Wnętrze uszkodzonego modułu Peltiera

Tego typu uszkodzenia widziałem w modułach, które były okresowo zasilane zbyt wysokim napięciem a tym samym prądem pracy. Degradacja postępuje podobnie jak w półprzewodnikowym złączu laserowym. Stos termoogniwa to połączone szeregowo złącza p-n zbudowane z Te-Bi.
Koledzy, którzy zajmowali się wyświetlaczami VFD, wiedzą jak wygląda intensywność żarzenia wzdłuż długiego włókna przy zasilaniu stałonapięciowym. Nie jest ono równe. Tu mamy podobny przypadek, część z słupków jest poddawana większym naprężeniom termicznym i to ma znaczenie.
Silikon, który jest używany do uplastycznienia, nie jest na bazie octanu. Ogniwo z doświadczenia można schłodzić do -40°C po jednej stronie, pod warunkiem że druga potrafi odebrać tyle ciepła. Można to osiągnąć w oparciu o dużą kolumnę z hot-pipe czyli rurkami cieplnymi.
Dla ogniw termoelektrycznych bardzo niebezpieczny jest nierównomierny rozkład temperatur, czyli np. za mały radiator albo niewłaściwa, byle jaka pasta marki "g.lit". Do montażu należy podchodzić jak do dużego monokryształu rdzenia w GPU. Obciążenia mają być równe a pasta poprawnie rozłożona, bez pustek.

TechEkspert napisał:

Z jakim największym (o największej mocy przenoszonej) modułem pracowałeś?

Jeżeli nie muszę, nie stosuję modułów innych od typowych czyli 40x40 mm. Zdecydowanie lepiej jest zrobić układ na dwóch jak jednym i nie przekraczać 80% parametrów granicznych. Nie potrafię powiedzieć na jakim maksymalnie pojedynczym module pracowałem, powyżej 10 A. To nie jest żaden problem, tranzystory i dławiki są dokładnie takie same jak w przetwornicach CPU/GPU PC czy laptopów. Od praktycznej strony lepiej jest naprawić uszkodzone klucze jak rozbierać i ponownie składać mechanikę związaną z termoogniwami.
Pewien czas temu robiłem "piec" czyli urządzenie kalibracyjne do wzorcowania, tak wzorcowania a nie kalibracji, czujników temperatury. Weszło tam sumarycznie 18 modułów 12706 i 12708. Chłodzenie w oparciu o wymiennik zasilany powietrzem choćby z powodu przenośności. Sterowanie nie jest specjalnie problemem. Zdecydowanie polecam STM32 nawet w wersji F10x lub coś podobnego. Tak by w jednym układzie był zaimplementowany układ regulacji i czterokwadrantowa przetwornica. Na zewnątrz oprócz driverów i kluczy może być konieczny zewnętrzny przetwornik A/C o lepszych parametrach jak to co w środku mikrokontrolera. Ale to zależy od tego, czego wymagamy pod względem stabilizacji temperatury.

TechEkspert napisał:

Widziałem moduły o większych prądach i powierzchniach, ale także moduły w postaci stosu coraz mniejszych modułów przekazujących sobie wzajemnie ciepło, tylko że każdy następny musiał sobie poradzić z mocą strat poprzedzających modułów.

Tego typu rozwiązania są stosowane do chłodzenia matryc pracujących w podczerwieni. W tym przypadku problemem jest szronienie optyki i trzeba się nieco postarać by zminimalizować to niekorzystne zjawisko. Nie jest to super trudne ale trzeba o tym pamiętać.
Samodzielne składanie stosu to dosyć kiepski pomysł. Nie będzie to to samo. Dobrze przemyślany dwuwarstwowy układ jak najbardziej, 3 warstwy już raczej nie.

Wiele problemów z termoogniwami wynika z intuicyjnego projektowania mechaniki wokół czyli np. wymienników ciepła. Skutek jest taki jak w temacie przewodnim. Częstym błędem, wręcz babolem jest utożsamianie temperatury mierzonej na radiatorze, bez względu na stronę, z tą jaka jest w termoogniwie.