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Efecto Peltier – Refrigeración con materiales de estado sólido

Universidad Tecnológica Nacional – Regional Paraná

Cátedra: TECNOLOGÍA ELECTRÓNICA

Ing. José María Triano 1; Victorio Chapino 2; Gabriel Gareis 3; Pablo Gauto 4; [email protected] [email protected]

[email protected] [email protected]

ABSTRACT

This paper describes the implementation of a cooling system with solid state technology based on the Peltier effect. The system consists of two Peltier cells, components for proper operation and a closed-loop control of micro-controlled temperature.

Its implementation is born of the need to maintain substances at low temperatures, and continuous monitoring. The appliance has a control to prevent possible failures, a critical issue in certain applications.

The paper emphasizes the use of Peltier cells, because control is used the same pulse width modulation (PWM), a non-conventional power thermoelectric cells, which expands the results of tests during the project.

Key words: Peltier cell. Thermo electricity. Cool. Temperature Control. Microcontroller HC908AP32.

RESUMEN

En el presente documento se describe la implementación de un sistema de refrigeración con tecnología de estado sólido basado en el efecto Peltier. El sistema se compone de dos celdas Peltier, sus componentes para un correcto funcionamiento y un control a lazo cerrado de temperatura micro-controlado.

Su implementación nace de la necesidad de poder mantener sustancias, a bajas temperaturas, y su control continuo. El artefacto posee un control para la prevención de eventuales fallas; un aspecto crítico en ciertas aplicaciones.

En el documento se enfatiza el manejo de las celdas Peltier, porque para el control de las mismas se utiliza modulación por ancho de pulso (PWM), forma no convencional alimentación de las celdas termoeléctricas, con lo cual se explayan resultados de pruebas realizadas durante el proyecto.

Palabras claves: Celda Peltier. Termoelectricidad. Refrigeración. Control Temperatura. Microcontrolador HC908AP32.

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INTRODUCCIÓN

La termoelectricidad se considera como la rama de la termodinámica superpuesta a la electricidad donde se estudian fenómenos en los que intervienen el calor y la electricidad.

Si se unen por ambos extremos dos alambres de distinto material (termopar), y una de las uniones se mantiene a una temperatura superior a la otra, surge una diferencia de tensión que hace fluir una corriente eléctrica entre las uniones caliente y fría. Este fenómeno fue observado por primera vez en 1821 por el físico alemán Thomas Seebeck, y se conoce como efecto Seebeck.

Cuando se hace pasar una corriente por un circuito compuesto de materiales distintos cuyas uniones están a la misma temperatura, se produce el efecto inverso. En este caso, se absorbe calor en una unión y se desprende en la otra. Este fenómeno se conoce como efecto Peltier, en honor al físico francés Jean Peltier quién lo descubrió en 1834.

Aunque es un descubrimiento que data de muchos años, y en el mercado se encuentran muchos productos con tecnología Peltier, en nuestro país no es muy conocido y menos utilizado; por tal motivo se decidió investigar para la cátedra Tecnología Electrónica de la UTN-Regional Paraná este fenómeno, y aquí se encuentran los resultados de pruebas realizadas con estos dispositivos, para obtener un sistema confiable de refrigeración.

MATERIALES Y MÉTODOS

Los materiales que se utilizan en el sistema y de mayor importancia son los siguientes:

• Celda Peltier: modelo TEC1-12706

• Microcontrolador: modelo HC908AP32 de la empresa Freescale.

• Sensores temperatura: modelo LM35 de la empresa Nacional Instruments.

Las características y descripción de cada elemento se realizarán posteriormente en este documento.

El método utilizado a lo largo del proyecto fue el método empírico-analítico, basándose fuertemente en la lógica experimental, obteniendo conclusiones por prueba y error. Desafortunadamente en primera instancia no fueron los apropiados; porque se aplicaron conceptos sin conocimiento total de las celdas Peltier. A raíz de la pérdida de 4 módulos Peltier, por causas que después se explicaran, se investigo minuciosamente hasta encontrar con información técnica llegando a obtener conclusiones favorables.

CARACTERÍSTICAS FUNCIONALES

El sistema está preparado

para que el usuario solo elija la temperatura y el sistema haga lo demás, es decir, control de temperatura, verificación de rangos máximos y aviso de alarma cuando ocurre alguna falla. Con lo cual, la relación Hombre – Máquina es simple y mínima, obteniendo así un sistema casi autónomo y de control continuo.

• Interfaz de usuario: constituida por dos displays de 7 segmentos, el operador puede visualizar la temperatura de la cuba y temperatura del lado caliente de las celdas. Posee tres

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botones (UP, DOWN, ENTER) que posibilitan elegir la temperatura en un rango acotado y aviso luminoso de Alarma, además, al ocasionarse una falla esta se indicará en los displays donde se produjo.

• Rango de temperatura: la

temperatura dentro de la cuba se puede observar de manera continua y es controlable entre: 0[°C] y 25[°C].

• Identificador de fallas:

supervisión y aviso de fallas por circuito abierto y sobre corriente en los ventiladores. El sistema cuenta con protección sobre temperatura en la parte caliente de las celdas.

