来源:芯世相
在楼下遛弯的时候突然发现有一个哥们拿了一个小风扇,还时不时往脸上贴。对电子产品比较敏感的我,赶紧仔细观察了一下,发现这个小风扇比之前看到的厚很多。这应该是今年比较火的制冷小风扇,赶紧下单一个,研究一下里面有啥黑科技。
我买的这个包邮50元,云紫色的颜色,三档风速。两个按键一个是调节风速的,另一个是开启关闭制冷功能的。
右侧面有Type-C充电口。
底部这个环,可以旋转90度,用来当做支架立在桌子上。
使用一个热电偶测量环境温度为26.2℃。
打开小风扇和制冷功能,5分钟之后进行测量,发现冷面温度降到了19.2℃,看来还是有点用的。
这时候冷面产生了冷凝水。
拆解:
拆解比较容易,四颗螺丝拿掉即可。手柄位置藏了电路板和18650锂电池。没有看到所谓的黑科技啊。
从正面把罩子和这个金属小圆盖拿掉发现了端倪,这不就是一个半导体制冷片吗?
半导体制冷片,也叫做热电制冷片,我们一般直接叫TEC。TEC的原理是。当有电流流过不同导体组成的回路是,除了产生焦耳热之外,在两个不同导体的接头处,随着电流方向的不同会产生吸热、放热的现象。这是由科学家珀耳帖发现的,因此也叫做珀尔帖效应。
此处还有另外一个效应:在两种不同的导体组成的回路中,如果两个触点的温度不同,将在回路中出现热电流,相应的电动势叫做热电势,热电势的方向取决于温度梯度的方向。这种效应是科学家贝塞克发现的,因此叫做贝塞克效应。
因此,如果使用P型半导体和N型半导体按照上图组成回路并加电压,就可以把冷端的热量搬移到热端。热端加上散热风扇就可以把热量传递到空气中,这也是这个制冷风扇的原理。
其实聪明的你应该可以发现:TEC本身并没有产生冷,只是把热量从一个面搬运到另一个面了。而且还在搬运的过程中产生了一定的焦耳热(因为有电流流过,而且所有串联的PN结有内阻,所以产生了焦耳热),所以TEC并不产生冷,只是冷的搬运工。
我们常见的半导体制冷片是这样的,一般冷端是有字的这一面。
实物图看着更直观。
半导体制冷片的使用非常广泛,很多车载小冰箱就是使用半导体制冷片实现制冷的,比如我几年前买来存放锡膏的小冰箱。另外,激光通讯、激光测距等产品中要保持激光发射或者接收元器件的温度恒定需要使用半导体制冷片来进行恒温控制。在医疗设备里也经常用到半导体制冷片实现各种恒温与温控。
我们做硬件设计时,经常会与一个参数打交道,这个参数就是温漂,运算放大器的温漂、陀螺仪的温漂、ADC的温漂。所以在一些需要高精度测量的场合,也会使用半导体制冷片让这一类电路工作在恒温状态下。
回到制冷小风扇拆解。
这是小风扇用的直流电机。
控制板非常简单,6pin的Typec连接器进来之后,通过一个LTH7给锂电池充电。直流电机是和TEC都是使用NMOS管来驱动。中间SOP-8的芯片算是这个制冷小风扇的主控芯片,实现两个按键检测、两路PWM输出、两个LED驱动的功能。
板子的背面是两个轻触按键和两个LED指示灯。
这是TEC热面的散热片,热量传导到这个散热片上之后,由风扇带动快速流过的空气为这个散热片降温。
制冷小风扇全家福。
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