CN204987538U - 半导体制冷器及家电设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种半导体制冷器和具有其的家电设备，所述半导体制冷器包括：制冷器冷端；制冷器热端；多组半导体制冷片，多组半导体制冷片设置在制冷器热端与制冷器冷端之间；温度采集器，温度采集器分别与制冷器冷端和制冷器热端相连以采集制冷器冷端的温度和制冷器热端的温度；以及控制器，控制器与温度采集器相连，控制器根据制冷器冷端的温度和制冷器热端的温度调节半导体制冷器的工作电流或调节半导体制冷器的开通和关闭时长以调节半导体制冷器的功率。该半导体制冷器能够通过调节功率来实现温度的精确控制。

Description

半导体制冷器及家电设备

技术领域

本实用新型涉及家用电器技术领域，特别涉及一种半导体制冷器以及一种家电设备。

背景技术

由于采用半导体进行制冷具有体积小，使用方便，价格低等优点，因而被广泛应用于各种制冷场合，但因其功率比较小，通常不对其进行调节。但是，在一些特殊应用场合，为了实现温度精确控制，需要对功率进行调节。

实用新型内容

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本实用新型的一个目的在于提出一种能够通过调节功率来实现温度精确控制的半导体制冷器。

本实用新型的另一个目的在于提出一种家电设备。

为达到上述目的，本实用新型一方面提出了一种半导体制冷器，包括：制冷器冷端；制冷器热端；多组半导体制冷片，所述多组半导体制冷片设置在所述制冷器热端与所述制冷器冷端之间；温度采集器，所述温度采集器分别与所述制冷器冷端和所述制冷器热端相连以采集所述制冷器冷端的温度和所述制冷器热端的温度；以及控制器，所述控制器与所述温度采集器相连，所述控制器根据所述制冷器冷端的温度和所述制冷器热端的温度调节所述半导体制冷器的工作电流或调节所述半导体制冷器的开通和关闭时长以调节所述半导体制冷器的功率。

根据本实用新型的半导体制冷器，温度采集器采集制冷器冷端的温度和制冷器热端的温度，控制器根据制冷器冷端的温度和制冷器热端的温度调节半导体制冷器的工作电流或调节半导体制冷器的开通和关闭时长以调节半导体制冷器的功率，从而能够在不同的制冷效率下实现温度的精确控制。

具体地，所述多组半导体制冷片中的每组半导体制冷片包括P型半导体和N型半导体。

具体地，所述P型半导体和N型半导体均通过金属半导体设置在所述制冷器热端与所述制冷器冷端之间。

具体地，所述控制器通过调节直流电源的输出电压以调节所述半导体制冷器的工作电流，所述直流电源用于给半导体制冷器供电，且所述直流电源与所述控制器相连。

具体地，上述的半导体制冷器还包括：调频电路，所述调频电路与所述控制器相连，其中，所述控制器通过调节所述调频电路的PWM(PulseWidthModulation，脉冲宽度调制)信号以调节所述半导体制冷器的开通和关闭时长。

为达到上述目的，本实用新型另一方面提出了一种家电设备，其包括上述的半导体制冷器。

该家电设备通过上述的半导体制冷器，能够在不同的制冷效率下实现温度的精确控制。

附图说明

图1为根据本实用新型一个实施例的半导体制冷器的方框示意图；

图2为根据本实用新型一个实施例的半导体制冷器的工作电压与制冷效率之间的波形图；

图3为根据本实用新型另一个实施例的半导体制冷器的方框示意图；以及

图4为根据本实用新型一个实施例的PWM信号的示意图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

下面参照附图来描述本实用新型实施例提出的半导体制冷器以及家电设备。

图1为根据本实用新型一个实施例的半导体制冷器的方框示意图。如图1所示，该半导体制冷器包括制冷器冷端10、制冷器热端20、多组半导体制冷片、温度采集器(图中未具体示出)和控制器30。

其中，多组半导体制冷片设置在制冷器热端20与制冷器冷端10之间。温度采集器分别与制冷器冷端10和制冷器热端20相连以采集制冷器冷端10的温度和制冷器热端20的温度。控制器30与温度采集器相连，控制器30根据制冷器冷端10的温度和制冷器热端20的温度调节半导体制冷器的工作电流或调节半导体制冷器的开通和关闭时长以调节半导体制冷器的功率。

可以理解的是，制冷器冷端10和制冷器热端20可以由绝缘陶瓷制成。

根据本实用新型的一个实施例，如图1或图3所示，多组半导体制冷片中的每组半导体制冷片包括P型半导体和N型半导体。

根据本实用新型的一个实施例，如图1或图3所示，P型半导体和N型半导体均通过金属半导体40设置在制冷器热端20与制冷器冷端10之间。

根据本实用新型的一个实施例，如图1所示，控制器30通过调节直流电源50的输出电压以调节半导体制冷器的工作电流，直流电源50用于给半导体制冷器供电，且直流电源50与控制器30相连。

具体地，如图1所示，电阻60为半导体制冷器的等效内阻，当半导体制冷器的材料确定后，在温度差异不大的情况下，半导体制冷器的内阻不变，即电阻60的阻值不变，例如，TEC1-12706半导体制冷器的内阻为1.94Ω。另外，由于半导体制冷器的制冷效率主要由半导体制冷器的工作电流即输入电流决定，因此，根据I＝U/R可知，可以通过调节直流电源50的输出电压来调节半导体制冷器的输入电流，从而对半导体制冷器的制冷效率进行调节。