DESCRIPCIÓN FUNCIONAL DE

LOS BLOQUES

Fig. 1: Diagrama en Bloques del sistema

1. SISTEMA DE REFRIGERACION

Está formado por una conservadora comercial de plástico con aislamiento térmico de tergopor de aproximadamente 1.5 [cm] de espesor. El sistema de refrigeración se monto sobre la tapa, allí se encuentran colocadas 2 celdas Peltier modelo TEC1-12706 con 2

disipadores de aluminio compartidos, uno para la parte caliente y otro para la parte fría. Se colocó un sistema de ventilación forzada constituido por 2 ventiladores, tanto en la parte fría como caliente que permiten la circulación de flujo en forma continua. Entre la parte caliente de la celda y el elemento que se quiere refrigerar, debe haber un aislamiento ya que sin este, el espacio entre la parte caliente y fría es igual al ancho de la celda (4 mm) por eso mismo se realizo un aislamiento de tergopor de 3 [cm] de espesor y la parte fría de la celda hasta el disipador de refrigeración se adapto con bloques de aluminio (se observan en la Fig. 2) comunicados térmicamente con grasa siliconada.

Fig. 2: Construcción del sistema de refrigeración.

1.1. El efecto Peltier

El efecto Peltier consiste en el calentamiento o enfriamiento producido cuando una corriente eléctrica pasa a través de dos uniones distintas.

SISTEMA DE REFRIGERACIÓN

DRIVER

FUENTE CC CONTROL

HMI

CA ~

Q

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Cuando se hace pasar una corriente eléctrica por la soldadura si la dirección de la corriente es contraria a la diferencia de potencial, los electrones tienen que ganar energía, la cual extraen de los metales, enfriando la soldadura. Por el contrario, si es a favor, los electrones pierden energía, cediéndola a la soldadura, la cual se calienta.

La potencia calorífica generada o absorbida es proporcional a la corriente eléctrica y también depende de la temperatura de la unión y se expresa como:

IQ ⋅Π= (Ec. 1)

En donde: Q: es la potencia calorífica generada o absorbida debido al efecto Peltier en Watios [W]. Π: es el coeficiente de Peltier en Volt . I : es la intensidad de corriente que pasa a través de la unión.

1.2. Celda Peltier

Las celdas se componen de

dos materiales semiconductores, uno tipo N y otro tipo P, unidos en serie entre sí por una lámina de cobre.

Fig. 3: Estructura de una celda Peltier

Cada celda posee un lado

caliente y otro frío, el cual se identifica porque toda celda lleva una inscripción del modelo que se

imprime en el lado caliente de la celda.

Si en esta misma célula, se invierte la polaridad de alimentación, es decir se invierte la función de calor / frío. Esto hace que sea un elemento muy versátil para determinados sistemas.

Los semiconductores están fabricados con Teluro y Bismuto para ser tipo P o N respectivamente, esto facilita el traspase de calor del lado frío al caliente por el efecto de una corriente continua.

Físicamente los elementos de un módulo Peltier son bloques de 1 [mm3], conectados eléctricamente en serie y térmicamente en paralelo (Figura 4).

Fig. 4: Elementos de una Celda Peltier

Se tiene que al aumentar el número de células, aumenta la superficie irradiante y, por lo tanto, la potencia refrigerante. En resumen, tanto la dimensión como la potencia calorífica obtenida dependen del número de elementos utilizados por módulo.

Existen células Peltier con dimensiones y potencias diversas.

1.2.1.Especificaciones de la Celda Peltier TEC1-12706

• Células: 127 conectadas en serie eléctricamente.

• Potencia calorífica (W): 57 • Vmax (V): 15.2

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• I max (A): 6 • ∆tmax (degree Celsius): 67 • Dimensions (mm):40X40X3.4 • Ohm:1.3 - 3

Fig. 5: Celda Peltier TEC1-12706

2. CONTROL

La lógica de control a lazo cerrado se lleva a cabo en un micro-controlador, de la empresa Freescale, en particular, el modelo MC908AP32 en su versión SDIP de 42 pines.

Fig. 6: Microcontrolador MC908AP32

Este posee una CPU de 8 bits, 32Kbyte de memoria FLASH y módulos de ADC, PWM, interrupciones, timers, y puertos generales de entrada/salida (entre otros).

2.1. Lazo de realimentación

El lazo de realimentación se cierra a través de dos transductores de temperatura LM35 los cuales se hallan en los disipadores de calor y frío para indicar ambas temperaturas.

Su principal características es que su tensión de salida es lineal respecto de las variaciones de temperatura. Dichas variaciones de voltaje son medidas a través los

ADC provistos por el microcontrolador (Figura 7).

+5

ADC4

ADC5

+5

ADC6

C110.1uF

C120.1uF

VOUT2

+VS3

1

GND

U3 LM35 HOT

VOUT2

+VS3

1

GND

U4 LM35 COOL

D21N4001

D31N4001

Fig. 7: Circuito Esquemático de sensores de

temperatura

Cabe aclarar que los diodos D2

y D3 son utilizados con el fin de elevar la referencia de tensión de los transductores de tensión y así poder tomar mediciones en el rango negativo de temperaturas utilizando fuente de C.C solo positiva. 2.2. Lógica de Control

La lógica de control se

encarga, en primera instancia de recibir la temperatura deseada por el usuario dentro de la cuba. Luego, verificar que efectivamente el sistema de ventilación forzada este correctamente funcionando (para así poder evitar el daño de las celdas) y finalmente inyectar corriente a las celdas a través del módulo de potencia o driver.

