【选型】半导体制冷片S05-127-4040打造低温恒温试验台，45℃温差下COP可达22%，制冷功耗达20W

时间： 2020-05-15 来源：世强

技术问答

半导体制冷片作为一种高效方便的制冷元件，可以很方便打造小型恒温平台。某客户需要制作一个低于环境温度的低温恒温试验台来做实验室，试验台尺寸为50*60*10mm,材料为铜块。客户要求研究对象发热功耗在5-15W范围内，试验台可以温度恒定，且最低温度可以达到-20℃。客户希望采用TEC来制冷，热端采用heatsink和风扇来散热。那么哪款半导体制冷片可以满足需求呢？

图1 小型恒温平台示意图

客户平面尺寸50*60mm，为了减小平面扩散热阻，保证试验台铜块温度一致性，半导体制冷片的冷热端面的尺寸要尽量接近试验台的尺寸。根据尺寸从平台已有Marlow和热电新能源品牌中筛选出5款尺寸最大，且比较常用的TEC型号。

根据项目需求，恒温边界条件为-20℃，假定环境温度25℃，则制冷温差的需求为45℃。根据datasheet，查询出冷热端温差为45℃、50℃时，TEC工作的最大热负载（如下表）(其中XLT2396由于官网未公布其datasheet，未有相关数据，但从Qmax判断，它是这几款中制冷能力最强)。从下表可以看出，TEC冷热端温差为45℃时，都可以满足15W的制冷量。但考虑热端散热需要一定温升，需要一定的温差余量，RC12-6-01制冷能力稍弱，不满足要求，剩下几款制冷能力差不多。综合以下数据并结合成本因素，考虑温差45℃的COP时，热电新能源S05-127-4040的综合效率系数（COP）最高为22%，已足够项目所需。而且考虑到热电新能源为国产厂商，成本有优势，于是TEC选定了热电新能源S05-127-4040。

图2 S05-S127-4040 外形尺寸示意图

S05-127-4040是一款带有铜导流片、陶瓷导热片与热电材料组成的单级热电模块的标准产品，它适用于日用消费品和工业设备领域。它的内部材料由高性能的热电材料制作而成，最大的制冷温差可以高达69℃。

表1 S05-127-4040性能参数表

在25℃环境温条件下，负载功耗15W时，最大的制冷温差可以达到50℃+，大于45℃温差需求;负载功耗5W时，最大制冷温差可以达到60℃+，可以满足用户的温差需求。而且在应用过程中，稳定工作的可能最大电流需求为6.6A，最大电压需求为15V。考虑启动电流会比稳定工作略大，电流供给应该不小于8A。

图3 S05-127-4040不同电流下制冷功率随温差变化Qc=f(DT)性能图

图4 S04-127-4040不同电流下电压随温差变化V= f(DT)性能图

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阿尼古 Lv8. 研究员 2022-11-16

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S01-031-0808	制冷片	2.6	1	8.3*8.3	2.9	35

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