新闻详细

首页  > 新闻资讯  > 专业知识 > 新闻详细

热电制冷器的可靠性

发布时间:2014-05-05作者:来源:浏览次数:867

由于热电制冷器是固态为基础的构造,所以,一般认为热电制冷器具有很高的可靠性。在大多数应用条件下,热电制冷器件均可以为您提供长期无故障的服务。目前,在很多具体的实例中,热电制冷器的持续工作时间都超过了20年,并且热电制冷器的寿命比相关仪器的寿命都要长。然而,因为失效率与应用环境是密切相关的,实际中想要得到具体的热电制冷器件的可靠性仍然是比较困难的。对于一些相对稳定的制冷应用条件下,在制冷器上加载的直流电源非常稳定而且基本上不会间断,此时热电制冷器的可靠性会非常的高。平均故障间隔时间(MTBFs)一般会超过2000,000小时,一般以这种情况下的平均故障间隔时间作为工业标准。而另一方面,在涉及到冷热循环工作的应用条件下,平均故障间隔时间就会大大缩短,特别是当热电制冷器在循环过程中温度会升高到较高温度时。


一般来说,公布热电制冷器的可靠性数据是非常困难的,因为在实际应用中的很多应用条件和工作参数会影响到最终的结果。所以,可靠性数据只有对于与测试环境相似的应用环境来说是有效的,对其他应用情况来说并不一定适用。如制冷器安装和焊接工艺,供电电源和温度控制系统及相关技术,温度控制等因素,与外部环境相结合将会极大的影响失效率,使其发生大范围的波动。为了给用户提供有关热电制冷器寿命的基础数据,并且为相关工程人员在设计优化制冷器可靠性的过程中提供帮助,我们设计了若干制冷器的可靠性试验来获取所需的可靠性数据。这里列出了几种应用条件下的测试结果和数据,可以为在相似的条件下使用制冷器的最终消费者提供帮助。为用户提供这些数据时,要根据不同的应用环境和用户需求进行选择。

对热电制冷器安装过程的一些大体要求,可以在本手册的第六部分找到。为了尽量减少错误的安装过程会对制冷器可靠性带来影响,所有制冷器的安装过程必须遵守手册上提到的要求。在安装过程中影响制冷器可靠性的因素主要有以下几点:


a) 热电制冷器在压力条件下具有很高的机械强度,但是其剪切强度相对来说比较低。因此,一般不可以将热电制冷器设计在承载主要支撑的机械结构体系中。此外,在可能会涉及到振动和冲击的应用条件下,热电制冷器最好是在安装时保持适当的压力,也就是使用螺钉夹紧的方法。对于热点制冷器来说,只要使用适当的安装方法,就可以成功的应对如飞机,军事或相似环境下出现的振动或冲击环境。


b) 尽管热电制冷器的最大建议压力载荷是每平方厘米15千克 (每平方英寸200磅),但是在测试过程中,大多数制冷器都可以承受超过每平方厘米15千克(每平方英寸200磅)的压力载荷而不造成失效。最重要的是需要保证制冷器的安装方法是选用螺钉夹紧固定的方法,并且安装过程中保持了适当的压力,这样制冷器不会在很小的侧向力下就容易松动进而引起移动。如果在同一个制冷器中需要固定若干对温差电偶对的话,松动的部件将引起很大的麻烦。这种情况下,如果安装过程中,夹具的压力不够,就可能引起制冷性能的降低甚至制冷器的提前失效。如果使用多级制冷器阵列式安装,建议使用高度公差为±0.025 mm的制冷器。在任何情况下,必须保证夹具压力的均匀施加,并且要求表面必须平整(具体安装指导请参见第六部分)。


c) 为了避免受到明显的机械振动而引起的制冷器失效,尽量不要在制冷器的冷端面上放置没有支撑的大质量器件。如果需要涉及到质量很大的物体,最好使用夹具将热电制冷器紧固在散热器和物体之间,或者先将器件装夹在一个可作为介质的冷板上。此时,夹紧螺钉可以有效的增加整个机械系统的剪切强度。


d) 为了避免制冷性能的降低以及对制冷材料可能引起的电化学腐蚀,热电制冷器需要隔绝潮气。当温度降低到露点以下时,为了避免水汽渗入制冷器内部,应该安装有效的防潮密封保护。这层防潮保护层应该围绕着热电制冷器安装在散热片和被冷却物体之间。电子级RTV硅胶可以直接用作热电制冷器的防潮保护层。使用可变形的闭孔泡沫绝缘胶带或薄片材料,适当的结合RTV来填充空隙,就可以用来在被冷却物体和散热器之间形成保护层。


e) 如果器件的工作条件中需要涉及冷热循环或者很大的温度变化,此时制冷器的安装方法不可以使用焊接或树脂胶粘结的方法,因为这两种方法都需要在制冷器上进行刚性连接。一般情况下,刚性连接会导致大量的热应力,从而引起制冷器的提前失效,除非所有元件的热膨胀系数都非常接近。由于制冷器热端面上的温度一般比较恒定,在制冷器热端面上的刚性连接一般影响比较小。如果工作条件中需要涉及明显的温度变化或者冷热循环,我们强烈建议使用如导热硅脂,石墨片等安装材料,或者金属铟的螺钉夹紧方式对制冷器进行安装。此外,如果在制冷器两端都进行了刚性连接,这种制冷器尽量不要使用在大于15 mm2的器件上。


另外,温度控制方法同样也会影响热电制冷器的可靠性。如果想要延长制冷器寿命,一般建议选择线性或等比例的温度控制方法,而不是ON/OFF开关方法。


分享到:
标签:
您好,是时候升级你的浏览器了!你正在使用 Internet Explorer 的过期版本,Internet Explorer 8 可以为你提供更快、更安全的浏览体验,提供更好的隐私保护。立即下载