Esta corriente es controlada mediante la técnica de modulación por ancho de pulso (PWM) a una frecuencia de 20[kHz] de tal manera que el ancho del pulso se va incrementando (o decrementando) según se necesite, obteniendo así sobre el módulo de la celda una tensión igual a la tensión media del tren de pulsos. 2.3. Supervisión del sistema

En caso de alguna falla, se ejecuta una lógica de seguridad e indica al usuario el tipo de falla a

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través de los displays mediante un código de error.

La principal falla que puede ocurrir es que algún elemento de ventilación forzado deje de funcionar. Para poder determinar dicha situación, se mide la circulación de corriente a través de los ventiladores mediante la caída de tensión en una resistencia de 1[Ω] ingresando luego dicha medición en un canal de conversión analógico-digital del microcontrolador obteniendo una medición directamente proporcional a la corriente que circula por cada ventilador. 3. DRIVER

Este bloque es la interfaz de potencia entre la fuente de corriente continua y las celdas de efecto Peltier.

Es controlado, como se dijo anteriormente, a través de la técnica PWM, permitiendo regular así el consumo de las celdas y en consecuencia la potencia calorífica involucrada (Ecuación 1).

Se encuentra compuesto por dos transistores tipo MOSFET los cuales ofician de interruptores de conmutación.

El modelo comercial elegido fue el IRF3707ZS por sus prestaciones de corriente drenador-surtidor, y especialmente por su baja tensión de compuerta-surtidor (Vgs = 4,5[V]) necesaria para que el transistor entre en estado activo. Esta ventaja permitió un acople directo al sistema de control (Fig.9).

Q1MOSFET-N

R28390

PWM2

+12 12

J13

Celda peltier

Q2MOSFET-N

R29390

PWM1

+12 12

J14

Celda peltier

Fig. 8: Etapa de potencia.

4. INTERFAZ HMI

Se buscó implementar una interfaz sencilla compuesta por dos display de 7 segmentos y tres botones, que en conjunto, conforman la interfaz al usurario, y es la que permite la configuración del equipo, es decir la selección de temperatura en un rango de -10[°C] a 25[°C] (UP y DOWN, ENTER confirma la selección)

Permite también la visualización del estado del sistema a través de los displays los cuales se encuentran circuitalmente conectados a los CI CD4511, lo cuales son utilizados para decodificar de un código de 4bits los diferentes valores alfanuméricos (Figura 10).

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Fig. 10: Interfaz del usuario.

Como se mencionó

anteriormente, la interfaz indica al usuario el tipo de falla a través de los displays mediante un código de error en los displays y una indicación en el LED de ALARMA.

5. FUENTE DE CC Es un gran problema alimentar estos sistemas, ya que se necesitan sistemas estables con gran capacidad. Por eso se utiliza una batería de automóvil comercial. Así se puede lograr una tensión constante de aproximadamente 12 [V] y la corriente necesaria para el funcionamiento de los módulos. EXPERIMENTOS - RESULTADOS

Se realizaron varias pruebas con

diferentes variantes a continuación se exponen los resultados las más relevantes.

• Primer prueba: se instalaron las celdas junto a los disipadores y el sistema de ventilación forzada. Luego fue alimentado el sistema con una batería de automóvil directamente, sin los drivers ni control.

Características: - Tensión batería: apróx. 13

[V]. - Corriente de ventiladores y

celdas: 6.56 [A]. - Resistencia interna del

multímetro UNIT UT60H: 0.2321

- Tensión celdas: 13 [V] – 6.56[A] * 0.2321[Ohm]= 11.45 [V]

Resultado:

- Temperatura del lado frío: -4.5 [ºC]. Medición multímetro UNIT UT60H.

- Temperatura del lado caliente: 34 [ºC]. Medición multímetro universal modelo M890C.

- DeltaT: 38.5 [ºC]. - Tiempo en alcanzar el DeltaT

máximo: apróx. 1 hora.

Fig. 11: Sistema en funcionamiento.

En esta primera experiencia se

obtuvieron buenos resultados, luego como se verá a continuación, se llegó a obtener una menor temperatura.

• Segunda prueba: luego de observar los buenos resultados de la primera experiencia, se instalo el sistema de control con los drivers. La frecuencia de pulsación era de 3 Khz. Como la celda a pesar de estar compuesta de material semiconductor, posee un comportamiento puramente resistivo, se colocó en serie con el driver, sin sistema de filtrado; esto

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provocó que las celdas fueran sometidas a picos inversos de tensión y corriente, es decir, se invertía su polaridad por micro segundos unas 3000 veces por segundo, esto provocó que la resistencia térmica de los módulos disminuya y baje la capacidad calorífica, obteniendo una temperatura mínima de aproximadamente 10 [ºC] y el DeltaT de 30 [ºC] es decir se aumentaba la parte caliente pero no disminuía la fría.

A continuación se encuentran gráficas donde se observa la forma de onda correspondiente a la tensión inyectada a las celdas:

Fig. 12: Tensión en Celdas Peltier.

Frecuencia 3 [Khz].Ciclo de trabajo 99%

En la gráfica anterior se

observan pequeños picos de una amplitud de 2 [V] que invierten la polaridad a la celda y esto produjo la fatiga térmica de la celda. A continuación se encuentran dos gráficas, la primera la alimentación de la celda con PWM de 20 Khz con un ciclo de trabajo de 60%. Donde la curva roja es la tensión y la azul la corriente.

