由6片完成内阻匹配的XLT2418组成，散热器负责将TEC产生的热量及时扩散的空气中，保证TEC热面温度处于合适范围。

温度均一性问题主要是光纤板的温度均一性问题，产生温度均一性问题的最本质原因是TEC的发热不均匀，有TEC的数学吸热模型Qc=αNP T1 I – 0.5I2R – k（T2 – T1），影响其发热的是不同TEC的冷热面温度T1/T2计内阻ACR。XLT2418的主要性能参数如下图所示。

通过内阻匹配，同一组的不同XLT2418的内阻误差约为0.01Ω，在10A的工作电流时，其工作产生的功率误差约0.5w，产生的功率误差经过光纤板热传导均热，对温度均一性影响很小。而不经过内阻匹配的TEC，内阻误差最高达10%以上，不同TEC之间的发热功率误差高达5w以上，对光纤板不同区域的温差是致命的，所以，选用多块TEC进行装配时，同一组的TEC一定要进行内阻匹配。

另外的一个问题就是T1/T2，T1是冷面温度，即光纤板面的温度，是需要控制的目标温度，误差相对较小，而T2的温度，直接取决于散热器的温度均一性，而k的值不同的TEC会有区别，XLT2418取1w/℃，如不同TEC的温度差达到10℃，可能导致不同TEC之间的制热或制冷功率误差大10W，这个影响不言而喻，一定要找到专业的热仿真团队设计出更精确的散热器。世强代理的爱美达（AAVID）是世强热设计方案的领导者，在深入了解设计需求的情况下，能设计出完美的散热方案。

影响温度均一性最根本的问题基本解决了之后，还有一些方式，可以更好的改善均一性问题，比如在光纤板与TEC之间增加导热石墨片进行均热，一定程度上弥补均一性问题，在TEC与散热器之间增加均热板（VC），也可以提高散热器的均热性能。

综上，PCR仪均热问题的解决，是系统性的，必须把控全局，Marlow TEC+AAVID 热设计能够帮你设计出更具性能优势的产品。

发送到邮箱 |
+1 赞 0
收藏
评论 1
| 转发至：

本文由独孤久提供，版权归世强硬创平台所有，非经授权，任何媒体、网站或个人不得转载，授权转载时须注明“来源：世强硬创平台”。

全部评论（1）

用户38186887 Lv4 资深工程师 2020-06-22

PCR热循环快速升降温。要求尺寸在30*30mm以内，6℃/S升温。4-5℃/S降温，有没有合适的解决方案？谢谢
- 大王小王_世强回复：你好，PCR仪温循环，可推荐II-VI Marlow医疗用的半导体制冷片XLT系列，按如上要求可推荐XLT2422，XLT2416等，可达上10万次以上的循环，具体链接可见：【选型】II-VI Marlow（马洛）医疗标准产品选型指南
  查看全部3条回复

没有更多评论了

【经验】选型时如何理解半导体制冷片（TEC）的COP值？

COP值是制冷量Qc与输入功率Q的比值。表示TEC的能效比，值越大越省电。其实，输入功率与制冷量是两个不同性质的参数，一个是指电量，一个指热量。TEC的工作原理并不能简单的看成电能和热能的转换，很多客户在选型时并不清楚怎么理解COP值。因此，本文就此具体介绍COP值，帮助客户选型。

设计经验发布时间 : 2022-03-30

【经验】如何计算TEC半导体制冷片在PCR仪中应用的降温速率

PCR仪是用于基因扩增的仪器，最核心的部分是温度控制，而温控最核心的部件是用于PCR仪升降温的半导体制冷片,在所有的半导体制冷片厂牌中,II-IV Marlow公司推出的XLT系列产品无疑是可靠性最高的半导体温度循环器,其满足可靠的循环次数高达100万次,是PCR仪可靠性最高的半导体制冷片.如何选择温度循环器功率达到满足要求的升降温速率呢?这需要一定的理论参考与计算.

设计经验发布时间 : 2019-07-05

【经验】 II-VI Marlow半导体制冷片的粘合安装方法

II-VI Marlow推出的半导体制冷片（热电冷却器，TEC）具有同一器件可升温或降温，体积重量轻，不含运动部件，电子静音等优点，本文绍使用Marlow Industries的导热环氧树脂作为粘合剂，使用粘合剂粘合TEC的具体方法和步骤。

设计经验发布时间 : 2018-05-29

【选型】II-VI Marlow（马洛）半导体制冷片（TEC）发电片选型指南

目录- 单级热电致冷器多级热电致冷器电源发生器热循环器温度控制器组件& 子系统配件

型号- SP5025-01AC,RC12-6-01,SP1975-02AC,RC12-2.5-01,XLT2423-31AC,NL2021T-01AC,SP1848-03AC,XLT2419-03AC,NL1012T-01AC,SP5255-01AC,NL2011T-01AC,XLT2421-03AC,XLT2420-01 L,NL1020T-01AC,RC6-2.5-01,TG12-8,SP5162-01AC,NL3040-01BC,TG12-6,TG12-4,ST3684-01,SP5384-01AC,TG12-2.5,NL2012T-01AC,XLT2418-03AC,NL1023T-01AC,ST3384-01,TG 12-2.5,NL3021T-01AC,RC6-6-01,RC3-6-01,NL1011T-01AC,RC12-8-01,NL2063T-01AB,NL1021T-01AC,RC12-4-01,RC6-8-01,NL4012T-03BC,XLT2422-01L,SP2402-01AB,SE6020,SP5083-03AC,856-3977-001,SP2394-01AB,XLT2420-01L,RC3-2.5-01,SP2503-03AC,XLT2416-03AC,860-3079-001,860-3079-002,NL4040-01BC,MI6030-01BC,NL1025T-01AC,SP5446-01AC,NL1010T-01AC,NL1013T-01AC,NL2022T-01AC,NL2064T-AB,SP2085-01AC,NL3026T-01AC,RC6-4-01,RC3-8-01,RC3-4-01

选型指南 - II-VI MARLOW - 2017年10月27日 PDF 中文下载