Влияние смещения нуля БП на элемент Пельтье

В прошлом материале я обнаружил смещение нуля блока питания на уровне 0.213В. Поскольку напряжение на выходе блока питания не опускается до нуля, то возникает мертвая зона регулирования от +0.213В(охлаждение) до -0.213В(нагрев). Но чтобы оценить масштаб этой проблемы нужно исследовать поведение реального модуля, управление которым колеблется в этом районе напряжений.

Ближайший подходящий под это тест, выдача ЛИН в диапазоне от -0.5В до +0.5В и замер протекающего через элемент Пельтье тока. Тут снова мне пришел на помощь SMU Keithley 2450, который как раз заточен на низковольтные и низко-токовые измерения. Тест с ЛИН-ом был проведен дважды, циклически от -0.5В до +0.5В, затем от +0.5В до -0.5В, и потом еще также раз.

Нашему взору открывается следующая картина:

Ее сырой вид не достаточно прозрачен для интерпретации, по этому обработаем ее, отложив по оси “X” напряжение, а по осям “Y” ток и мощность.

Вот тут уже мы начинаем видеть, что хоть и теория гласит, что эквивалент элемента Пельтье, это сопротивление, но в реальности это не совсем так.

Отчетливо видна инерционность и петля гистерезиса, потому-что система не изолирована в условном вакууме и на элементе Пельтье установлены металлические детали имеющие теплоемкость. По этому паразитные термоэлектрические эффекты отображаются в виде петли гистерезиса и инерционности на запуске теста(хвостик в нижнем левом углу).

И хоть нет попадания в точу пересечения 0В;0А, перпетуум мобиле (aka вечный двигатель) я не изобрел, потому-что при малейшей разнице температур модуля, он генерирует ток, а система как я говорил инерционна и теплоемкость не равна нулю. Но этот эффект уйдет, и график пересечет точку 0-0 через некоторое время. Т.к. если остановить изменение напряжения температуры со временем сравняются. Этот-же эффект инерционности так-же вызывает броски тока при резком изменении полярности модуля, потому-что накопленная в металле энергия оказывает противодействие изменению направления теплового потока.

Но вернемся к вопросу мертвой зоны регулирования. Видно что в точках -0.213В и +0.213В мощность потребляемая элементом не превышает 23мВт. А если еще принять во внимание КПД преобразования потребляемой мощности в перекачиваемую, который значительно меньше единицы, то эффект мертвой зоны  будет практически незаметен.

Файл с данными можно скачать тут.

Вывод: вклад ошибки смещения нуля COTEK AE-800-30 в регулирование высокомощьных элементов Криотерм/Экоген DRIFT-0.8 составляет менее 30 мВт, т.е. пренебрежимо мал. И да, реальность снова победила теорию 1:0, по этому всегда имеет смысл измерять, после или совместно с рассчетом.

Добавить комментарий