Fig. 13: Tensión y corriente en Celdas

Peltier. Frecuencia 20 [Khz].Ciclo de trabajo 60%

La evolución de la

temperatura dentro de la cuba se representa en un gráfico a

continuación. Cabe aclarar que el sensor de temperatura del lado frío se encuentra ubicado entre el disipador y los ventiladores, con lo cual no se mide directamente el lado frío de la celda, sino que la temperatura dentro de la cuba. El sensor de temperatura del lado caliente se encuentra pegado en el disipador de la part caliente, en la misma cara que las celdas, más precisamente entre las dos celdas, con lo cual la temperatura del lado caliente siempre coincide con la de las celda:

Fig. 14: Evolución de la Temperatura en el

recipiente.

Se observa en la gráfica

anterior que la temperatura mínima alcanzada fue de 8 [ºC].

Posteriormente se realizaron varias pruebas y en todas se observó que la temperatura no disminuía por debajo de 8 [ºC] con lo cual se investigó y se corroboró que las celdas aunque posean un comportamiento resistivo, solo deben ser alimentadas con corriente constante y el riple no debe superar el 10% de la corriente máxima. Lo que produjo esto fue alterar el comportamiento de las celdas, disminuyendo su resistencia interna y perdiendo capacidad calorífica.

• Tercer prueba: Antes de saber que las celdas fueron dañadas por la alimentación pulsante, se pensó que podría haber sido por la condensación, con lo cual se recubrió la celda con Silicona acética para altas temperaturas:

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Fig. 15: Celda recubierta con silicona.

Como se observa en la figura

anterior, la silicona cubría la celda y hacia una conexión entre la parte caliente y el bloque de aluminio que estaba en contacto con el lado frío de la celda.


recipiente.

En la gráfica anterior se

observan los resultados de la experiencia. Al ver que no se llegaba a los -5 [ºC] de la primer experiencia, se dedujo que la silicona aunque posee una baja conductividad térmica (apróx. 0.2 [W/(m.K)]) podía estar haciendo un puente térmico entre el lado frío y el lado caliente, con lo cual se colocó una termocupla en la silicona y se observó que se encontraba a 10 [ºC] mientras que en el lado frío estaba a 1[ºC] y no descendía más la temperatura, quedo en equilibrio. A partir de esto, se retiro la silicona y solo se colocó una delgada capa de la misma silicona que recubra solamente el costado de la celda y se evite el contacto entre el disipador de la parte caliente y el

separador de aluminio que se encuentra en contacto directo con la parte fría de la celda.

Fig. 16: montaje celdas con capa delgada de

silicona.


recipiente y en la Celda.

En la figura anterior se

observa que al ser retirada la silicona excedente la temperatura en la celda es prácticamente la temperatura de la cuba y la pendiente de descenso de temperatura aumento. Esta prueba se realizó hasta que la temperatura llegó a los 0 [ºC], lo que produjo un congelamiento del disipador del lado frío y la temperatura no descendió más. Nota: en la gráfica solo se observa hasta que la temperatura llego a 3 [ºC], porque luego se aumento la tensión y corriente de la celda para hacer disminuir la temperatura.

• Cuarta prueba: El consumo de las celdas es de aproximadamente 4 [A] con lo cual al medir con el amperímetro se produce una caída de tensión de aprox. 2 [V], con lo cual esta última prueba fue realiza sin el

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instrumento y se realizó conectando el sistema de control, es decir, alimentando las celdas a través de los drivers con una frecuencia de 20Khz y un filtro capacitivo; luego de 20 minutos la Temp. de la cuba llegó a 0 [°C] manteniéndose constante a partir de allí. A continuación se encuentran los resultados:


recipiente y en la celda.

Se observa que la temperatura en la celda del lado frío, disminuye por debajo de 0 [°C], pero en la cuba es constante. La diferencia de temperatura llego a 38 [°C], con lo cual se observan los buenos resultados del sistema.

CONCLUSIONES

Luego de la realización de las pruebas y de puesta en marcha del sistema, se saca como conclusión lo siguiente:

• Celda Peltier: componente muy estable y confiable, cuando se respetan los parámetros de funcionamiento, se asegura que la celda cumple con lo establecido en la hoja de datos.

• Alimentación del sistema: Con técnica PWM, no se debe tratar la celda como una resistencia, es decir, no se puede alimentar con corriente pulsante directamente, se debe filtrar previamente y solo inyectar

corriente continua y rizado de no más del 10% de la alimentación. A mayor frecuencia de PWM, menor será las dimensiones del filtro capacitivo.

• Protección: se debe proteger con algún material impermeable como ser silicona, para evitar la condensación entre las placas de la celda y el futuro cortocircuito, pero esta protección debe ser delicada para no cometer errores.

• Agentes externos: en un sistema de refrigeración influye mucho la temperatura ambiente y la humedad, ya que estos son factores causantes de la condensación y de la limitación del enfriamiento en muchos casos.

