半导体制冷设备及其供电电源和供电控制方法
【技术领域】
[0001]本发明属于制冷设备技术领域，特别是一种半导体制冷设备及其供电电源和供电控制方法。
【背景技术】
[0002]半导体制冷设备一般包括半导体制冷模组和供电电源，供电电源为半导体制冷模组供电，通过调节供电电源输出电压的大小，实现半导体制冷模组的制冷量的改变。现有半导体制冷设备的供电电源为了满足半导体制冷模组的制冷量需求，一般仅仅设置有一个大功率电源。然而，半导体制冷模组在达到制冷量需求后，仅需要一个较小工作电压用于维持所需冷量的消耗，此时，只需要采用一个小功率电源便能够维持半导体制冷模组的正常工作，而现有技术仍然采用大功率电源进行供电，则会导致大功率电源能效降低，不利于节约电能。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种半导体制冷设备的供电电源，在满足半导体制冷设备的制冷需求的同时大大降低了半导体制冷设备的能耗。
[0004]为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现:
一种半导体制冷设备的供电电源，所述供电电源为制冷设备的半导体制冷模组供电，所述半导体制冷模组包括半导体制冷模块、冷端散热器和热端散热器，所述供电电源包括:
至少两个额定功率不同的功率输出模块，用于为半导体制冷模块供电；
电子开关，用于选择功率输出模块为所述半导体制冷模块供电，所述电子开关选择的功率输出模块为能够输出半导体制冷模块所需供电电压U的额定功率小的功率输出模块。
[0005]优选的，所述供电电源包括额定功率小的第一功率输出模块和额定功率大的第二功率输出模块。
[0006]进一步的，所述第一功率输出模块输出的电压范围为(Umin，Ubest)，所述第二功率输出模块输出的电压范围为(Ubest，Umax)，其中，Ubest为使得所述半导体制冷模块的制冷效率最高的最高效率电压。
[0007]更进一步的,所述Umax >根据半导体制冷设备最大制冷量需求确定的最大制冷量电压；
所述Umin <根据半导体制冷设备最低制冷需求确定的最小制冷量电压。
[0008]基于上述供电电源的设计，本发明还提出了一种半导体制冷设备的供电控制方法，
确定半导体制冷模块所需的供电电压U ；
电子开关选择能够输出供电电压U的额定功率小的功率输出模块为所述半导体制冷模块供电。
[0009]当半导体制冷设备包括多个温区时，所述供电控制方法为:
确定每个温区的半导体制冷模块所需的供电电压；
若多个温区所需的供电电压在同一功率输出模块输出电压范围内，则所述功率输出模块输出多个温区所需的供电电压的最大值为所述半导体制冷模块供电。
[0010]功率输出模块包括第一功率输出功率和第二输出功率时，所述控制方法为:
确定半导体制冷模块所需的供电电压U ；
若供电电压U ( Ubest,电子开关选择第一功率输出模块为所述半导体制冷模块供电； 若供电电压U > Ubest,电子开关选择第二功率输出模块为所述半导体制冷模块供电。
[0011]进一步半导体制冷设备包括多个温区是，所述供电控制方法为:
确定每个温区的半导体制冷模块所需的供电电压；
若多个温区所需的供电电压在第一功率输出模块输出电压范围内，则第一功率输出模块输出多个温区所需的供电电压的最大值为所述半导体制冷模块供电；
若多个温区所需的供电电压在第二功率输出模块输出电压范围内，则第二功率输出模块输出多个温区所需的供电电压的最大值为所述半导体制冷模块供电。
[0012]基于上述供电控制方法的设计，本发明还一种半导体制冷设备，所述制冷设备包括:
控制器，用于确定半导体制冷模块所需的供电电压U，输出控制信号至电子开关，输出电压控制信号至功率输出模块；
电子开关，用于根据控制器输出的控制信号动作，选择能够输出供电电压U的额定功率小的功率输出模块为半导体制冷模块供电；
至少两个额定功率不同的功率输出模块，用于根据控制器输出的电压控制信号输出供电电压U，为所述半导体制冷模块供电；
至少一组半导体制冷模块，用于接收功率输出模块输出的供电电压U，产生相应的制冷量制冷。
[0013]半导体制冷设备包括多个温区时，所述制冷设备包括:
