描述

借助 Analog Devices ADN8834 控制器和 Vishay 熱敏電阻 NTCLE203 /NTCLE213 10 Kohms 提供的輸入，對(duì)激光模塊冷卻 Peltier 元件進(jìn)行 LTspice 仿真

總應(yīng)用仿真電路轉(zhuǎn)載于圖1

圖1

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我們將詳細(xì)介紹這些電路組件的不同模型。

1）PELTIER的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

本項(xiàng)目的模型復(fù)制自以下參考

熱電元件的 SPICE 模型，包括熱效應(yīng)

2000 年 2 月會(huì)議記錄 - IEEE 儀器與測(cè)量技術(shù)會(huì)議 2:1019 - 1023 vol.2

DOI: 10.1109/IMTC.2000.848895 來(lái)源IEEE Xplore

會(huì)議：儀器儀表和測(cè)量技術(shù)會(huì)議，2000。IMTC 2000。第 17 屆 IEEE 論文集卷：2

為 Peltier 提供的網(wǎng)表已在 LTspice 中重新創(chuàng)建，如圖 2 所示。您將在此模擬中找到影響 TE 元件熱行為的所有參數(shù)（存在于與此項(xiàng)目一起下載的存檔中）。這將允許用戶通過(guò)與冷熱溫度測(cè)量值進(jìn)行比較來(lái)校準(zhǔn) Peltier 參數(shù)（熱質(zhì)量、散熱器容量）。

圖 2

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圖 3

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2）熱敏電阻NTCLE213/203

熱敏電阻的精確特性在文件中定義。

vishay_pspice_models_voltage_driven.lib

取決于應(yīng)用的參數(shù)是響應(yīng)時(shí)間，它取決于使用的介質(zhì)（空氣），以及空氣是否被攪拌的事實(shí)（NTCL213：攪拌空氣中的 5 秒/靜止空氣中的 9 秒）

3）激光源：

這實(shí)際上是直接與 Peltier 的熱質(zhì)量相通的熱源。您將需要評(píng)估產(chǎn)生了多少瓦特并將源 V5 中的電流調(diào)整為等于該功率（等效 W 和 I）

4) 使用 ADN8834 進(jìn)行總仿真

幸運(yùn)的是，ADI LTspice XVII 直接提供了一個(gè) spice 模型，并且應(yīng)用電路從數(shù)據(jù)表中轉(zhuǎn)載。 優(yōu)點(diǎn)是我們將能夠測(cè)試任何元素的任何參數(shù)的影響，所有這些都是為了開發(fā)應(yīng)用程序的直覺。

在圖 4 中，我們執(zhí)行了一個(gè)模擬，其中初始溫度低于或高于設(shè)定溫度。我們看到，在任何情況下，達(dá)到的溫度總是向設(shè)定溫度收斂。

在圖 5/6 中，我們掃描了反饋電阻值 (Rfeedback)，以便可視化對(duì)熱穩(wěn)定性的影響。該電阻值越高，溫度擺動(dòng)越低。

圖 4

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圖 5

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圖 6

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在圖 7 和圖 8 中，我們可視化了設(shè)定溫度值 Tset（25°C 或 27°C）的影響。

您可以通過(guò)饋入?yún)⒖紵崦綦娮璧奶摂M電壓來(lái)修復(fù)此值：ADN8834 將完美地保持目標(biāo) Tset 的熱質(zhì)量

在圖 9 中，每次停留時(shí)環(huán)境溫度變化的影響：我們看到開關(guān)頻率與環(huán)境溫度成反比。

在圖 10 中，我們看到當(dāng)熱敏電阻響應(yīng)時(shí)間降低到非常低的值（溫度擺動(dòng)略有降低）時(shí)，熱回路會(huì)發(fā)生什么情況

圖 7

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圖 8

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圖 9

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圖 10

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在圖 11/12 中：激光器的熱功率對(duì)電路行為的影響，以及之前的環(huán)境溫度變化。

使用功率激光：1000s以上，當(dāng)激光的熱量打開，并且環(huán)境太高時(shí)，Peltier總是打開但無(wú)法冷卻目標(biāo)的熱質(zhì)量。

圖 11

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無(wú)激光功率

圖 12

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該項(xiàng)目的結(jié)論：這種模擬是準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)的理想（且成本低廉）的方法，并將提供大量結(jié)果，以便稍后與實(shí)際結(jié)果進(jìn)行比較。