因?yàn)橐咔榈脑颍汗?jié)后大家多被困在家里一段時(shí)間。但是在這期間小米同學(xué)沒閑著，雷布斯線上發(fā)布了沖擊高端市場(chǎng)的旗艦手機(jī)小米10，雖然我不算小米的粉絲，即使某些高管天天微博搞營(yíng)銷口嗨煩到爆，但是一直對(duì)面相憨厚的技術(shù)人雷布斯頗有好感。今天聊聊發(fā)布會(huì)上的一個(gè)小產(chǎn)品，這名字取得好——冰封散熱背夾。

這個(gè)美女的顏值不錯(cuò)！

產(chǎn)品價(jià)格129，不算便宜，但對(duì)手機(jī)真的發(fā)燒來說應(yīng)該還比較實(shí)用。拋開產(chǎn)品宣傳中利用信息不對(duì)稱的一些夸大其詞，例如和電腦散熱器對(duì)比。我要講的是這個(gè)其實(shí)很常見的散熱產(chǎn)品的核心原理——半導(dǎo)體制冷技術(shù)TEC。那真的是一點(diǎn)也不高大上，一點(diǎn)也不黑科技。

核心就是圖中的制冷晶片，這是利用一個(gè)神奇的效應(yīng)，根據(jù)電流方向決定散熱還是制冷，因?yàn)樾蕟栴}常用于各種小功率溫控場(chǎng)合，如激光器、探測(cè)器和各類便攜設(shè)備制冷等。甚至可以做個(gè)小冰箱。這個(gè)散熱夾明顯不用溫控，只是單向制冷而已，功率也不會(huì)很大。下面挖挖該技術(shù)原理與應(yīng)用：

一、基本原理

賽貝克效應(yīng)與珀?duì)栙N效應(yīng)：

賽貝克效應(yīng)是指同一回路中的兩種金屬分別處于不同溫度時(shí)，會(huì)在回路中產(chǎn)生電流。

珀?duì)栙N效應(yīng)是指同一回路中的兩種金屬連接通電后，兩個(gè)金屬節(jié)點(diǎn)之間出現(xiàn)溫差。

顯然，這二者互為逆向效應(yīng)。熱電偶測(cè)溫原理即源于此。

碲化鉍是目前TEC制冷器中應(yīng)用最多的半導(dǎo)體材料，在實(shí)際應(yīng)用中的結(jié)構(gòu)為多個(gè)PN熱電偶對(duì)組合排列。

二、驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)

TEC的控制使用比較簡(jiǎn)單，給電源就行，當(dāng)然，一般還是需要溫度檢測(cè)回路的。

如果直接供電工作電壓，TEC會(huì)以最大功率工作，不同的功率會(huì)達(dá)到不同的溫差效果。而且和安裝及外部散熱關(guān)系甚大。可以實(shí)現(xiàn)零下數(shù)十度的低溫環(huán)境。

現(xiàn)在有不少成熟的IC控制器可以直接選用，如MAX的MAX8520，采用的是外部PID控制。

國(guó)產(chǎn)SLM的IC采用的是更加集成化的設(shè)計(jì)。

三、應(yīng)用設(shè)計(jì)

TEC制冷器在現(xiàn)在的電子設(shè)備中應(yīng)用非常廣泛，尤其是在小功率的精密溫度控制場(chǎng)合中。主要原因有幾點(diǎn)：

1、靜態(tài)制冷。只需要通電即可，沒有任何移動(dòng)或流動(dòng)物質(zhì)。

2、體積小。對(duì)比于機(jī)械式制冷方式而言，體積優(yōu)勢(shì)非常大。

3、可升溫可降溫。單一器件實(shí)現(xiàn)兩種功能，傳統(tǒng)制冷方式無法比擬。

4、控制精度高。通過熱敏電阻形成反饋控制，精度可以達(dá)到很高。

5、可靠性好。整體結(jié)構(gòu)為固態(tài)基，運(yùn)行時(shí)亦無干擾，運(yùn)行壽命很長(zhǎng)。

TEC的應(yīng)用設(shè)計(jì)中最常見重要的一點(diǎn)是散熱設(shè)計(jì)，直接決定工作效果和使用壽命。一般散熱方式有幾種：

1、 自然對(duì)流。利用空間散熱，最重要的就是通風(fēng)，并避免散熱干擾。

2、 強(qiáng)制對(duì)流。利用風(fēng)扇等，充分考慮氣流方向，盡可能增大散熱面。

3、 液冷。最高效散熱，需要復(fù)雜結(jié)構(gòu)和空間，特殊場(chǎng)合才會(huì)考慮。

安裝方式是決定可靠性的重要一點(diǎn)，常見安裝有幾種：

1、螺釘夾緊固定。用螺釘將TEC和結(jié)構(gòu)體擠壓一起，需要保證接觸面的平整度，有時(shí)需要導(dǎo)熱硅脂，并且嚴(yán)格注意壓力強(qiáng)度。

2、樹脂膠黏結(jié)。這種方式使用簡(jiǎn)單，直接黏結(jié)固化。但是考慮不同物質(zhì)的熱膨脹系數(shù)差異，一般廠家不推薦在較大的TEC上使用，而且在真空中使用時(shí)也得注意避免漏氣。

3、焊接。直接將TEC焊接到結(jié)構(gòu)上，最重要的是避免TEC過熱，有的廠家會(huì)推薦這種方式，直接利用TEC的加熱功能將自身焊接到結(jié)構(gòu)上。同樣因?yàn)榕蛎浵禂?shù)的原因，尺寸較大的應(yīng)用中不建議使用。

TEC的實(shí)際結(jié)構(gòu)：

四、技術(shù)小結(jié)

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，TEC的應(yīng)用設(shè)計(jì)要點(diǎn)是在安裝和使用上。如安裝方式不當(dāng)造成應(yīng)力損壞，安裝不到位導(dǎo)致的散熱問題造成失效，使用環(huán)境的濕度太大，環(huán)境溫度過高等等。我們的產(chǎn)品中經(jīng)常使用TEC，但是依然經(jīng)常被各種偶然失效問題搞得摸不著頭腦，應(yīng)用環(huán)境差異大，安裝生產(chǎn)過程管控難，解決這種問題恐怕只有多試驗(yàn)驗(yàn)證了。

在驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)中最好采取電壓和電流保護(hù)措施避免電應(yīng)力損壞，TEC不算值錢，但是和它溫控相關(guān)的精密設(shè)備實(shí)在傷不起。因此在TEC的應(yīng)用中應(yīng)該多注意，最好咨詢對(duì)應(yīng)廠家確定可靠的設(shè)計(jì)和應(yīng)用工藝流程，目前供應(yīng)廠家主要有大和熱磁、馬洛、菲爾德等。

本文作者：劍奏琴音 硬十獨(dú)家投稿