열전 냉각 시스템의 고온측 설계 방법

유효 Qc는 실제 Tc와 Th에 따라 달라집니다. Th가 올라가면 ΔT가 커지고 일반적으로 냉각 용량과 COP가 감소합니다. 전류를 높이면 Pin과 Qh도 증가하므로 이미 제한된 고온측을 더 악화시킬 수 있습니다. 부하, 전기 동작점, Qh와 Th를 반복 계산하고 완성 장비의 최악 조건에서 검증합니다.

Qc는 냉각 대상, 유체, 콜드 플레이트 또는 공기에서 냉각측이 흡수하는 열이며 전기 입력이 아닙니다. Pin은 실제 동작 전압과 전류의 곱 V × I이고 전원 정격이나 Imax가 아닙니다. 고온측 총 열량 Qh는 Qc + Pin이므로 방열계는 Qh 기준으로 선정합니다.

정상 발열, 수동 열 유입, 제품 또는 유체 부하와 과도 풀다운 부하를 구분합니다. 예정된 Qc, Tc, Th와 전류에 해당하는 TEC 데이터에서 V와 I를 얻고 Qcmax, ΔTmax 또는 전원 명판을 대신 사용하지 않습니다. 여러 TEC의 Qh와 입구 공기나 냉각수를 가열하는 보조 손실도 합산합니다.

Th,max는 선택한 TEC 동작점에서 허용하는 고온측 온도이고 Tamb,max는 실내가 아니라 방열판에 실제로 들어오는 최고 온도입니다. 계산된 Rθ는 초기 선정 한계이며 보증값이 아닙니다. TIM, 접촉, 확산판, 베이스, 핀, 설치 풍량, 재순환, 노화 및 공차를 온도 예산에 포함합니다.

Qc = 150 W, Pin = 120 W이면 Qh는 약 270 W입니다. 입구 35°C, Th 상한 55°C라면 초기 목표는 0.074°C/W입니다. 대형 강제 공랭, 다른 동작점, 원격 방열 또는 액랭이 필요할 수 있으며 접촉, 팬 정압, 필터, 그릴과 재순환을 실장 상태에서 측정해야 합니다.

열은 작은 TEC 접촉 면적으로 유입되므로 얇은 베이스는 국부 고온점을 만들 수 있습니다. 두께와 열전도율은 확산을 개선하지만 질량과 비용을 늘립니다. 핀 방향, 간격, 높이와 두께를 실제 유량과 압력에 맞추고 다중 TEC에서는 열유속, 베이스 온도 균일성과 장착 압력을 확인합니다. 모든 장비에 공통인 핀 치수는 없습니다.

자유 풍량은 시스템 저항이 거의 없을 때의 값입니다. 방열판, 필터, 그릴, 굴곡과 배기구를 포함한 시스템 곡선과 팬 곡선의 교점이 실제 풍량입니다. 정압, 먼지, 고도, 전압, 소음, 공차와 팬 고장을 검토하고, 이중 팬은 한 팬 고장 시 안전한 디레이팅 상태를 실제로 유지해야 합니다.

유효 주변 온도는 방열판 입구 공기 온도입니다. 흡기와 배기를 거리, 격벽, 덕트 또는 플레넘으로 분리하고 핀 우회 유동과 다른 팬의 간섭을 방지합니다. 최종 커버, 장착 방향과 이격 거리에서 연기 시각화 및 입출구 온도 측정을 수행합니다.

냉각측에서 식히는 매체와 고온측 방열 방식은 서로 다른 개념입니다. 냉각측에서 순환 액체를 냉각하면서 고온측은 공랭할 수 있고, 고체 부하를 냉각하면서 고온측은 액랭할 수도 있습니다. 열밀도, 공간, 소음, 정비, 누설 영향, 방향과 기존 설비에 따라 선택하며 어느 방식도 항상 우수하거나 무정비가 아닙니다.

평탄하고 깨끗한 면에 얇고 연속적인 TIM을 사용합니다. TEC 세라믹에는 균일한 압축력을 적용하고 굽힘, 모서리 또는 점 하중을 피합니다. 강성이 충분한 플레이트와 관리된 체결 순서를 사용하고 배관 하중을 분리합니다. 범용 체결 토크는 없으며 체결재, 플레이트, TIM, 치수와 공급사 지침으로 열 사이클과 공정을 검증합니다.

개방형 벤치는 최종 제품에 없는 차갑고 자유로운 공기를 제공합니다. 인클로저 안 전원과 전자부품은 입구를 가열하고 커버와 벽은 배기를 막습니다. 고온 지역, 고도, 먼지, 막힌 필터, 설치 방향과 노화를 시험하고 실내, 입구, 출구, 베이스 및 Th를 별도로 측정합니다.

정상 냉각측 온도 제어와 고온측 보호는 별도 기능입니다. Th와 팬 상태를 감시하고 액랭에서는 펌프, 유량, 냉각수 온도, 압력 또는 누설을 검토합니다. 고장 시 전류 감소, 안전 디레이팅 또는 정지로 전환하고 센서 단선·단락도 처리합니다. TEC와 팬을 동시에 끌 때의 잔열을 분석하여 후행 송풍, 순환 및 재시작 인터록을 정합니다.

일반적인 실패 원인은 누락된 경계 조건, 시험 조건과 다른 카탈로그 값 사용, 또는 구조 변경 후 재검증 누락입니다.

측정 가능한 냉각 목표, 도면과 운전 상태를 제공해야 TEC, 인터페이스, 열교환기, 제어 및 고장 반응을 하나의 OEM 시스템으로 평가할 수 있습니다.

실제 동작점에서 Qh = Qc + Pin을 기준으로 고온측을 설계합니다. 허용 Rθ는 Th와 최악 입구 조건에서 시작하지만 접촉, 확산, 설치 유량, 재순환, 인클로저, 환경과 보호가 최종 결과를 결정합니다. 정상, 과도, 방향, 먼지, 필터 및 고장을 완성 장비에서 검증해야 합니다.