专利名称：变电流半导体制冷器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种半导体制冷器的控制器，特别涉及一种采用半导体制冷器制 冷(或制热)的冰箱、饮水机、空调等器具用的变电流半导体制冷器。
背景技术：
半导体制冷是利用热电效应实现制冷的一种制冷方法，这种制冷方法没有机械传 动部件，工作无噪声，不需要制冷工质，设备体积小，重量轻，广泛应用于各种制冷(热)器具 或者需要制冷(热)转换使用的场所。半导体制冷器件的工作原理是基于帕尔帖原理，即利 用当两种不同的导体((P型和η型))组成的电路且通有直流电时，在接头处除焦耳热以外 还会释放出某种其它的热量，而另一个接头处则吸收热量，且帕尔帖效应所引起的这种现 象是可逆的，改变电流方向时，放热和吸热的接头也随之改变，吸收和放出的热量与电流强 度I成正比，且与两种导体(P、η型)的性质及相应接头的温度T有关，即af 一 P型电偶臂的温差电动势率；A — η型电偶臂的温差电动势率 一 工作电流；Τ—相应接头上的绝对温度其能效比ε与电偶臂的温差ΔΓ，工作电流I’电偶臂的总电阻和电偶臂的总热 导〃等有关，即
β·= _±_
I2R+ I(Gp-Ofi)ATΔΓ—电偶臂的温差j 一电偶臂的总电阻；尤一电偶臂的总热导由于半导体制冷(热)的能效比与运行电流和冷热端温差有很大的关系，在运行时 存在最佳的运行电流。目前在产品设计时一般根据标准工况来确定一个固定的运行电流 值，但在用户使用过程中，半导体制冷器工况变化较大，固定电流大多偏离运行最佳电流，因此，半导体制冷器能效比较低。
发明内容本实用新型的目的是提供一种变电流半导体制冷器，可根据半导体制冷器冷热端 的温度自动调节其运行电流，使半导体制冷器始终处于最佳工作状态。为达到上述目的，本实用新型的一种方案是这样实现的，其是一种变电流半导体 制冷器，其特征在于包括半导体制冷芯片、半导体制冷芯片热端散热器、半导体制冷芯片 冷端散热器、采集半导体制冷芯片热端温度T2及半导体制冷芯片冷端温度Tl的温度采集 器；还包括控制半导体制冷芯片工作的可调恒流源及接收温度采集器输出的信号并调整可 调恒流源的输出电流I的微处理器。[0012]本实用新型的另一种方案是这样实现的，其是一种变电流半导体制冷器，其特征 在于包括半导体制冷芯片、半导体制冷芯片热端散热器、半导体制冷芯片冷端散热器、采 集半导体制冷芯片热端温度T2、半导体制冷芯片冷端温度Tl、用冷、热部位温度T3的温度 采集器；还包括控制半导体制冷芯片工作的可调恒流源及接收温度采集器输出的信号并调 整可调恒流源的输出电流I的微处理器。所述的微处理器包括微处理芯片、第一电阻及第一电容；第一电阻与第一电容串 联后一端接直流电源，另一端接地，其串联点接微处理芯片的4脚；微处理芯片的型号为 SN8P2711，其6脚接所述可调恒流源的输入端，其1脚接直流电源，其14脚接地，其9脚接 温度采集器的冷端温度的输出端，其10脚接温度采集器的热端温度的输出端。所述的温度采集器包括感应冷端温度Tl的第一热敏电阻、感应热端温度T2的第 二热敏电阻、第二电容、第三电容、第三电阻及第四电阻；第三电阻与第二电容并联后再与 第一热敏电阻串联，其串联点接所述微处理器的9脚；第四电阻与第三电容并联后再与第 二热敏电阻串联，其串联点接所述微处理器的10脚；两串联电路再并联，并联后的电路一 端接直流电源，另一端接地。