CN102656533B - 帕尔贴元件的冷却控制电路 - Google Patents

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Abstract

一种利用简单结构精确地控制少量元件的帕尔贴元件冷却控制电路。第一和第二放大电路(2，3)连接在检测帕尔贴元件(1)电流的电流检测电阻(R1)和电流控制电路(IC)之间，电流控制电路(IC)基于与该电流成正比的电压执行对帕尔贴元件(1)的电流控制。决定第一放大电路放大率的两个电阻中的一个包括热敏电阻。当环境温度等于或大于预定的温度，第二放大电路(3)的输出电压提供给电流控制电路(IC)以控制帕尔贴元件(1)的电流使其保持恒定。当环境温度低于预定的温度，第一放大电路(2)的输出电压提供到该电流控制电路(IC)以根据温度特性控制帕尔贴元件(1)的电流。

Description

帕尔贴元件的冷却控制电路
技术领域
本发明涉及一种用于帕尔贴元件的冷却控制电路。 
背景技术
现有技术中，日本专利公开第2006-26629号描述了一种控制帕尔贴元件的冷却以从空气水分中产生冷凝水。 
日本专利公开第2006-26629号中，帕尔贴元件的冷却控制成适当冷却放电电极以及空气中的水分。这就在放电电极上产生了冷凝水。高电压施加在该以这种方式产生的冷凝水上，以进行静电雾化。这就产生了具有自由基(radical)的纳米尺寸带电微水滴。 
帕尔贴元件的冷却控制通常通过执行恒压控制来进行。然而，当仅有很少的帕尔贴元件时，产生的电压是很小的。由此，将帕尔贴模块连接到其它电路的引线和连接器影响并抑制了精确控制。此外，帕尔贴元件的冷却控制必须根据环境温度来进行。然而，这种控制造成了电路的复杂化。 
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用简单结构根据环境温度来精确控制少量帕尔贴元件的帕尔贴元件冷却控制电路。 
本发明的一个方面，是一种帕尔贴元件的冷却控制电路。该冷却控制电路包括电流检测电阻、第一放大电路、第二放大电路和电流控制电路。电流检测电阻用于检测流到帕尔贴元件的电流，包括第一端子和第二端子，所述第一端子连接到帕尔贴元件。第一放大电路包括第一运算放大器、第一电阻和第二电阻。第一运算放大器包括连接到电流检测电阻的第一端子的非倒相输入端子，倒相输入端子和输出端子。第一电阻包括热敏电阻并且连接在第一运算放大器的倒相输入端子和第一放大器的输出端子之间。第二电阻连接在电流检测电阻的第二端子和第一运算放大器的倒相输入端子之间。第二放大电路包括第二运算放大器、第三电阻和第四电阻。第二运算放大器包括连接到电流检测电阻的第一端子的非倒相输入端子，倒相输入端子和输出端子。第三电阻连接在第二 运算放大器的倒相输入端子和第二放大器的输出端子之间。第四电阻连接在电流检测电阻的第二端子和第二运算放大器的倒相输入端子之间。当环境温度大于或等于预定的温度时，电流控制电路接收第二放大电路的输出电压，并基于第二放大电路的输出电压控制流到帕尔贴元件的电流，以使电流恒定；当环境温度低于预定温度时，接收与热敏电阻温度特性相对应的第一放大电路的输出电压，并基于第一放大电路的输出电压控制流到帕尔贴元件的电流。 
附图说明
图1为根据本发明一个实施例的帕尔贴元件的冷却控制电路的电路示意图； 
图2为示出当在图1中控制帕尔贴元件的冷却时环境温度和电流之间的关系图； 
图3为示出图1中冷却控制电路的热敏电阻的温度特性图；以及 
图4为示出利用根据本发明一个实施例的帕尔贴元件的冷却控制电路的静电雾化装置的示意图。 
具体实施方式
下面将参照附图描述本发明。 
图4为示出静电雾化装置的示意图，其利用根据本发明一个实施例的帕尔贴元件的冷却控制电路10。帕尔贴元件1包括P型半导体1a、N型半导体1b，电连接部1c以及散热导体1d。电连接部1c连接P型半导体1a和N型半导体1b的吸热表面。散热导体1d由导电材料形成并连接至P型半导体1a和N型半导体1b的散热表面。引线1e连接到各散热导体1d。 
放电电极5形成在电连接部1c上背向(facing away)所述吸热表面的一侧。 
两个散热导体1d均有一个基端部。由绝缘材料形成的管状壳体6包括由底壁6a封闭的基端。各散热导体1d的基端部插入穿过孔6b，该孔6b延伸贯穿底壁6a，以使两个散热导体1d连接到壳体6，且放电电极5容纳在该壳体6中。 
具有封闭基端的管状壳体6包括一个开口末端。与该放电电极5相对的对置电极7被支撑在壳体6的末端的开口部。对置电极7为环状且接地。放电孔15延伸穿过该对置电极7的中央部。 
帕尔贴元件1的两个散热导体1d电连接到包括引线1e的电流路径。电流路径连接到冷却控制电路10和将高压施加到放电电极5的高压施加单元11。 冷却控制电路10包括直流电源12(图1)。 
冷却控制电路10控制帕尔贴元件1的冷却并使位于吸热侧的电连接部1c和放电电极5冷却。当以这种方式冷却放电电极5时，空气中的水分也被冷却。这就在放电电极5上产生了冷凝水。该产生的冷凝水为放电电极5供水。热量从散热导体1d散掉。 