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ANEXOS

Tiempo

[min]

Tensión

batería [V]

Corriente

celda* [A]

Temp.

parte

caliente

[ºC]

Temp.

cuba [ºC]

∆T [ºC] Temp.

ambiente

[ºC]

Resistencia

celda**

[Ohm]

Tensión en

celdas [V]

0 13,91 4,55 28 19 9 18 1,32 11,97

1 14,05 4,44 34 18 16 18 1,37 12,16

2 14,12 4,38 38 17 21 18 1,40 12,25

3 14,12 4,35 40 16 24 19 1,41 12,27

4 14,11 4,34 40 16 24 19 1,41 12,26

5 14,12 4,35 40 15 25 19 1,41 12,27

6 14,1 4,34 40 15 25 20 1,41 12,25

7 14,11 4,34 40 14 26 20 1,41 12,26

8 14,14 4,35 40 14 26 20 1,41 12,29

9 14,13 4,35 40 13 27 20 1,41 12,28

10 14,13 4,35 40 13 27 20 1,41 12,28

11 14,12 4,35 39 12 27 20 1,41 12,27

12 14,13 4,36 39 12 27 20 1,41 12,27

13 14,1 4,35 39 12 27 20 1,41 12,25

14 14,11 4,32 39 11 28 20 1,42 12,27

15 14,13 4,33 39 10 29 20 1,42 12,29

16 14,02 4,31 39 11 28 20 1,41 12,19

17 14,05 4,30 40 11 29 20 1,42 12,22

18 14,04 4,28 42 10 32 19 1,43 12,22

19 14,04 4,27 42 10 32 20 1,43 12,22

20 14,03 4,26 42 10 32 19 1,43 12,22

21 14,05 4,25 43 9 34 19 1,44 12,24

22 14,05 4,24 43 9 34 19 1,45 12,25

23 14,04 4,22 43 9 34 20 1,45 12,24

24 14,12 4,21 42 10 32 19 1,46 12,33

25 14,12 4,20 41 9 32 20 1,47 12,33

26 14,03 4,19 41 9 32 19 1,46 12,25

27 14,04 4,18 42 9 33 19 1,47 12,26

28 14,04 4,16 42 9 33 19 1,47 12,27

29 14,18 4,15 43 9 34 19 1,49 12,41

30 14,17 4,14 43 9 34 19 1,50 12,41

31 14,2 4,13 43 9 34 19 1,51 12,44

32 14,22 4,12 43 9 34 19 1,51 12,47

33 14,22 4,10 43 9 34 19 1,52 12,47

34 14,22 4,09 43 8 35 19 1,52 12,48

35 14,21 4,08 43 9 34 19 1,53 12,47

36 14,21 4,07 43 8 35 19 1,53 12,48

37 14,21 4,06 43 8 35 19 1,54 12,48

38 14,23 4,04 42 8 34 19 1,55 12,51

39 14,22 4,03 43 8 35 19 1,55 12,50

40 14,22 4,02 43 8 35 19 1,56 12,51

41 14,24 4,01 43 8 35 19 1,56 12,53

42 14,26 4,00 43 8 35 18 1,57 12,56

43 14,29 3,98 43 8 35 18 1,58 12,59

44 14,27 3,97 43 8 35 18 1,58 12,58

45 14,26 3,96 42 8 34 18 1,59 12,57

Número de la experiencia: 1

Fecha: 07-07-2010

Cantidad bloques aluminio: 2

Silicona: NO

PWM: si a 20 Khz sin filtro LC

Datos de la experiencia

* la corriente es en cada celda

** la resistencia es la de una sola celda

Temperaturas vs. tiempo

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44

Tiempo [min]

Temp [ºC]

Temp. cuba

Temp. lado caliente

DeltaT

Temp. ambiente

Resitencia celda Peltier

0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45

Temperatura [ºC]

Rcelda [Ohm]

Rcelda

Tensión celda Peltier

0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

6,00

7,00

8,00

9,00

10,00

11,00

12,00

13,00

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40

Delta T [ºC]

Vcelda [Volt]

Vcelda

Tiempo

[min]

Tensión

batería [V]

Corriente

celda* [A]

Temp.

parte

caliente

[ºC]

Temp.

cuba [ºC]

∆T [ºC] Temp.

ambiente

[ºC]

Resistencia

celda**

[Ohm]

Tensión en

celdas [V]

