Guten Morgen,
Ich möchte einen einfachen bidirektionalen Regler für ein Peltierelement
bauen. Überraschender Weise für eine Laserdiode.
Meine Recherche ergab, dass es von Linear, Maxim und AD auch fertige ICs
dafür gibt. Überraschender Weise sind diese ICs relativ teuer, lassen
das Peltierelement mit max. 5V betrieben und brauchen viel Vogelfutter
drum herum. Zum Teil ist der Regelteil mit integriert, zum Teil nicht.
Warum eigentlich so kompliziert? Hat man z.B. Eine Versorgungsspannung
von 24V, so ist es doch ein Leichtes relativ effizient daraus 12V zu
machen. An die 12V schließe ich dann den einen Pol des Peltierelements
an. Den andern Pol an 0V zum Kühlen, bzw. an 24V zum Heizen.
Anstelle der Handumschaltung könnte man an den Pin des Peltierelements
an den 0V bzw 24V gelegt werden zwei Mosfets anschließen, die auf der
anderen Seite an 0V und 24V hängen. Anschließend noch ein uC der die
Mosfets mit PWM ansteuert und über einen NTC die Temperatur misst. Die
PWM Frequenz würde ich auf 0.5-1Mhz legen und ggf. Noch ein paar Spulen
in Serie zur Glättung montieren.
Übersehe ich etwas was die ganze Sache doch wieder komplizierter macht
als ein fertiges IC zu kaufen?
Vielen Dank und viele Grüße,
Christian
Um die Kühlleistung des Peltiers zu steuern, ist es für das Element
wesentlich schonender, es mit einem geregelten Strom zu betreiben, der
sich nicht plötzlich ändert. Die harte Umschaltung zwischen Vollleistung
und Null oder gar ein direktes Umpolen schlägt wegen der entstehenden
mechanischen Spannungen auf Grund von Temperaturgradienten auf die
Lebensdauer.
Gruß
Wolfgang
Christian schrieb:> Übersehe ich etwas was die ganze Sache doch wieder komplizierter macht> als ein fertiges IC zu kaufen?
Ja, es ist nicht ganz so leicht, die 12V zu erzeugen, denn die werden in
zwei Quadranten gebraucht.
Regel mal 12V mit einem 7805 auf 5V herunter und leg einen Widerstand
zwischen 12V und 5V. Der 7805 wird sich nicht sonderlich dagegen wehren,
dass die 5V auf einmal nach oben gezogen werden.
Hallo,
Vielen Dank für Eure schnellen Antworten.
1. ich möchte das Peltier ja über ein PWM Signal regeln. D.h. Ich werde
kein hartes Umschalten zwischen 0V und 24V an dem einen
Peltierelementeingang haben, sondern eher ein langsames Anfahren auf
12V, dann umschalten und mit 11,9V bzw 12,1V weiterfahren.
2. Hmm das habe ich noch nicht verstanden. Kann ich nicht einfach einen
nicht isolierten, geregelten DC/DC Wandler verwenden um aus den 24V 12 V
zu machen. z.B. Ein Ti Simple Switcher, einen LTM 8023 oder so ein Recom
7812 Schaltreglerverschnitt (R7812?)
Gruß,
Christian
Doch, schon.
Aber der Regler wird versuchen, die Ausgangsspannung zwischen seinen
Ausgangspins aufrecht zu erhalten, und zwar nur im ersten Quadranten
(je nach Zählrichtung).
Anschaulich beschrieben heißt das: Der Regler kann die beiden
Ausgangspins nur auseinanderdrücken, aber nicht zusammenziehen. Darum
hat man ja auch die 7905-Regler erfunden.
An sich ist so eine Bidirektionale Ausgangsstufe nicht so kompliziert.
Bei der Anwendung für Peltierelemente ist aber die Stückzahl nicht so
groß, dass da ein günstiger Preis bei rauskommt. So etwas ähnliches
findet man etwa bei Klasse D Verstärkern - wenn auch meist für einen
+-xx V Versorgung und mit hoher Schaltfrequenz.
Ein so hohe Schaltfrequenz (ca. 1 MHz) ist aber eher ungünstig, weil
dann das Layout kritischer wird und auch die Schaltverluste zunehmen.
Wenn es nicht unbedingt klein werden muss, wird es mit z.B. 20-100 kHz
Schaltfrequenz einfacher - nur die Induktivitäten und Kapazitäten werden
halt größer. Einen Synchron-gleichrichtenden Abwärtswandler könnte man
ggf. in der Polarität tatsächlich vergleichsweise einfach umschalten -
es ist halt eine Vollbrücke, an der einen Seite schnell, an der anderen
langsam.
In der einfachen Version könnte dann ggf. sogar ein µC die PWM Steuerung
übernehmen - so super schnell und exakt muss die Regelung des Stromes
nicht reagieren. Die Regelung der Temperatur wird ja vermutlich sowieso
ein µC machen - es ist halt ein eher langsamer Regelkreis mit ein paar
zusätzlichen Randbedingungen (maximale Änderungsrate, ggf.
Sicherheitsabschaltung, vermutlich 2 Temperatursensoren, nichtlineare
Kennlinie).
Bei der Auslegung des Peltierelements muss man noch sehen, welchen
Temperaturbereich man braucht. Wenn man nicht unbedingt die maximale
Temperaturdifferenz braucht, ist es besser das Peltierelement mit
weniger als dem Nennstrom zu betreiben und ggf. ein größeres Element zu
nehmen. Das Stellglied kann man dann auch danach kleiner auslegen weil
der Wirkungsgrad steigt.
Ulrich H. schrieb:> Wenn man nicht unbedingt die maximale Temperaturdifferenz braucht ...
Bei der Auslegung kommt es nicht nur auf die erforderliche
Temperaturdifferenz an, sondern auch auf den erforderlichen Wärmestrom.
Bei maximaler Temperaturdifferenz kann i.A. keine Nutzwärme mehr
transportiert werden. Dazu gibt es Datenblätter, in denen Qc/W(T) für
verschiedene Ströme aufgetragen ist.
Ok, ich verstehe: eine Vollbrücke über die das Peltierelement einfach
umgepolt wird ist einfacher als ein symmetrischer
Abwärtsspannungswandler.
D.h. Versorgungsspannung->Vollbrücke->Spule->Peltier
Die Vollbrücke schalte ich dann mit den uC.
Hat jemand einen Vorschlag für eine Vollbrücke mit 2-4A? Vermutlich aus
dem Schrittmotorbereich, oder?
Danke!
Gruß,
Christian
