Hallo Leute, ich hätte gerne einen Rat: Ich möchte eine Peltier-Kühlregelung bauen. Ich benutze einen µ-Controller als Regler und einen KTY-Widerstand als Temperatursensor. Als Aktor setze ich ein Peltierelement ein. Das Peltierelement wird in einer H-Brücke mit vier n-Kanal-MOSFETs betrieben. Die gegenüberliegenden FETs müssen invertiert werden. Damit die Schaltung einen guten Wirkungsgrad hat und meine FETs nicht soviel Wärme erzeugen, sollen diese Puls-Weiten-moduliert werden. Kennt jemand einen passenden Treiber oder Controller? Am besten einen, den man mit Orcad simulieren kann. Gruß Marko
Hi! Als billigen FET-Treiber hab ich gerade den ICL7667 im Kopf. Ansonsten hab ich mal irgendwo gelesen, dass Peltier-Elemente was gegen PWM bzw. häufiges an- und abschalten haben. Inwiefern da auch was dran ist weiß ich leider nicht. Zur Not könnte man da aber auch mit nem Kondensator die PWM Glätten und zu einer Gleichspannung umformen. ...aber Vorsicht...ist nur sogenanntes "Halbwissen" was ich erzähle...
Hallo, also ich habe hier bei mir einfach einen standard L293 verwendet. Das PWM Signal gibt man dann auf den enable Eingang. Das PWM würde ich direkt mit uC erzeugen. Bei mir mußte ich leider aus Platz und Störfestigkeitsgründen auf eine PWM Regelung verzichten, zwei Komparatoren mit passender Hysterese regeln aber auch ganz gut (zumindest ausreichend :-). Allerdings habe ich hier ein sehr kleines Peltier Element (max 16W) um eine Laserdiode zu kühlen. Eventuell ist für dein TEC der L293 nicht mehr ausreichend, dann könnte man aber z.B. den L298 verwenden. Grüße Timo
Also aus der PWM ja/nein Diskussion halte ich mich mal raus, obwohl ich mal vermute das PWM den Wirkungsgrad verschlechtert weil in der Auszeit Waerme auf die kalte Seite zurueckfliesst. Ich wusste aber mal gerne warum ein Peltier-Element eine H-Bruecke braucht..... Olaf
Habe die Erfahrung gemacht, daß das Peltierelement schlechter zu kühlen ist als die Treiber. 150W von der Fläche zweier Briefmarken wegzubringen ist nicht trivial, da dürfte eher das Problem liegen. Cheers Detlef
Moment mal, willst Du mit Deinem Peltier kühlen oder auch heizen? Bei nur Kühlen brauchst Du nur eine normale PWM-Stufe (=1 Fet + Diode) und eine Speicherdrossel zur Stromglättung. Erst für Kühlen und Heizen brauchst Du eine größere Endstufe. Das kann eine klassische Gegentakt-Endstufe mit symmetrischer Versorgungsspannung oder eine H-Brücke sein. Einen PI/PID-Regler kann man wesentlich steiler / schneller konfigurieren, wenn er kühlen und heizen kann. Das bedeutet aber wesentlich mehr Aufwand und schlechteren Wirkungsgrad. Zur Schaltung habe ich mal eine Application Note gelesen, habe ich in der Arbeit... kann ich morgen posten.
@ Profi: Eine Temperaturregelung mit PID-Regler macht keinen Sinn => langsamer Regelprozess. Den PWM mit Kondensator glätten bedeutet einen qualitativ hohen Aufwand an Material. Bei der Impulsbelastung legen die meisten billig-Kondensatoren (Elkos) schnell die Ohren an! Als Highside-Driver für die N-Kanal-MOSFET's empfehle ich den LTC1155. Nicht ganz billig aber gut! Und Du willst wohl mit dem Teil nicht in Serie gehen oder?
@Thilo: "Eine Temperaturregelung mit PID-Regler macht keinen Sinn => langsamer Regelprozess." Wie bitte? Was hat die Regelgeschwindigket mit einem PID zu tun? Das ist doch gerade die Stärke von PID-Reglern, dass sie träge Regelstrecken *ohne nennenswertes Überschwingen und ohne P-Differenz* in Griff bekommen. google nach peltier "h-bridge" driver oder peltier h-brücke z.B.: http://www.elektronik-kompendium.de/forum/board_entry.php?id=26180&page=0&order=time&category=all http://www.iop.org/EJ/article/0957-0233/7/11/015/e61113.pdf http://archive.chipcenter.com/circuitcellar/december99/c129r20.htm
Peltierelemente haben sogar etwas gegen restwelligkeit. Irgendwo im Internet gibt es von einem Hersteller oder so einige PDFs zu Peltierelementen und deren Eigenschaften und Verwendung. Dort ist auch eine Formel die den Wirkungsgrad im bezug zur Restwelligkeit ausdrückt. Mit einem direkten PWM signal ohne Glättung drauf gehen wirkt sich nicht nur in einem schlechteren Wirkungsgrad aus, sondern das ganze Funktioniert erst garnicht(Ist auf jeden fall meine Beobachtung), das Element wird nur noch warm.