控制器，用于分别确定每个温区的半导体制冷模块所需的供电电压，输出控制信号至电子开关，输出电压控制信号至功率输出模块，若多个温区所需的供电电压在同一功率输出模块输出的电压范围内，则输出功率输出模块对应的所需的供电电压最大值的电压控制信号至功率输出模块；
电子开关，用于根据控制器输出的控制信号动作，选择能够输出所需的供电电压的额定功率小的功率输出模块为半导体制冷模块供电；
至少两个额定功率不同的功率输出模块，用于根据控制器输出的电压控制信号输出供电电压或者输出供电电压最大值，为所述半导体制冷模块供电；
每个温区对应的至少一组半导体制冷模块，用于接收供电电压或供电电压最大值，产生相应的制冷量为所述温区制冷。
[0014]与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是:本发明半导体制冷设备的供电电源包括至少两个额定功率不同的功率输出模块，并通过电子开关选择半导体制冷模块所需供电电压的额定功率小的功率输出模块为半导体制冷模块供电，因而，半导体制冷模块始终是以能够保证其正常工作的最小额定功率的功率输出模块供电，其它功率输出模块则处于关闭状态，因而，本发明可以大大降低制冷设备的能耗，提高整机的能效指标。
[0015]结合附图阅读本发明实施方式的详细描述后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。
【附图说明】
[0016]图1是根据本发明一个实施例供电电源的原理框图。
[0017]图2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。
[0018]图3是根据本发明一个实施例的电源效率比较示意图。
[0019]图4是根据本发明一个实施例供电方法的流程图。
[0020]图5是根据本发明一个实施例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。
[0021]图6是根据本发明一个实施例的半导体制冷设备的示意性框图。
图7是根据本发明另一个实施例供电电源的原理框图。
[0022]图8是根据本发明另一个实施例供电方法的流程图。
[0023]图9是根据本发明另一个实施例的半导体制冷设备的示意性框图。
[0024]图10是根据本发明另一个实施例的半导体制冷设备的示意性框图。
[0025]图11是根据本发明一个实施例半导体制冷设备内胆与半导体制冷模组组装结构及温区分布示意图。
[0026]图12是图1的侧视图。
[0027]图13是根据本发明一个实施例制冷供电步骤中供电控制方法的流程图。
【具体实施方式】
[0028]下面结合附图对本发明的【具体实施方式】进行详细地描述。
[0029]具体实施例1:
本实施例以能够实现单温区的半导体制冷设备为例进行说明，实现单温区的半导体制冷设备包括一个间室形成的单温区，该温区由至少一个半导体制冷模块产生制冷量制冷形成。本实施例提出了一种为单温区半导体制冷设备供电的供电电源，采用此种供电电源的供电方法以及供电设备，下面分别进行具体说明:
本实施例提出的半导体制冷设备的供电电源包括:
至少两个额定功率不同的功率输出模块；
电子开关，用于选择功率输出模块为半导体制冷模块供电，其中，电子开关选择的功率输出模块为能够输出半导体制冷模块所需供电电压U的额定功率小的功率输出模块，电子开关可采用晶闸管、光电开关、继电器等器件实现。
[0030]本实施例半导体制冷模组始终是以能够保证其正常工作的最小额定功率的功率输出模块供电，其它功率输出模块则处于关闭无功耗状态，因而，可以大大降低制冷设备的能耗，提闻整机的能效指标。
[0031]具体的，本实施例以供电电源包括两个额定功率不同的功率输出模块为例进行说明，当然，供电电源包括多个额定功率不同的功率输出模块的实现原理与此两个额定功率不同的功率输出模块类似并且能够实现本发明的目的，均在本发明的保护范围之内。
[0032]如图1所示，本实施例的供电电源包括额定功率小的第一功率输出模块101和额定功率大的第二功率输出模块102，第一功率输出模块101输出的电压范围为(Umin，Ubest),第二功率输出模块102输出