所述的温度采集器还包括感应用冷、热部位温度T3的第三热敏电阻、第五电 容及第六电阻，第五电容与第六电阻并联后再与第三热敏电阻串联，该串联电路的一端接 直流电源，另一端接地，其串联点接所述微处理器的11脚。所述的可调恒流源包括第二电阻、第五电阻、第四电容及放大三极管，第二电阻的 一端接所述微处理器的6脚，另一端接放大三极管的基极及第四电容的一端，第四电容的 另一端接地及第五电阻的一端，第五电阻的另一端接放大三极管的发射极，放大三极管的 集电极接半导体制冷芯片的输入端。本实用新型与现有技术相比，具有如下优点(1)半导体制冷芯片运行电流可变，使工作电流始终处于最佳运行状态，因而具有 明显的节能效果。(2)通过调整运行电流，也可以使半导体制冷芯片在最大制冷量状态下工作，降温 速度快。(3)本实用新型结构简单，成本低廉。
图1是本实用新型实施例一的原理框图；图2是图1的电路原理图；图3是本实用新型实施例二的原理框图；图4是图3的电路原理图。
具体实施方式
下面将结合附图和实施例对本实用新型做具体的详述实施例一如图1所示，其是一种两温度反馈型变电流半导体制冷器，本实用新型的特点是 包括半导体制冷芯片4、半导体制冷芯片热端散热器5、半导体制冷芯片冷端散热器6、采集半导体制冷芯片热端温度T2及半导体制冷芯片冷端温度Tl的温度采集器2 ；还包括控制 半导体制冷芯片工作的可调恒流源3及接收温度采集器输出的信号并调整可调恒流源的 输出电流I的微处理器1。工作时，外部电源通过可调恒流源为半导体制冷芯片4提供直流电，半导体制冷 芯片在直流电的作用下产生帕尔帖效应，半导体制冷芯片的一端产生热量，通过半导体制 冷芯片热端散热器5进行散热，另一端产生冷量，通过半导体制冷芯片冷端散热器6进行吸 热，为用冷或热部位提供热量或冷量。微处理器1根据冷端温度Tl和热端温度T2输出电 压U,调整可调恒流源的输出电流I，从而调整半导体制冷芯片制冷量，形成一个闭环控制 过程。如图2所示，微处理器1包括微处理芯片U1、第一电阻Rl及第一电容Cl ；第一电 阻与第一电容串联后一端接直流电源，另一端接地，其串联点接微处理芯片的4脚；微处理 芯片的型号为SN8P2711，其6脚接所述可调恒流源3的输入端，其1脚接直流电源，其14脚 接地，其9脚接温度采集器2的冷端温度的输出端，其10脚接温度采集器2的热端温度的 输出端。温度采集器2包括感应冷端温度Tl的第一热敏电阻HR1、感应热端温度T2的第二 热敏电阻HR2、第二电容C2、第三电容C3、第三电阻R3及第四电阻R4 ；第三电阻与第二电容 并联后再与第一热敏电阻串联，其串联点接所述微处理器1的9脚；第四电阻与第三电容并 联后再与第二热敏电阻串联，其串联点接所述微处理器1的10脚；两串联电路再并联，并联 后的电路一端接直流电源，另一端接地。可调恒流源3包括第二电阻R2、第五电阻R5、第四 电容C4及放大三极管Ql，第二电阻的一端接所述微处理器1的6脚，另一端接放大三极管 的基极及第四电容的一端，第四电容的另一端接地及第五电阻的一端，第五电阻的另一端 接放大三极管的发射极，放大三极管的集电极接半导体制冷芯片4的输入端。工作时，第一热敏电阻HRl及第二热敏电阻HR2分别采集上述的半导体制冷芯片 4的冷端温度Tl、及热端温度T2，微处理器Ul利用两路ADC采集Tl、T2，微处理器根据Tl 和T2不同的值从6脚输出不同占空比的PWM信号，该PWM信号将控制由第二电阻R2、第五 电阻R5、第四电容C4和放大三极管Ql组成的可调恒流源，PWM不同的占空比对应着可调恒 流源不同的输出电流I，其中，第二电阻R2、第四电容C4起到滤波整流的作用，放大三极管 Ql为大功率功放器件，起到电流放大的作用，第五电阻R5确定放大三极管Ql的静态工作电 流。