Применение эффекта Пельтье для охлаждения радиоаппаратуры

Микроминиатюризация радиоэлектронной аппаратуры, обеспечивая большую плотность элементов на единицу объема, приводит к низким уровням мощности (порядка десятков милливатт на функциональную схему). Такая низкая мощность не всегда может удовлетворять эксплуатационным требованиям, например, при работе в условиях помех. Увеличение мощности приводит к резкому перегреву функционального узла, так как в рабочем диапазоне температур при естественном охлаждении ограничена мощность рассеивания с единицы поверхности. Применение принудительного охлаждения позволяет увеличить мощность, сохраняя нормальную рабочую температуру. Однако большинство систем принудительного охлаждения является громоздким, сложным в эксплуатации и резко снижает эффект микроминиатюризации.

В настоящее время в качестве локальных систем охлаждения находят применение термоэлектрические холодильники, которые обладают рядом преимуществ при микроминиатюризации. Они обладают относительно малыми размерами, экономичны и могут поддерживать рабочую температуру в заданном интервале, т.е. обеспечивать термостатирование функционального узла.

Существует несколько способов термостатирования радиоэлектронного оборудования. Выбор способа термостатирования зависит от мощности объекта и его конструктивных особенностей. Поэтому наиболее приемлемыми для термостатирования микрорадиоэлектронной аппаратуры являются термостаты, основанные на термоэлектрическом свойстве полупроводников. В такой системе объект термостатирования термически изолируется от окружающей среды и путь теплового потока проходит только через термобатарею, состоящую из последовательно соединенных термоэлементов. Конструктивная схема полупроводникового термостата показана на рис. 2.29.

Рис. 2.29. Конструктивная схема термостата: 1 – рабочий объем; 2 – наружный кожух; 3 – теплоизоляция; 4 – внутренняя камера; 5 – объекты термостатирования; 6 – радиатор; 7 – термобатарея

Полупроводниковая термобатарея питается постоянным током 1,5 ÷ 1,8 А при напряжении около 8 В или от 5 до 15 А при напряжении около 1 В. Температура термостатирования может быть задана как выше, так и ниже температуры окружающей среды. Регулирование температуры осуществляется либо биметаллическими датчиками, либо термисторным мостом с электронным усилителем. Реверсивный характер термостатирования имеет большое практическое значение, а малые габариты и экономичность делают желательным применение полупроводниковых термостатов для бортовой микроминиатюрной радиоэлектронной аппаратуры.

К сожалению, технология изготовления полупроводниковых термобатарей не позволяет сделать их в настоящий момент достаточно дешевыми. Поэтому применение их для охлаждения радиоаппаратуры пока еще ограничено и полупроводниковые термостаты являются большой редкостью.