Zum Einfluss der Welligkeit des Speisestromes siehe http://www.efindon.de/efindon/pdf/peltier_elemente-aufsatz.pdf#search=%22peltierelement%20welligkeit%22 Seite 13
Hatten mit E&H Feuchtemessungen (älterer Typ für Kernkraftwerke) schon einige Erfahrung mit Peltierelementen gesammelt: mit diesen Teilen wird ein kapazitiver Feuchtesensor mittels Peltierelement gekühlt bis die Taupunkttemperatur (=> entsprechende Betauung am Sensor) erreicht ist. Dabei hat sich herausgestellt dass schon ein geringer D-anteil der Temperaturregelung dazu geführt hat dass der Sensor vereist ist. Die Peltierelemente sind sehr träge und müssen dementsprechend langsam und vorsichtig geregelt werden. Das nur zum Thema PID-Regler für langsame Prozesse. Wie sich die Dinger bei PWM-Ansteuerung verhalten weiß ich nicht, jedenfalls fließen hohe Ströme, das efordert verstärkte Aufmerksamkeit bei PWM!
@Thilo: Dann waren die anderen Parameter nicht passend. Aber ich weiß, der D-Anteil ist mit Abstand am schwierigsten einzustellen. @Hauke & Dieter: Die Welligkeit hängt ja von der Höhe der Versorgung, des PWM-Verhältnisses, dem Widerstand und vor allem der Frequenz und der Induktivität ab. D.h. mit passender Frequenz und Speicherdrossel kannst Du die Welligkeit beliebig klein machen. So wie der Kondensator versucht, die Spannung (unabhängig vom Strom) konstant zu halten, versucht die Spule, den Strom (unabhängig von der Spannung) konstant zu halten. Da das Peltier im wesentlichen ein ohmscher Verbraucher ist, ist die Spannung in etwa proportional zum Strom, also konstant.
Wieso soll sich der Wirkungsgrad durch die Welligkeit verschlechtern??? Das Diagramm sagt doch nur, dass mit zunehmender Welligkeit DeltaT immer kleiner wird, was ja auch logisch ist, weil weniger Leistung zur Verfügung steht.
...ev war ja der mögliche Wirkungsgrad gemeint. Denn mit der Spannung kann man ja nicht weiter hoch und den Strom macht das PE. Also wenn der Strom nicht mehr 100% der Zeit fließt, gibts auch nicht den vollen möglichen Wirkungsgrad...
Vielen Dank, Jungs, für die zahlreichen Antworten, die H-Brücke benutze ich natürlich, um das Peltierelement zu kühlen und zu heizen. Vor und hinter dem Peltierelement benutze ich je ein LC-Glied, um die die Ströme zu glätten. Das permanente Ein- und Ausschalten trägt sonst zur Verkürzung der Lebenszeit der Peltierelemente bei. Die PWM-Frequenz werde ich höher als die höhrbaren Frequenzen wählen, damit die Elkos den Lärm nicht wiedergeben. @sebastian knödler - Danke für den Tip, der sieht schon gar nicht so schlecht aus. @timo-dittmer - den L293 habe ich zufällig in meiner Grabbelkiste, den werde ich mal ausprobieren. Mal sehen, ob er das Gateoxid schnell genug entladen kann. Ansonsten kann ich ja Shottkys einsetzen. Danke! @olaf - im Peltierelement wird der Strom aufgrund meines LC-Gleides nicht pulsweise fließen. @detlef a. - mein Peltierelement besitzt einen Kühlkörper und entsprechenden Lüfter, um die Wärme beim Kühlen abzuführen. @Profi - Wie oben schon erwähnt, möchte ich beides. Mein µController wird entweder ein PI, oder PID-Regler werden. Muss ich mal ausprobieren. @Thilo - Ich entwickle erstmal einen Dummy und anschließend geht`s in Serie. Ich werde den LTC1155 aber trotzdem probieren. Mit dem kann ich zwei MOSFET´s mit einem Kanal antreiben. Danke für den Tip. Wichtig ist, dass ich die FET's gleichzeitig betreibe, um keine Kurzschlüsse zu verursachen. Gibt es hinsichtlich dieser Thematik noch einen Tip? Gruß Marko
http://www-s.ti.com/sc/psheets/slua202a/slua202a.pdf http://archive.chipcenter.com/circuitcellar/december99/c129r22.htm google nach peltier driver oder peltier bridge Treiber: HIP4080, HIP4081, HIP4082 haben eine einstellbare Totzeit. Zwei Drosseln und Kondensatoren? Warum nicht je eine/n? parallel zum Peltier, Spule seriell. L293 gäähn - uralt. L6203 und Konsorten haben FET-Endstufen.
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