设计直流-直流提升与热电电源转换器

Hazli拉菲¹,Hamidon A.H²,' Azdiana¹,A.Jaafar³,Latiff⁴,H.H.M.尤¹,W.H.M.萨德⁵

讲师,部门、工业电子、FKEKK UTeM,榴莲Tunggal、马六甲、马来西亚
教授,部门、工业电子、FKEKK UTeM,榴莲Tunggal、马六甲、马来西亚
讲师、部门的计算机中。,FKEKK, UTeM, Durian Tunggal, Melaka, Malaysia
讲师,电信Eng的部门。,FKEKK, UTeM, Durian Tunggal, Melaka, Malaysia
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文摘

直流-直流提升推动电压转换器的设计从热电冷却器(TEC)和高温。自TEC产生非常小的电压0.2 V至0.8 V,被动元件的使用是不合理的。在这个设计中,一个集成电路(IC)马克斯757介绍直流-直流转换器。MAX757可以提高输入电压降至0.7 V和生成一个高输出电压可调范围从2.7 V至5.5 V。设计电路的能力验证了在不同温度和输出电压进行了分析。电路设计简单,成本低,可以提高小电压TEC的一种方便的方法。因此,本设计电路将很有希望在驱动小型电子应用,如在监测系统传感器电路。

关键字

热电冷却器(TEC),直流-直流提升转换器和温度

I.INTRODUCTION

目前,使用的能量收集技术在能源市场有巨大潜力。这是由于其优点的绿色技术。侦探是一个装置,将热能直接转化为电基于thermalelectric转换叫塞贝克效应[1]。TEC可能会带来许多好处如此高的可靠性、体积小、寿命长,没有移动部件和环保比传统电力发电机。图1显示了TEC (tec1 - 12706)的结构中使用这个设计电源发生器。TEC结构由热电材料夹在两个换热器板分别在其两端。这两个服务器之一,具有较高的温度,因此,它被称为TEC热的一面。另一个较低的温度和TEC叫做冷的一面。温度不同的两个服务器之间会导致持续的电流在导体。

基本上,直流-直流转换器包括存储电能推进组件,如电容和电感和负载的能量释放。能量储存和释放,通过控制时间的平均电压电平转换器中出现负载可以控制。平均负载电压水平可以是高于或低于电源的电压水平。储能状态和能量释放状态的旋转是由开关设备完成。如今,最常见的开关装置用于直流-直流转换器是一个晶体管。的时间为每个状态在一个开关周期是反映的工作周期信号开关晶体管的城门。一般来说,直流-直流转换器是由将交流信号转换成直流信号设计的。这有一些缺点,如复杂的电路,打断了干扰和暴露于闪电,能够鼓励供电故障[2 - 4]。在这个研究中,直流-直流提升转换器是用来加强小电压TEC电压水平所需的目标函数块。生成的电力来自TEC miliwatt (mw)和晶体管作为开关设备的使用是不合适的,因为电力消耗在转换器的功能。提出了一种直流-直流提升转换器,雇佣了一个是一个CMOS集成电路MAX757升压直流-直流开关监管机构小,低输入电压[5]。 The integrated circuit MAX757 offers an adjustable version that accepts an input voltage down to 0.7V and generates a higher adjustable output voltage in the range from 2.7V to 5.5V.

二世。设计电路的描述

提出了热电电源的框图图2所示。它使用废热。它由三个主要部分组成:一个侦探将热能转化为电能;一个小的输入电压直流-直流转换器提高到加强生成的TEC电压V1and交换肖特基二极管(IN5817)之间的自动选择电源提出了TEC电源和电池。的TEC选择提出HB公司热电电源的尺寸40毫米x 40毫米x 3.8毫米可从-30°C到138°C。

直流-直流转换器是用来加强生产电压V1的TEC MAX757使用图3所示。这个电路可以提高电压V1降至0.7更高的输出电压V2in范围从2.7 v至5.5 v。两个网络设定的输出电压V2is电阻器R1和R2。这之间形成一个分压器的输出和FB销VREF = 1.25 v,如图3所示。输出电压,输出电压可以由:

(1)

