使用TEC和热敏电阻进行ADN8834仿真

描述

借助 Analog Devices ADN8834 控制器和 Vishay 热敏电阻 NTCLE203 /NTCLE213 10 Kohms 提供的输入，对激光模块冷却 Peltier 元件进行 LTspice 仿真

总应用仿真电路转载于图1

图1

 

我们将详细介绍这些电路组件的不同模型。

1）PELTIER的内部结构

本项目的模型复制自以下参考

热电元件的 SPICE 模型，包括热效应

2000 年 2 月会议记录 - IEEE 仪器与测量技术会议 2:1019 - 1023 vol.2

DOI: 10.1109/IMTC.2000.848895 来源IEEE Xplore

会议：仪器仪表和测量技术会议，2000。IMTC 2000。第 17 届 IEEE 论文集卷：2

为 Peltier 提供的网表已在 LTspice 中重新创建，如图 2 所示。您将在此模拟中找到影响 TE 元件热行为的所有参数（存在于与此项目一起下载的存档中）。这将允许用户通过与冷热温度测量值进行比较来校准 Peltier 参数（热质量、散热器容量）。

图 2

 

图 3

 

2）热敏电阻NTCLE213/203

热敏电阻的精确特性在文件中定义。

vishay_pspice_models_voltage_driven.lib

取决于应用的参数是响应时间，它取决于使用的介质（空气），以及空气是否被搅拌的事实（NTCL213：搅拌空气中的 5 秒/静止空气中的 9 秒）

3）激光源：

这实际上是直接与 Peltier 的热质量相通的热源。您将需要评估产生了多少瓦特并将源 V5 中的电流调整为等于该功率（等效 W 和 I）

4) 使用 ADN8834 进行总仿真

幸运的是，ADI LTspice XVII 直接提供了一个 spice 模型，并且应用电路从数据表中转载。 优点是我们将能够测试任何元素的任何参数的影响，所有这些都是为了开发应用程序的直觉。

在图 4 中，我们执行了一个模拟，其中初始温度低于或高于设定温度。我们看到，在任何情况下，达到的温度总是向设定温度收敛。

在图 5/6 中，我们扫描了反馈电阻值 (Rfeedback)，以便可视化对热稳定性的影响。该电阻值越高，温度摆动越低。

图 4

 

图 5

 

图 6

 

在图 7 和图 8 中，我们可视化了设定温度值 Tset（25°C 或 27°C）的影响。

您可以通过馈入参考热敏电阻的虚拟电压来修复此值：ADN8834 将完美地保持目标 Tset 的热质量

在图 9 中，每次停留时环境温度变化的影响：我们看到开关频率与环境温度成反比。

在图 10 中，我们看到当热敏电阻响应时间降低到非常低的值（温度摆动略有降低）时，热回路会发生什么情况

图 7

 

图 8

 

图 9

 

图 10

 

在图 11/12 中：激光器的热功率对电路行为的影响，以及之前的环境温度变化。

使用功率激光：1000s以上，当激光的热量打开，并且环境太高时，Peltier总是打开但无法冷却目标的热质量。

图 11

 

无激光功率

图 12

 

该项目的结论：这种模拟是准备实验的理想（且成本低廉）的方法，并将提供大量结果，以便稍后与实际结果进行比较。