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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Refrigeradores semicondutores Peltier. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Eletricidade para iniciantes A operação de componentes eletrônicos modernos de alto desempenho que formam a base dos computadores é acompanhada por significativa dissipação de calor, especialmente nos modos de overclock. A operação eficiente de tais componentes requer meios de resfriamento apropriados. Como regra, esses meios são radiadores e ventiladores tradicionais. Seus parâmetros estão melhorando constantemente, no entanto, meios de resfriamento como os refrigeradores de semicondutores Peltier apareceram e se tornaram populares no mercado de computadores. Nos anos 60 e 70, a indústria da URSS tentou produzir refrigeradores domésticos de pequeno porte Peltier. Porém, a imperfeição das tecnologias existentes, a baixa eficiência e os altos preços não permitiam que tais aparelhos saíssem dos laboratórios naquela época. Devido às suas propriedades térmicas e de desempenho únicas, os módulos Peltier produzidos atualmente permitem atingir o nível necessário de resfriamento dos elementos do computador sem grandes custos financeiros. projeto. O efeito Peltier é mais fortemente observado no caso de semicondutores do tipo p e n. Dependendo da direção da corrente elétrica, a energia é absorvida ou liberada através do contato de semicondutores de diferentes tipos de junções pn e np devido à recombinação de cargas (Fig. 1).
A combinação de um grande número de pares de semicondutores do tipo p e n permite criar elementos de resfriamento - módulos Peltier de potência relativamente alta. A estrutura desse módulo é mostrada na Figura 2.
Como resultado da passagem de uma corrente elétrica de uma determinada polaridade, forma-se uma diferença de temperatura entre os radiadores do módulo Peltier: um radiador funciona como uma geladeira, o outro radiador aquece e serve para remover o calor. A aparência de um módulo Peltier típico é mostrada na Fig.3.
Um módulo típico fornece uma diferença significativa de temperatura, que é de várias dezenas de graus. Para aumentar a diferença de temperatura, é possível a conexão em cascata dos módulos (Fig. 4). Os dispositivos de resfriamento baseados em módulos Peltier são geralmente chamados de resfriadores Peltier ativos ou resfriadores Peltier.
De grande importância é o poder do módulo Peltier, que depende de seu tamanho. O módulo de baixa potência não fornece o resfriamento necessário do elemento eletrônico protegido (por exemplo, um processador). Ao mesmo tempo, um módulo com muita potência pode resfriar o elemento até o nível de condensação de umidade do ar, o que é perigoso para os circuitos eletrônicos (pode levar a curtos-circuitos no circuito). Deve-se notar que os módulos Peltier emitem uma quantidade relativamente grande de calor durante sua operação. Por esse motivo, é necessário usar não apenas um ventilador potente como parte do cooler, mas também medidas para reduzir a temperatura dentro do gabinete do computador para evitar o superaquecimento de outros componentes do computador. A Figura 5 mostra a aparência de um cooler ativo, que inclui um módulo semicondutor Peltier.
Características de operação Os módulos Peltier são os seguintes: 1) A liberação de grande quantidade de calor requer a presença de um dissipador de calor e ventilador apropriados no cooler. Os módulos Peltier têm uma eficiência relativamente baixa e, portanto, são fontes poderosas de calor. Além disso, esses módulos são uma poderosa carga adicional para a fonte de alimentação. A potência da fonte de alimentação do computador deve ser aumentada para 250 watts. E isso leva à necessidade de dividir a fonte de alimentação em vários blocos. 2) Em caso de falha, o módulo Peltier isola o elemento resfriado do radiador resfriador. Isso leva a uma rápida violação do regime térmico do elemento protegido e sua falha devido ao superaquecimento. 3) As baixas temperaturas que ocorrem durante o funcionamento dos refrigeradores Peltier com excesso de potência contribuem para a condensação da umidade do ar. A Tabela 1 mostra a temperatura de condensação de umidade em diferentes umidade do ar e temperatura ambiente. Tabela 1
Observe que com 70% de umidade, basta reduzir a temperatura dentro do gabinete em apenas 6 °, pois a condensação da umidade começa. Portanto, é necessário determinar com precisão a potência dos refrigeradores Peltier para evitar o perigo de condensação. 4) Os processadores modernos fornecem uma redução no consumo de energia dependendo da carga (isso também é fornecido pelos padrões de economia de energia). Mas isso não funciona bem com resfriadores Peltier projetados para operação contínua. Os controles do refrigerador devem ser inseridos, caso contrário, eles não podem ser usados. Houve relatos de experimentos sobre a incorporação de módulos Peltier em miniatura diretamente nos chips do processador. Esta solução ajuda a reduzir a resistência térmica do processador e permite aumentar sua frequência de operação.
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