因为输入偏置电流在FB 100 na的最大电流,大valuesfor R1和R2can选择在这个设计电路,R1 = 10 kΩ和R2 = 3.33 kΩ。MAX757包含芯片上的电路低电池检测。如果voltageat低电池输入(LBI)低于监管机构的内部参考电压(1.25 v),低电池输出(杠杆收购)是一个开放的下水道接地下沉电流输出。Thelow-battery监控阈值由两个电阻,R3和R4 whichforms输入电压之间的分压器和LBI销。设定的阈值voltageis R3和R4。本设计中使用这两个电阻电路10 kΩ5 kΩ,分别和下面的方程是用来确定值:

(2)

电感的选择也被认为是在这个设计。电感器应该有一个饱和电流等级等于或大于1.2的峰值开关电流限制。22μh电感器被用于这个设计由于其能力MAX757典型应用电路。肖特基二极管1 n5817用于最优性能,如图3所示。二极管提供开关噪声低、正向电压降,高电流能力,高转换能力、高可靠性和高过载能力。

三世。实验结果

答:目前TEC的电压特性和最大功率跟踪

TEC模块的特性是由从热温度设定在100°C源连接在拥挤十箱电阻,如图4所示。十箱电阻的值是不同的从10 kΩ1Ω。然后,产生的电流和输出电压V1 TEC为每个不同的电阻测量值。在这个实验中,一个高输入电阻电压表是用来减少负载效应。图5显示了电流和输出电压V1之间的关系是当前输出电压V1成反比。产生的图也显示,电流和电压非常低。这不足以成为一个电压源电路如果只使用被动元件。然而,通过使用这种设计直流-直流提升转换器,小电压产生能够提振。

b .测量结果设计的直流-直流转换器

评估设计直流提高转换器的性能,进行一系列的测量使用图7所示的电路。直流-直流升压转换器的输入连接到TEC模块和DCDC提高转换器的输出连接到一个高输入电阻电压表来测量输出电压V2。TEC模块被夹在热表面源(TEC热侧)和散热器(TEC冷端)。散热器是附加在冷端为了保持低温并产生较高的电压。温度从热来源不一,产生输出电压V1和V2记录如图8所示。

图8显示了输出电压和温度之间的关系。图表说明了°C的温度,将评估的性能设计直流-直流转换器从5提高°C到100°C。输出电压V1和V2都与温度成正比。在5°C到40°C之间的温度,输入电压V1不是加大转换器和等于输出电压V2因为V1低于0.7 v设计所需的最小输入电压的直流-直流转换器。随着温度的增加40°C以上输出电压V1也增加。设计直流提升转换器能够提高输出电压的电压V1和V2急剧上升,直到温度等于65°C。在65°C, V1和V2输出电压为1.4 v和5.2 v,分别。持续上升的输出电压V1当温度不断增加到100°C但输出电压V2seems饱和范围在5.2到5.4 v的电压产生的最大设计直流-直流转换器。

IV.CONCLUSION

塞贝克有效热电电源使用TEC模块已经提出了。设计概念的一个很大的优势是TEC能量收割机用来恢复工业过程余热作为可再生能源和绿色技术。实验结果证实,所设计的直流-直流提升转换器能够产生所需的输出电压驱动其他电子电路。舞台设计的直流-直流提升转换器可以连接到直流-直流提升转换器是否需要更高的输出电压。

承认

作者感谢UniversitiTeknikal马来西亚马六甲,因为这工作是财务支持的大学根据PJP格兰特计划(不:PJP / 2012 / FKEKK (39) / S01043)。

引用

m . Jaegle“多重物理量模拟热电系统——珀尔帖效应的建模——冷却和热电一代,“没有。2008
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BalintNemeth、SzilviaLaboncz什之吻”状态监测电力变压器DGA和模糊逻辑”,电气绝缘会议,2009。启德集团2009年。IEEE, pp373 - 376, 2009。
Yann-Chang黄黄和Chao-Ming“电力变压器状态监测发展的小波网络”,功率输出,IEEE,体积:17岁的问题:2002。
杰弗里·斯奈德和特里斯坦s . Ursell热电效率和兼容性,物理评论快报》,91卷,14号,2003年。