【经验】利用热仿真软件Flotherm研究散热设计对TEC制冷效果的影响

时间： 2022-09-15 来源：世强

技术问答

半导体制冷器 TEC在各类制冷或温度循环产品上应用很广泛，然而工程师在应用TEC时往往会遇到TEC无法达到预期的制冷效果问题，其主要原因在于TEC热端散热能力不足。此时我们可以借助热仿真软件Flotherm探究在不同热端散热情况下，TEC的制冷能力。为具体说明，笔者以Laird Thermal Systems的TEC：PT8-12-F2-4040-TA-W6（40*40*3.5mm）搭配台达 AFB0612EH-A 风扇（40*10*10mm）与翅片散热器举例，具体结构与TEC、风扇参数如下图所示：

通过改变TEC的工作电流（1A~8A）与风扇的工作功率（40%~100%），探究冷端与热端温度变化情况，其结果汇总如下图所示。分析结果可以得到三个结论：

（1）在25℃环境温度下，随着TEC电流的增加，冷端的温度呈现先降低后升高的趋势。这是由于电流的增加使得TEC的热抽取能力增加（即Q_c增加），实现更大的△T（更低的冷端温度），然而，随着电流进一步增加，热端散热能力不足，温度升高，冷端周围空气温度因此升高，从而导致冷端温度升高，甚至高于25℃环境温度。

（2）热端散热能力增加（风扇功率增加）能有效降低冷端与热端温度，从而使得冷端能够达到更低的温度。

（3）值得注意的是，随着散热能力的增强，冷端达到最低温度时的TEC电流值增加，可以想象，如果热端能恒定温度，那么冷端的温度会随着TEC电流增加而降低直到最大电流。

通过以上Flotherm热仿真结果我们可以知道，当使用TEC进行制冷时，除了选用合适尺寸与参数的TEC以外，热端的散热设计也相当重要。建议工程师在选用TEC时可提前使用热仿真工具Flotherm进行简易仿真，设计合适的散热方案，以减少调试与试错时间成本。

如有需要可联系世强热仿真工程师，我们将为您提供从优选方案、散热设计、热仿真、选型到成品一整套的散热解决方案，帮助提升研发效率，解决散热难题。

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