在放电电极5上产生冷凝水的状态下，当高压施加单元11施加高压到放电电极5时，在放电电极5上生成的冷凝水发生静电雾化现象。这会产生大量的包括自由基的纳米尺寸的带电微水滴(charged fine water droplets)。 
在本发明的一个实施例中，冷却控制电路10的电流控制电路IC基于电压执行对帕尔贴元件1的冷却控制，其中该电压与流经帕尔贴元件1的电流成正比。参照图2，冷却控制包括当环境温度大于或等于预定的温度时进行恒定电流控制。冷却控制还包括当环境温度低于预定温度时随环境温度降低而执行降低电流的电流控制。 
图1为根据本发明一个实施例的冷却控制电路10的示意电路图。冷却控制电路10如图2所示根据环境温度执行控制。 
冷却控制电路10包括电流检测电阻R1和电流控制电路IC。电流检测电阻R1检测流过帕尔贴元件1的电流。电流控制电路，基于与流过帕尔贴元件1的电流成正比的电压，对帕尔贴元件1进行电流控制。冷却控制电路10还包括第一和第二放大电路2和3，第一和第二放大电路2、3连接在电流检测电阻R1和电流控制电路IC之间。 
第一放大电路2包括运算放大器OP1和两个电阻R2、R3，两个电阻R2、R3串联在电阻R1的第一端子和运算放大器OP1的输出端子之间。这两个电阻R2和R3决定运算放大器OP1的放大率。两个电阻R2和R3中的电阻R2是热敏电阻4。热敏电阻4具有连接到运算放大器OP1的倒相输入端子的第一端(电阻R2和R3之间的节点)和连接到运算放大器OP1的输出端子的第二端。运算放大器OP1具有连接到电阻R1的第二端子和相应的帕尔贴元件1的散热导体1d的非倒相输入端子。 
第二放大电路3包括运算放大器OP2和两个电阻R4、R5，两个电阻R4、R5串联在电阻R1的第一端子和运算放大器OP2的输出端子之间。这两个电阻R4和R5决定运算放大器OP2的放大率。在两个电阻R4和R5中，电阻R4具有连接到运算放大器OP2的倒相输入端子的第一端(电阻R4和R5之间的节点)和连接到运算放大器OP2的输出端子的第二端。运算放大器OP2具有连接到电阻R1的第二端子和相应的帕尔贴元件1的散热导体1d的非倒相输入端子。 
极。第二放大电路3的运算放大器OP2的输出端子连接到第二二极管9的阳极。第一和第二二极管8和9各自具有连接到电流控制电路IC的阴极。第一和第二放大电路2和3配置成，使得将第一和第二放大电路2和3的输出电压中较大的一个电压输入到电流控制电路IC。 
形成第一放大电路2中的电阻R2的热敏电阻4，用来检测环境温度。更具体地说，在本实施例中，热敏电阻4检测静电雾化装置所置区域的环境温度。优选的是，热敏电阻4设置在受温度上升影响最小的一个位置处。热敏电阻4具有图3中的温度和电阻关系所示出的温度特性。 
电流检测电阻R1检测流至帕尔贴元件1的电流。第一放大电路2根据由与热敏电阻4的温度特性相对应的电阻值和电阻R3的电阻值决定的放大率，来放大与检测出的电流成正比的电压。放大后的电压经由第一二极管8提供给电流控制电路IC。此外，第二放大电路3根据由电阻R4和R5的电阻值决定的放大率来放大与检测出的电流成正比的电压。该放大后的电压经由第二二极管9提供给电流控制电路IC。 
在本发明的一个实施例中，第一和第二放大电路2和3的放大率(R2到R5的值)被设置成使得当环境温度大于或等于预定的温度时，第二放大电路3的输出电压变得比第一放大电路2的输出电压更大，并且，当环境温度低于预定的温度时，第一放大电路2的输出电压大于第二放大电路3的输出电压。因此，根据环境温度自动选择第一和第二放大电路2和3的输出电压。因此，进行帕尔贴元件1的冷却控制的结构简单且没有利用微机。 
根据本发明的一个实施例的冷却控制电路10，当环境温度大于或等于预定的温度时，电流控制电路IC接收第二放大电路3的输出电压并控制提供到帕尔贴元件1的电流使其恒定。当环境温度低于预定的温度，电流控制电路IC接收第一放大电路2的输出电压，并根据如图3所示的热敏电阻4的温度特性控制提供到帕尔贴元件1的电流。 
当环境温度大于或等于预定的温度时，帕尔贴元件1利用第二放大电路3的输出电压进行恒电流控制。因此，当环境温度大于或等于预定温度时，电流不会随着温度的升高而增加。这延长了帕尔贴元件1在高温下的寿命。 
当温度低于预定的温度，帕尔贴元件1利用第一放大电路2的输出电压进行电流控制，该输出电压基于如图3所示的热敏电阻4的温度特性。因此，当环境温度很低并低于预定温度时，控制帕尔贴元件1使电流随环境温度的降低而减小。帕尔贴元件1不会低到使冷凝水结冰，冷凝水以令人满意的方式产生。这使静电雾化稳定。 
图3中，通过选择热敏电阻的B特性来实现用于进行电流控制的热敏电阻4的温度特性的梯度，当环境温度低于预定的温度时，该温度特性的梯度使电流随环境温度降低而减小。 
帕尔贴元件1不限于在图4中所示的实施方式。例如，可串联连接多个帕尔贴元件，帕尔贴元件各自包括P型半导体1a和N型半导体1b。 
从连接到帕尔贴元件1吸热表面的电连接部1c突出的放电电极5，可由与电连接部1c独立的放电电极替代使用。在这种情况下，放电电极的基端部连接到电连接部1c。 
本发明可应用于不包括对置电极的静电雾化装置。 

