Peliterelementsteuerung

Der LM4860 ist relativ schwach - die meisten Peltierelemente brauchen 
deutlich mehr Strom. Oft braucht man auch nur Kühlen oder nur heizem - 
das vereinfacht die Schaltung dann noch einmal.

Ein thermisches System ist meist realtiv träge - der Regler wird also 
eher deutlich längere Zeitkonstanten braucht. Auch wird man ggf. ein 
echten Integeralteil haben woll, um den sollwert wirklich zu erreichen.

Gerade eine langsame thermische Regelung macht man heute eher digital 
per µC. Damit ließe sich dann auch die nichtlineare Kennlinie des NTC 
und Peltierelements berücksichtigen.

EIn paar mehr Details zum Peltierlement und dem gewünschten 
Temperaturbereich und ggf. den Anforderungen sollte man schon verraten.

Das Peltierelement ist in einem Lasermodul verbaut. Der Laser soll eine 
konstante Temperatur halten. Der Laser läuft mit einer Leistung von ca. 
300mW. Temperaturbereich soll zwischen 20 und 30°C sein.

Wie könnte ich den Strom begrenzen? Transistor über Shuntwiderstand 
steuern?

So wie es aussieht dürfte es reichen wenn das Peltierelement nur kühlt, 
denn auch wenn die Umgebungstemperatur eher niedrig ist, wird der Laser 
einiges an Abwärme erzeugen. Steuern könnte man einfach über Transistor 
als Stromverstärker - bei der nicht so großen Leistung ggf. auch noch 
linear. Ob man den Strom oder die Spannung vorgibt es vermutlich relativ 
egal. Den Strom könnte man z.B. über einen zusätzlichen Widerstand und 
dann die 5 V Versorgung begrenzen, alternativ auch über Shunt und 
Komparator ( bzw. OP).

Die Frage wäre ggf. wie man die bis zu etwa 4 W an Abwärme vom 
Peltierlement weg bekommt. Da wäre ggf. ein kleiner Lüfter (oder großer 
Kühlkörper) hilfreich.

Der thermische Aufbau dürfte noch schnell genug sein, dass man die 
Regelung auch noch analog machen kann. Die Anpassung ist aber ggf. etwas 
umständlicher und wenn man in den stark nichtlinearen Bereich, d.h. an 
die Grenzen des Peltierlement kommt wird es ggf. kompliziert - die 
Begrenzung ds Stromes braucht man dann wirklich, ggf. auch schon auf 
weniger als das absolute maximum, denn bei mehr als dem optimalen Strom 
kehrt sich die Wirkung um.  Die Frage wäre das wirklich die Regelung 
digital per µC zu machen.

Leider steht der Rest der Schaltung schon, es soll ein Modul mit einem 
MAX 1978 mit einem selbstgebauten Modul ausgetauscht werden. Da dieser 
Audioverstärker ja nur 1W max kann, soll ich dann auch die 
Gesamtleistung auf der Platine begrenzen? Also 5V*0,2A = 1W und schauen 
dass 2mA nicht überschritten werden?

Warum sollte die Regelung so nicht gut funktionieren? Der Integrator 
würde doch den Fehler zwischen Sollwert und Istwert ausregeln?

Warum den Spannungsregler? Denn durch die Konstantstromquelle wird ja 
schon der Strom geregelt.
Danke für den Tipp mit der Konstantstromquelle. Habe total das Prinzip 
des Peltiereffekts vergessen :)

Wenn ich es mit einer Stromquelle realisiere brauche ich ja eine 
Vollbrücke um den Strom auch in die andere Richtung fließen zu lassen. 
Dabei hätte ich mir gedacht das Vorzeichen des Fehlers aus Ist und Soll 
mit einem Komperator und davor einem Tiefpass um zu schnelles umschalten 
zu vermeiden die Mosfets durchzuschalten, oder wie habt ihr euch das 
gedacht?

Warum ist bei dieser Konstantstromquelle 
(https://www.mikrocontroller.net/articles/Konstantstromquelle) Gate und 
Source des Q4 miteinander verbunden?

Ob das Peltierlement auch heizen muss hängt von der Umgebungstemperatur 
und dem Sollwert der Temperatur ab. Ein wenig Heizung bringt der Laser 
selbst, aber ist halt begrenzt und ggf. von der Modulation abhängig. 
Interessant wäre auch noch wie stabil die Temperatur sein soll. Ist die 
Kühlung nur da um ein Überhitzen zu verhindern, oder soll der Laser mit 
stabiler Temperatur (z.B. wegen der Wellenlänge) laufen.

Ob man das Peltierlement per Strom oder Spannung ansteuert macht keinen 
so großen unterschied: das ist im wesentlichen ein Ohmscher Widerstand, 
mit ein klein wenig Thermospannung als Störgröße. Die Thermospannung 
würde auch noch eher stabilisierend wirken, wäre also für die Regelung 
nicht schädlich.
Einen echten inneren Regelkreis wird man auch nicht brauchen - halt 
einen Transisistor als Emitterfolger für eine Spannungssteuerung und die 
Emitterschaltung für eine Stromsteuerung.

Mit 200 mA für das Peltierlement wird man vermutlich nicht auskommen. 
Nach dem Dantenblatt wird man so eher 500 mA - 1 A brauchen. Der Treiber 
sollte entsprechend schon gut liefern 1 A können.

Der MAX1973 (oder was ähnliches) ist da keine so schlechte Wahl, wenn 
man nur kühlen will. Als Schaltregler hat man wenig Abwärme aber ggf. 
höherfrequente Störungen.

Wenn man wirklich die volle Kühlleistung (mehr als etwa 800 mA) des 
Peltierelements braucht, sollte man die Regelung eher digital machen, 
denn da kann man dann auch einfach die nochtlineare Kennlinie und den 
Einfluss der Gehäusetemeratur berücksichtigen. Außerdem ist man beim 
einstellen der Paramert freier (Software statt Lötkolben). Es ist aber 
die Frage wass man an Vorwissen hat.