半导体制冷设备风冷式散热控制方法_3

文档序号:9928530阅读:来源:国知局
制冷设备最低制冷需求确定的最小制冷量电压。
[0036]在执行制冷供电步骤105后,本实施例还要进行散热控制步骤112:
若供电电压U > Ubest,进入控制风扇启动步骤113,并根据温差Λ T的大小调整风扇的转速;若供电电压U ( Ubest,进入控制风扇停止运行步骤114。
[0037]本实施例风扇的控制方式可以为脉宽调制(PWM),通过调整占空比来调整风扇的电压,从而改变其转速。
[0038]需要说明的是,在本发明供电电压控制方法的其他一些实施例中,第一热端禁止温度判断步骤102至热端保护温度上限判断步骤104并不是必须的。在这样的实施例中,在第一数据获取步骤101中可以仅仅采集温差AT,而无需采集热端温度Thot ;在第一数据获取步骤101执行完毕后,直接执行制冷供电步骤105。
[0039]在本发明的一个实施例中,若热端温度Thot达到或超出热端保护温度上限,则执行第一降至维持电压步骤106:降低或保持供电电压U至预设的维持电压Uke印。所述维持电压Ukeep为在环境温度过高、空气流通性差、湿度过大、温差较大等极端情况下能维持制冷设备间室的平均温度Tr缓慢上升或者下降的电压,其的一个目的在于尽量保证热端的温度不大于预设的热端保护温度下限。
[0040]在本发明的另一个实施例中,在第一降至维持电压步骤106之后,依次执行第二数据获取步骤107、第二热端禁止温度判断步骤108。第二数据获取步骤107为:采集热端温度Thot,在本发明的一些实施例中,第二数据获取步骤107还可包括获取温差Λ T0第二热端禁止温度判断步骤108为:判断热端温度Thot是否达到或超出禁止温度。
[0041]上述第二热端禁止温度判断步骤108执行完毕后,若热端温度Thot达到或超出禁止温度,则执行第二停止供电步骤109:将向半导体制冷模块的供电电压U设置为零,停止对半导体制冷模块供电;若热端温度Thot小于禁止温度,则执行热端保护温度下限判断步骤110:判断热端温度Thot是否达到或低于预设的热端保护温度下限,其中热端保护温度下限小于热端温度保护上限。在执行第二停止供电步骤109后,本发明的供电电压控制方法可以循环回第二数据获取步骤107继续执行。
[0042]上述热端保护温度下限判断步骤110执行完毕后,若热端温度Thot达到或低于热端保护温度下限,则执行制冷供电步骤105、散热控制步骤112 ;若热端温度Thot大于热端保护温度下限,则执行第二降至维持电压步骤111:降低或保持供电电压U至维持电压Ukeep。这样在热端温度较高,但尚未足以达到停止对半导体制冷模块供电的条件时,以较低的供电电压U满足制冷设备的制冷量,也使得半导体制冷模块的热端温度下降,从而在不停止制冷的情况下保护半导体制冷模块。在执行第二降至维持电压步骤111后,本发明的供电电压控制方法可循环回第二数据获取步骤107继续执行。
[0043]图6是根据本发明一个实施例的供电电压控制方法在半导体制冷模块热端温度较高时对其供电电压进行控制的示意性曲线图。在图7所示的实施例中,在例如环境温度过高、空气流通性差、湿度过大、温差Λ T大于等于预设的温差阈值Λ Tthd等制冷设备需要大的制冷量的情况下,以最大制冷量电压Umax-cold为供电电压,使得半导体制冷模块的冷端较快制冷,热端温度Thot由一个低值逐渐升高到热端温度保护上限。在此过程中,不断进行热端保护温度上限判断步骤104。在热端保护温度上限判断步骤104的判定为达到或超出热端保护温度上限时,如图6所示,执行第一降至维持电压步骤106,使得供电电压U降低至维持电压Uke印。由于供电电压U下降了,热端温度Thot也下降,在此过程中,依次执行第二数据获取步骤107、第二热端禁止温度判断步骤108。如图6所示,热端温度Thot并没有超过禁止温度,因此第二热端禁止温度判断步骤108的判定始终为否,根据前述方法,执行热端保护温度下限判断步骤110。当热端温度Thot达到热端保护温度下限,则执行制冷供电步骤105。由图7可以看出,若此时温差Λ T大于温差阈值Λ Tthd,则根据PID调节规则得到的供电电压U可为最大制冷量电压Umax-cold。重复上述过程,直至制冷设备间室的平均温度Λ T小于温差阈值Λ Tthd后开始按PID调节规则降低电压。
[0044]图7是根据本发明一个实施例的供电电压控制方法以较高制冷效率快速获得最大制冷量且将半导体制冷设备间室的平均温度精确控制到设定的目标温度的示意性曲线图。如图7所示,PID调节规则可以被设置成:当温差Λ T大于等于预设的温差阈值Λ Tthd时,使得供电电压U等于最大制冷量电压Umax-cold,这样能对间室进行迅速降温;当温差Δ T降低到温差阈值Λ Tthd时,使得供电电压U开始从最大制冷量电压Umax-cold下降,这样不再以较大的供电电压对半导体制冷模块进行供电,能够避免制冷设备内的温度降低到远低于预设定值的温度而造成不良制冷效果。在制冷供电步骤105中,可以按此规则对半导体制冷模块进行供电。
[0045]在本发明的一个实施例中,如图7所示,PID调节规则可被设置成:当温差Λ T首次降低到零值后,使得供电电压U经历波动变化,以使温差Λ T等于或趋于零值的供电电压U向半导体制冷模块供电。在制冷供电步骤105中,可按此规则对半导体制冷模块进行供电。这样能够使得供电电压U最终稳定在最高效率电压Ubest附近。结合图7及图6可知,在图7中,当温差Λ T降低到预设的温差阈值Λ Tthd内时,供电电压可为低于最大制冷量电压Umax-cold的某个值;然后,当温差Λ T首次降低到零值后,使得供电电压经历波动变化,以使温差Λ T等于或趋于零值的供电电压向所述半导体制冷模块供电。
[0046]图8是根据本发明一个实施例的半导体制冷模块的供电电压与制冷效率及制冷量关系的示意性曲线图。如图8所示,根据供电电压U与制冷效率的关系,可将供电电压U划分为4个区域:第一非经济区401、高效区402、高制冷量区403、第二非经济区404。第一非经济区401的制冷量非常小,基本上不能满足制冷设备的最低制冷需求;第二非经济区404中虽然半导体的制冷量本身可能满足制冷设备的最低制冷需求,但是由于此区域所需的供电电压U高,功耗要比高效区402和高制冷量区403高很多;因此在本发明的实施例中,不使用第一非经济区401和第二非经济区404的供电电压U为半导体制冷模块供电,而是使半导体制冷模块的供电电压U位于高效区402和高制冷量区403。也就是说,在本发明的实施例中,将根据对半导体制冷设备制冷效率的要求,根据实验确定所用半导体制冷模块供电电压的最大值(即最大供电电压Umax)和最小值(即最小供电电压Umin),使半导体制冷模块的工作电压位于这两个值所限定的高效区402和高制冷量区403内。
[0047]如图8所7K,最大供电电压Umax可通过实验选取为最大制冷量电压Umax-cold,即:可将本发明中的PID调节规则设置成使其在前文
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