0 14,01 4,50 13 12 1 12 1,34 12,09

1 14,01 4,19 23 12 11 13 1,46 12,23

2 14,03 4,12 27 11 16 13 1,49 12,28

3 14,05 4,07 30 10 20 14 1,52 12,32

4 14,06 4,04 32 9 23 15 1,53 12,34

5 14,06 4,03 32 9 23 14 1,53 12,35

6 14,07 4,03 33 8 25 15 1,53 12,36

7 13,99 4,00 32 8 24 16 1,54 12,29

8 14,01 4,00 33 7 26 16 1,54 12,31

9 14,15 4,04 33 6 27 16 1,54 12,43

10 14,13 4,03 33 6 27 17 1,54 12,41

11 14,13 4,04 33 6 27 17 1,54 12,41

12 14,13 4,03 33 6 27 17 1,54 12,41

13 14,13 4,03 33 5 28 17 1,54 12,41

14 14,13 4,03 33 5 28 17 1,54 12,41

15 14,15 4,04 33 5 28 17 1,54 12,43

16 14,19 4,04 33 4 29 17 1,54 12,47

17 14,2 4,05 33 4 29 17 1,54 12,48

18 14,19 4,04 33 4 29 18 1,54 12,47

19 14,19 4,05 33 4 29 18 1,54 12,47

20 14,18 4,04 33 3 30 17 1,54 12,46

21 14,17 4,04 33 3 30 18 1,54 12,45

22 14,17 4,04 33 3 30 18 1,54 12,45

23 14,2 4,05 33 3 30 18 1,54 12,48

24 14,18 4,04 33 3 30 19 1,54 12,46

25 14,17 4,04 33 3 30 18 1,54 12,45

26 14,18 4,00 33 2 31 18 1,56 12,48

27 14,17 4,02 33 2 31 18 1,55 12,46

28 14,18 4,03 33 2 31 18 1,55 12,47

29 14,15 4,02 33 2 31 18 1,55 12,44

30 14,18 4,03 33 2 31 18 1,55 12,47

31 14,19 4,03 33 2 31 18 1,55 12,47

32 14,2 4,03 33 2 31 18 1,55 12,48

33 14,22 4,03 33 2 31 19 1,55 12,50

34 14,21 4,03 33 1 32 19 1,55 12,50

35 14,16 4,02 33 1 32 18 1,55 12,45

36 14,23 4,04 32 1 31 18 1,55 12,51

37 14,23 4,04 32 1 31 19 1,55 12,51

38 14,24 4,04 32 1 31 19 1,55 12,52

39 14,23 4,02 32 1 31 19 1,56 12,52

40 14,21 4,02 32 1 31 19 1,56 12,50

41 14,24 4,02 32 1 31 19 1,56 12,53

42 14,22 4,02 32 1 31 19 1,56 12,51

43 14,22 4,02 33 1 32 19 1,56 12,51

44 14,27 4,02 33 1 32 18 1,56 12,56

45 14,26 4,02 33 1 32 18 1,56 12,55


Fecha: 08-07-2010


Silicona: SI

Fuente. Batería sin PWM





0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44

minutos

Temp [ºC]

Temp. cuba

Temp. lado caliente

DeltaT

Temp. ambiente

Resitencia celda Peltier vs. Temperatura

0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34

Temperatura [ºC]

Rcelda [Ohm]

Rcelda

Tensión celda Peltier vs. Temperatura

0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

6,00

7,00

8,00

9,00

10,00

11,00

12,00

13,00

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34

Delta T [ºC]

Vcelda [Volt]

Vcelda

Tiempo

[min]

Tensión

batería [V]

Corriente

celda* [A]

Temp.

parte

caliente

[ºC]

Temp.

parte

fría

[ºC]

Temp.

cuba [ºC]

∆T*** [ºC] Temp.

ambiente

[ºC]

Resistencia

celda**

[Ohm]

Tensión en

celdas [V]

