如何选择合适的半导体制冷片

案例：

环境温度25℃，CPU功耗30W,预计冷却其表面到5℃。用水冷来冷却热面，水温是30℃。
水冷散热器的热阻为0.1℃/W，这个是TEC的参数：

Imax (Amps) 6.0
Qmax (Watts @ 25°C) 51.4
Vmax (Volts) 15.4
deltTmax (°C) 67

下面是求解热面温度的步骤：

1 假设热面是水温+5℃，为35℃，在不知道输入功耗之前，热面的精确值是无法知道的。温差为30℃。（热面35℃，冷面5℃）。

从图2可以看出热面在35℃时， 横坐标温差30℃和纵坐标制冷功耗30W的交叉处是6A的输入电流曲线。则取输入电流为6A.

Figure 2 : 温差 vs. 制冷量

Figure 3 : 温差 vs. 电压

从图3得知6A的曲线在温差为30℃时的电压约为15.2V。

以上条件都齐备了，可以求出热面温度的确切值：

Qh = Qc + Pin Qc = 30Watts (Cpu heat)Pin = 6Amps * 15.2 Volts = 91,2 Watts (electrical input for the TEC)Qh = 30 Watts + 91,2 Watts = 121,2 Watts.

Th = Tamb + (O) (Qh)Tamp = 30°C (Ambient temperature)O = 0.10°C/watt (thermal resistance of heat exchanger, IE Coldplate and waterblock...value estimated here)Qh = 121,2 Watts Th = 30°C + (0.10°C/watt)*(121,2 Watts)Th = 30°C + 12,12°C Th = 42,12°C

求解结果热面温度是12.12℃。高于预估的热面温度35℃，这就意味着这款TEC不能把CPU冷却至5℃。

按照这种求法，如果把CPU冷却至15℃呢？假设热面温度为40℃，则温差为40-15=25℃，查表2，30W制冷量与25℃温差的交点为5A的电流曲线，再查表3，25℃温差与5A曲线对应的电压为12.8V。

则Qh=30+12.8*5=94W。

Th=30+94*0.1=39.4℃<40℃，所以5A 12.8V的输入就可以满足CPU表面在15℃。

参考资料