Claims (6)

1.一种帕尔贴元件的冷却控制电路，所述冷却控制电路包括：
电流检测电阻，用于检测流到所述帕尔贴元件的电流并包括第一端子和第二端子，所述第一端子连接到所述帕尔贴元件；
第一放大电路，其具有：
第一运算放大器，具有非倒相输入端子、倒相输入端子和输出端子，所述非倒相输入端子连接到所述电流检测电阻的第一端子；
第一电阻，其包括热敏电阻并且连接在所述第一运算放大器的倒相输入端子和所述第一放大器的输出端子之间；以及
第二电阻，其连接在所述电流检测电阻的第二端子和所述第一运算放大器的倒相输入端子之间；
第二放大电路，其具有：
第二运算放大器，具有非倒相输入端子、倒相输入端子和输出端子，所述非倒相输入端子连接到所述电流检测电阻的第一端子；
第三电阻，连接在所述第二运算放大器的倒相输入端子和第二放大器的输出端子之间；以及
第四电阻，连接在所述电流检测电阻的第二端子和所述第二运算放大器的倒相输入端子之间；以及
电流控制电路，其当环境温度大于或等于预定温度时，接收所述第二放大电路的输出电压，并基于所述第二放大电路的输出电压控制流到所述帕尔贴元件的电流，以使该电流恒定；并且当环境温度低于预定温度时，接收与所述热敏电阻温度特性相对应的所述第一放大电路的输出电压，并基于所述第一放大电路的输出电压控制流到所述帕尔贴元件的电流。
2.根据权利要求1所述的冷却控制电路，其中，所述第一和第二放大电路这样配置，使得当环境温度大于或等于预定温度时，所述第二放大电路的输出电压大于所述第一放大电路的输出电压，并且当环境温度低于预定温度时，所述第一放大电路的输出电压大于所述第二放大电路的输出电压。
3.根据权利要求1所述的冷却控制电路，其中，所述第一至第四电阻设置成具有这样的电阻值，使得当环境温度大于或等于预定温度时，所述第二放大电路的输出电压大于所述第一放大电路的输出电压，并且当环境温度低于预定温度时，所述第一放大电路的输出电压大于所述第二放大电路的输出电压。
4.根据权利要求1所述的冷却控制电路，其中，所述热敏电阻的温度特性这样设置，使得当环境温度低于预定温度时，流到所述帕尔贴元件的电流随着环境温度的降低而减小。
5.根据权利要求1所述的冷却控制电路，其中，所述第一放大电路根据与所述热敏电阻的温度特性相对应的阻值和所述第二电阻的阻值所确定的放大率，来放大与由所述电流检测电阻检测出的电流成正比的电压，并且所述第二放大电路根据由所述第三电阻和所述第四电阻的阻值确定的放大率，来放大与由所述电流检测电阻检测出的电流成正比的电压。
6.根据权利要求5所述的冷却控制电路，其中，所述热敏电阻的温度特性这样设置，使得当环境温度低于预定温度时，流到所述帕尔贴元件的电流随着环境温度的降低而减小。
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