0 12,33 3,94 20 19 18 1 17 1,35 10,65

1 12,17 3,62 26 15 18 11 17 1,47 10,63

2 12,17 3,54 30 13 17 17 17 1,51 10,66

3 12,18 3,50 33 13 15 20 17 1,53 10,69

4 12,18 3,47 33 12 14 21 17 1,54 10,70

5 12,18 3,45 34 11 13 23 17 1,55 10,71

6 12,18 3,45 35 11 12 24 17 1,55 10,71

7 12,18 3,44 35 11 12 24 17 1,56 10,71

8 12,18 3,44 35 10 11 25 17 1,56 10,71

9 12,18 3,44 35 10 11 25 17 1,56 10,72

10 12,18 3,44 35 9 10 26 17 1,56 10,72

11 12,17 3,44 35 9 10 26 16 1,56 10,71

12 12,18 3,44 34 9 10 25 17 1,56 10,72

13 12,17 3,41 35 8 9 27 17 1,57 10,72

14 12,17 3,41 34 8 8 26 17 1,57 10,72

15 12,17 3,41 34 8 8 26 17 1,57 10,72

16 12,17 3,41 34 8 8 26 17 1,57 10,72

17 12,17 3,41 34 7 7 27 17 1,57 10,72

18 12,17 3,41 34 7 7 27 17 1,57 10,72

19 12,17 3,41 34 7 7 27 17 1,57 10,72

20 12,17 3,41 34 7 6 27 18 1,57 10,72

21 12,17 3,41 35 7 6 28 17 1,57 10,72

22 12,17 3,41 33 6 6 27 17 1,57 10,72

23 12,17 3,41 34 6 6 28 17 1,57 10,72

24 12,17 3,41 34 6 6 28 17 1,57 10,72

25 12,17 3,41 33 6 5 27 17 1,57 10,72

26 12,16 3,41 33 6 5 27 18 1,57 10,71

27 12,17 3,41 33 6 5 27 17 1,57 10,72

28 12,16 3,41 33 5 5 28 17 1,57 10,71

29 12,16 3,41 33 5 5 28 17 1,57 10,71

30 12,16 3,41 33 5 4 28 18 1,57 10,71

31 12,16 3,41 33 5 4 28 18 1,57 10,71

32 12,16 3,41 33 5 4 28 17 1,57 10,71

33 12,16 3,41 33 5 4 28 17 1,57 10,71

34 12,16 3,41 33 5 4 28 17 1,57 10,71

35 12,16 3,41 33 5 4 28 17 1,57 10,71

36 12,16 3,41 33 5 4 28 17 1,57 10,71

37 12,16 3,41 33 4 4 29 17 1,57 10,71

38 12,16 3,41 33 4 4 29 17 1,57 10,71

39 12,16 3,41 33 4 3 29 17 1,57 10,71

40 12,16 3,41 33 4 3 29 17 1,57 10,71

41 12,16 3,41 33 3 3 30 17 1,57 10,71

42 12,16 3,41 33 3 2 30 17 1,57 10,71

43 12,16 3,41 33 2 2 31 17 1,57 10,71

44 12,16 3,41 33 1 1 32 18 1,57 10,71

45 12,16 3,41 33 1 1 32 18 1,57 10,71

*** El DeltaT se toma entre lado caliente de la celda y lado frío, y no de la temp. De la cuba como antes


Fecha: 08-07-2010


Silicona: capa delgada






0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44

minutos

Temp [ºC]

Temp. cuba

Temp. lado caliente

DeltaT

Temp. ambiente

Temp. lado frio


0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40

Temperatura [ºC]

Rcelda [Ohm]

Rcelda


0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

6,00

7,00

8,00

9,00

10,00

11,00

12,00

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34

Delta T [ºC]

Vcelda [Volt]

Vcelda

Tiempo

[min]

Tensión

batería [V]

Corriente

celda* [A]

Temp.

parte

caliente

[ºC]

Temp.

parte

fría

[ºC]

Temp.

cuba [ºC]

∆T*** [ºC] Temp.

ambiente

[ºC]

Resistencia

celda**

[Ohm]

Tensión en

celdas [V]

0 13,37 4,13 20 20 20 0 18 1,41 11,61

1 13,82 4,05 27 17 19 10 18 1,50 12,10

2 13,9 3,98 32 16 17 16 18 1,53 12,20

3 13,92 3,93 35 15 15 20 18 1,56 12,25

4 13,94 3,91 36 14 14 22 19 1,57 12,28

5 13,95 3,90 37 14 12 23 19 1,58 12,29

6 13,97 3,89 38 13 11 25 18 1,58 12,31

7 13,97 3,88 37 12 10 25 18 1,59 12,32

8 13,98 3,89 37 12 10 25 18 1,58 12,32

9 13,97 3,88 38 11 9 27 18 1,59 12,32

10 13,98 3,89 38 11 9 27 18 1,59 12,32

11 13,98 3,89 38 10 8 28 18 1,58 12,32

12 13,99 3,90 38 10 8 28 19 1,58 12,33

13 14 3,91 37 10 7 27 18 1,58 12,34

14 14,01 3,90 37 10 7 27 19 1,59 12,35

15 14,03 3,91 37 9 6 28 17 1,58 12,37

16 14,05 3,91 37 9 6 28 18 1,59 12,39

17 14,06 3,91 37 9 6 28 18 1,59 12,40

18 14,07 3,92 37 9 6 28 18 1,58 12,40

19 14,08 3,92 37 9 5 28 18 1,58 12,41

20 14,08 3,90 37 8 5 29 18 1,59 12,42

21 14,09 3,93 37 8 5 29 18 1,58 12,42

22 14,1 3,93 37 8 5 29 18 1,58 12,43

23 14,11 3,75 37 8 4 29 18 1,67 12,51

24 14,13 3,93 37 2 4 35 18 1,58 12,46

25 14,16 3,94 37 2 4 35 18 1,59 12,48

26 14,16 3,94 37 2 4 35 18 1,59 12,48

27 13,97 3,94 37 2 4 35 18 1,56 12,29

28 13,99 3,94 36 1 3 35 18 1,56 12,31

29 14 3,94 36 1 3 35 18 1,57 12,32

30 14 3,94 35 1 2 34 18 1,56 12,32



Fecha: 08-07-2010




Aislamiento: agrgado de 2 cm tergopor en todo el interior de la cuba





0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30

minutos

Temp [ºC]

Temp. cuba

Temp. lado caliente

DeltaT

Temp. ambiente

Temp. lado frio


0,00

1,00

2,00

18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40

Temperatura [ºC]

Rcelda [Ohm]

Rcelda


0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

6,00

7,00

8,00

9,00

10,00

11,00

12,00

13,00

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40

Delta T [ºC]

Vcelda [Volt]

Vcelda

Tiempo

[min]

Tensión

batería [V]

Corriente

celda* [A]

Temp.

parte

caliente

[ºC]

Temp.

parte

fría

[ºC]

Temp.

cuba [ºC]

∆T*** [ºC] Temp.

ambiente

[ºC]

Resistencia

celda**

[Ohm]

Tensión en

celdas [V]