实施例二如图3所示，其是一种变电流半导体制冷器，本实用新型的特点是包括半导体制 冷芯片4、半导体制冷芯片热端散热器5、半导体制冷芯片冷端散热器6、采集半导体制冷芯 片热端温度T2、半导体制冷芯片冷端温度Tl、用冷或热部位温度T3的温度采集器2 ；还包 括控制半导体制冷片工作的可调恒流源3及接收温度采集器输出的信号并调整可调恒流 源的输出电流I的微处理器1。工作时，外部电源通过可调恒流源为半导体制冷芯片4提供直流电，半导体制冷 芯片在直流电的作用下产生帕尔帖效应，半导体制冷芯片的一端产生热量，通过半导体制 冷芯片热端散热器5进行散热，另一端产生冷量，通过半导体制冷芯片冷端散热器6进行 吸热，为用冷或热部位提供热量或冷量。微处理器1根据冷端温度Tl、热端温度T2及用冷 或热部位温度T3输出电压U，调整可调恒流源的输出电流I，从而调整半导体制冷芯片制冷量，形成一个闭环控制过程。如图4所示，微处理器1包括微处理芯片U1、第一电阻Rl及第一电容Cl ；第一电 阻与第一电容串联后一端接直流电源，另一端接地，其串联点接微处理芯片的4脚；微处理 芯片的型号为SN8P2711，其6脚接所述可调恒流源3的输入端，其1脚接直流电源，其14脚 接地，其9脚接温度采集器2的冷端温度的输出端，其10脚接温度采集器2的热端温度的 输出端，其11脚接温度采集器2的用冷或热部位温度的输出端。温度采集器2包括感应冷 端温度Tl的第一热敏电阻HR1、感应冷端温度Tl的第二热敏电阻HR2、感应用冷或热部位 温度T3的第三热敏电阻HR3、第二电容C2、第三电容C3、第五电容C5、第三电阻R3、第四电 阻R4、第六电阻R6;第三电阻与第二电容并联后再与第一热敏电阻串联，其串联点接所述 微处理器1的9脚；第四电阻与第三电容并联后再与第二热敏电阻串联，其串联点接所述微 处理器1的10脚；第六电阻与第五电容并联后再与第三热敏电阻串联，其串联点接所述微 处理器1的11脚，三个串联电路再并联，并联后的电路一端接直流电源，另一端接地。可调 恒流源3包括第二电阻R2、第五电阻R5、第四电容C4及放大三极管Q1，第二电阻的一端接 所述微处理器1的6脚，另一端接放大三极管的基极及第四电容的一端，第四电容的另一端 接地及第五电阻的一端，第五电阻的另一端接放大三极管的发射极，放大三极管的集电极 接半导体制冷芯片4的输入端。工作时，第一热敏电阻HR1、第二热敏电阻HR2、第三热敏电阻HR3分别采集上述的 半导体制冷芯片4的冷端温度Tl、热端温度T2以及用冷或热部位温度T3，微处理器Ul利用 三路々0(采集1132、13，微处理器根据1132、T3不同的值从6脚输出不同占空比的PWM 信号，该PWM信号将控制由第二电阻R2、第五电阻R5、第四电容C4和放大三极管Ql组成的 可调恒流源，PWM不同的占空比对应着可调恒流源不同的输出电流I，其中，第二电阻R2、第 四电容C4起到滤波整流的作用，放大三极管Ql为大功率功放器件，起到电流放大的作用， 第五电阻R5确定放大三极管Ql的静态工作电流。