如图2所示，TEC1-12706半导体制冷器的最低工作电压为5V，最高效率工作电压约为12V，即当半导体制冷器的工作电压为12V时，其制冷效率最高。其中，最高效率工作电压12V是根据TEC1-12706半导体制冷器的内阻1.94Ω和最高效率工作电流6A计算得出。

当半导体制冷器上电工作后，直流电源50开始给半导体制冷器供电，其中，电流由N型半导体流入P型半导体时，用于连接该N型半导体和P型半导体的金属半导体吸收热量成为制冷端，而电流由P型半导体流入N型半导体时，用于连接该P型半导体和N型半导体的金属半导体释放热量成为制热端。

由于制冷器冷端10从外界吸收热量，因而制冷器冷端10能够实现制冷功能。温度采集器实时检测制冷器冷端10的温度和制冷器热端20的温度，并将采集的温度信息发送给控制器30，控制器30根据接收的制冷器冷端10的温度、制冷器热端20的温度以及用户预设的温度对半导体制冷器进行调节。例如，当控制器30根据采集的制冷器冷端10的温度和制冷器热端20的温度判断当前实际温度大于用户预设的温度，并且，此时直流电源50的输出电压小于最高效率工作电压12V时，则可以通过控制器30调高直流电源50的输出电压，以使半导体制冷器的输入电流增加，从而通过提高半导体制冷器的功率来降低制冷器冷端10的温度，以实现温度的精确控制。

根据本实用新型的另一个实施例，如图3所示，上述的半导体制冷器还包括调频电路70，调频电路70与控制器30相连，其中，控制器30通过调节调频电路70的PWM信号以调节半导体制冷器的开通和关闭时长。

具体而言，如图3所示，调频电路70包括基准电压电路71和PWM控制电路72，其中，基准电压电路71为PWM控制电路72提供半导体制冷器的最低工作电压如5V，控制器30通过控制PWM控制电路72中开关管的导通与关断以控制半导体制冷器的制冷效率。如图4所示，控制器30可以通过调节PWM信号频率和PWM信号的脉宽来改变半导体制冷器的制冷效率。例如，当控制器30根据采集的制冷器冷端10的温度和制冷器热端20的温度判断当前实际温度大于用户预设的温度时，控制器30通过控制PWM控制电路72中开关管的导通与关断以使半导体制冷器工作在相同周期内最高效率工作电压12V下的时长增加，同时使半导体制冷器工作在最低工作电压5V的时长减少，从而有效提高半导体制冷器的制冷效率，并实现温度的精确控制。

另外，可以理解的是，当控制器30根据采集的制冷器冷端10的温度和制冷器热端20的温度判断当前实际温度小于用户预设的温度时，控制器30可以通过调节调频电路70的PWM信号占空比或者频率以增加半导体制冷器的关闭时长，以实现温度的精确控制。

综上所述，根据本实用新型的半导体制冷器，温度采集器采集制冷器冷端的温度和制冷器热端的温度，控制器根据制冷器冷端的温度和制冷器热端的温度调节半导体制冷器的工作电流或调节半导体制冷器的开通和关闭时长以调节半导体制冷器的功率，从而能够在不同的制冷效率下实现温度的精确控制。

为达到上述目的，本实用新型另一方面提出了一种家电设备，其包括上述的半导体制冷器。

该家电设备通过上述的半导体制冷器，能够在不同的制冷效率下实现温度的精确控制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (6)

1.一种半导体制冷器，其特征在于，包括：

制冷器冷端；

制冷器热端；

多组半导体制冷片，所述多组半导体制冷片设置在所述制冷器热端与所述制冷器冷端之间；

温度采集器，所述温度采集器分别与所述制冷器冷端和所述制冷器热端相连以采集所述制冷器冷端的温度和所述制冷器热端的温度；以及

控制器，所述控制器与所述温度采集器相连，所述控制器根据所述制冷器冷端的温度和所述制冷器热端的温度调节所述半导体制冷器的工作电流或调节所述半导体制冷器的开通和关闭时长以调节所述半导体制冷器的功率。

2.如权利要求1所述的半导体制冷器，其特征在于，所述多组半导体制冷片中的每组半导体制冷片包括P型半导体和N型半导体。

3.如权利要求2所述的半导体制冷器，其特征在于，所述P型半导体和N型半导体均通过金属半导体设置在所述制冷器热端与所述制冷器冷端之间。

4.如权利要求1-3中任一项所述的半导体制冷器，其特征在于，所述控制器通过调节直流电源的输出电压以调节所述半导体制冷器的工作电流，所述直流电源用于给半导体制冷器供电，且所述直流电源与所述控制器相连。

5.如权利要求1所述的半导体制冷器，其特征在于，还包括：

调频电路，所述调频电路与所述控制器相连，其中，所述控制器通过调节所述调频电路的PWM信号以调节所述半导体制冷器的开通和关闭时长。

6.一种家电设备，其特征在于，包括如权利要求1-5中任一项所述的半导体制冷器。