权利要求1.一种变电流半导体制冷器，其特征在于包括半导体制冷芯片(4)、半导体制冷芯片 热端散热器(5)、半导体制冷芯片冷端散热器(6)、采集半导体制冷芯片热端温度T2及半导 体制冷芯片冷端温度Tl的温度采集器(2)；还包括控制半导体制冷芯片工作的可调恒流源 (3)及接收温度采集器输出的信号并调整可调恒流源的输出电流I的微处理器(1)。
2.一种变电流半导体制冷器，其特征在于包括半导体制冷芯片(4)、半导体制冷芯片 热端散热器(5)、半导体制冷芯片冷端散热器(6)、采集半导体制冷芯片热端温度T2、半导 体制冷芯片冷端温度Tl、用冷、热部位温度T3的温度采集器(2);还包括控制半导体制冷芯 片工作的可调恒流源(3)及接收温度采集器输出的信号并调整可调恒流源的输出电流I的 微处理器(1)。
3.根据权利要求1或2所述的变电流半导体制冷器，其特征在于所述的微处理器(1) 包括微处理芯片(U1)、第一电阻(Rl)及第一电容(Cl);第一电阻与第一电容串联后一端接 直流电源，另一端接地，其串联点接微处理芯片的4脚；微处理芯片的型号为SN8P2711，其6 脚接所述可调恒流源(3)的输入端，其1脚接直流电源，其14脚接地，其9脚接温度采集器 (2)的冷端温度的输出端，其10脚接温度采集器的热端温度的输出端。
4.根据权利要求1或2所述的变电流半导体制冷器，其特征在于所述的温度采集器(2)包括感应冷端温度Tl的第一热敏电阻(HR1)、感应热端温度T2的第二热敏电阻(HR2)、 第二电容(C2)、第三电容(C3)、第三电阻(R3)及第四电阻(R4)；第三电阻与第二电容并联 后再与第一热敏电阻串联，其串联点接所述微处理器(1)的9脚；第四电阻与第三电容并联 后再与第二热敏电阻串联，其串联点接所述微处理器的10脚；两串联电路再并联，并联后 的电路一端接直流电源，另一端接地。
5.根据权利要求4所述的变电流半导体制冷器，其特征在于所述的温度采集器(2)还 包括感应用冷、热部位温度T3的第三热敏电阻(HR3)、第五电容(C5)及第六电阻(R6)，第五 电容与第六电阻并联后再与第三热敏电阻串联，该串联电路的一端接直流电源，另一端接 地，其串联点接所述微处理器(1)的11脚。
6.根据权利要求1或2所述的变电流半导体制冷器，其特征在于所述的可调恒流源(3)包括第二电阻(R2)、第五电阻(R5)、第四电容(C4)及放大三极管(Q1)，第二电阻的一端 接所述微处理器(1)的6脚，另一端接放大三极管的基极及第四电容的一端，第四电容的另 一端接地及第五电阻的一端，第五电阻的另一端接放大三极管的发射极，放大三极管的集 电极接半导体制冷芯片(4)的输入端。
专利摘要本实用新型涉及一种变电流半导体制冷器，特点是包括半导体制冷芯片、半导体制冷芯片热端散热器、半导体制冷芯片冷端散热器、采集半导体制冷芯片热端温度T2及半导体制冷芯片冷端温度T1的温度采集器；还包括控制半导体制冷芯片工作的可调恒流源及接收温度采集器输出的信号并调整可调恒流源的输出电流I的微处理器。其优点为，半导体制冷芯片运行电流可变，使工作电流始终处于最佳运行状态，具有明显的节能效果；通过调整运行电流，也可以使半导体制冷芯片在最大制冷量状态下工作，降温速度快；其结构简单，成本低廉。
文档编号F25B49/00GK201926226SQ20112001582
公开日2011年8月10日 申请日期2011年1月19日 优先权日2011年1月19日
发明者傅仁毅, 吴治将, 孔庆安, 徐言生, 殷少有, 蔡泽凡, 邹时智, 金波 申请人:顺德职业技术学院