0 12,45 - 18 18 18 0 17 - 12,19

1 12,33 - 27 9 15 18 17 - 12,07

2 12,34 - 32 8 12 24 17 - 12,08

3 12,37 - 35 7 11 28 17 - 12,11

4 12,38 - 37 5 9 32 17 - 12,12

5 12,39 - 38 3 8 35 17 - 12,13

6 12,40 - 37 2 7 35 17 - 12,14

7 12,40 - 38 2 6 36 17 - 12,14

8 12,40 - 38 2 6 36 17 - 12,14

9 12,40 - 38 2 5 36 17 - 12,14

10 12,41 - 38 1 4 37 17 - 12,15

11 12,41 - 38 1 4 37 17 - 12,15

12 12,41 - 38 1 4 37 17 - 12,15

13 12,40 - 38 1 3 37 17 - 12,14

14 12,40 - 38 0 2 38 17 - 12,14

15 12,40 - 37 0 2 37 17 - 12,14

16 12,40 - 37 0 1 37 17 - 12,14

17 12,40 - 37 0 1 37 17 - 12,14

18 12,40 - 38 0 1 38 17 - 12,14

19 12,40 - 38 0 1 38 17 - 12,14

20 12,39 - 37 0 0 37 17 - 12,13

21 12,39 - 37 0 0 37 17 - 12,13

22 12,39 - 37 0 0 37 17 - 12,13

23 12,39 - 36 -1 0 37 17 - 12,13

24 12,39 - 37 -1 0 38 17 - 12,13

25 12,39 - 37 -1 0 38 17 - 12,13

26 12,39 - 37 -1 0 38 17 - 12,13

27 12,39 - 37 -1 0 38 17 - 12,13

28 12,38 - 37 -1 0 38 17 - 12,12

29 12,38 - 37 -1 0 38 17 - 12,12

30 12,38 - 37 -1 0 38 17 - 12,12

31 12,38 - 37 -1 0 38 17 - 12,12

32 12,37 - 37 -2 0 39 17 - 12,11

33 12,37 - 37 -1 0 38 17 - 12,11

34 12,37 - 37 -1 0 38 17 - 12,11

35 12,37 - 37 -1 0 38 17 - 12,11

36 12,37 - 37 -1 0 38 17 - 12,11

37 12,37 - 37 -2 0 39 17 - 12,11

38 12,36 - 37 -2 0 39 17 - 12,10

39 12,36 - 37 -1 0 38 17 - 12,10

40 12,36 - 37 -1 0 38 17 - 12,10

41 12,36 - 37 0 0 37 17 - 12,10

42 12,36 - 37 -1 0 38 17 - 12,10

43 12,36 - 37 -1 0 38 17 - 12,10

44 12,35 - 36 -1 0 37 17 - 12,09

45 12,27 - 37 -1 0 38 17 - 12,01



Fecha: 10-07-2010



Fuente. PWM 20 Khz con filtro capacitivo

Aislamiento: agrgado de 2 cm tergopor en todo el interior de la cuba


*no se colocó el amperímetro porque produce gran caida de tensión (apróx. 2V)

** no se puede medir sin el amperímetro conectado


-5

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30

minutos

Temp [ºC]

Temp. cuba

Temp. lado caliente

DeltaT

Temp. ambiente

Temp. lado frio


0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

6,00

7,00

8,00

9,00

10,00

11,00

12,00

13,00

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40

Delta T [ºC]

Vcelda [Volt]

Vcelda

Performance curves on page 2 Copyright HB Corporation. HB reserves the right to change these specifications without notice. Rev 2.03

1

Thermoelectric Cooler

Performance Specifications

Hot Side Temperature (ºC) 25ºC 50ºC

Qmax (Watts) 50 57

Delta Tmax (ºC) 66 75

Imax (Amps) 6.4 6.4

Vmax (Volts) 14.4 16.4

Module Resistance (Ohms) 1.98 2.30

TEC1-12706

Copyright HB Corporation. HB reserves the right to change these specifications without notice. Rev 2.03

2

TEC1-12706

Copyright HB Corporation. HB reserves the right to change these specifications without notice. Rev 2.03

3

Ceramic Material: Alumina (Al2O3) Solder Construction: 138ºC, Bismuth Tin (BiSn)

Size table:

A B C Lead Length

40 40 3.8

Operating Tips

• Max. Operating Temperature: 138oC • Do not exceed Imax or Vmax when

operating module.

• Please consult HB for moisture protection options (seeling).

TEC1-12706

• Life expectancy: 200,000 hours •

• Failure rate based on long time testings: 0.2%.

MC68HC908AP Family Data Sheet, Rev. 4

Freescale Semiconductor 19

Chapter 1

General Description

1.1 Introduction

The MC68HC908AP64 is a member of the low-cost, high-performance M68HC08 Family of 8-bitmicrocontroller units (MCUs). All MCUs in the family use the enhanced M68HC08 central processor unit(CPU08) and are available with a variety of modules, memory sizes and types, and package types.

1.2 Features

Features of the MC68HC908AP64 include the following:

• High-performance M68HC08 architecture

• Fully upward-compatible object code with M6805, M146805, and M68HC05 Families

• Maximum internal bus frequency:– 8-MHz at 5V or 3V operating voltage

• Clock input options:– RC-oscillator– 32-kHz crystal-oscillator with 32MHz internal PLL

• User program FLASH memory with security(1) feature– 62,368 bytes for MC68HC908AP64– 32,768 bytes for MC68HC908AP32– 16,384 bytes for MC68HC908AP16– 8,192 bytes for MC68HC908AP8

• On-chip RAM– 2,048 bytes for MC68HC908AP64 and MC68HC908AP32– 1,024 bytes for MC68HC908AP16 and MC68HC908AP8

• Two 16-bit, 2-channel timer interface modules (TIM1 and TIM2) with selectable input capture,output compare, and PWM capability on each channel

Table 1-1. Summary of Device Variations

DeviceRAM Size

(bytes)

FLASH Memory Size

(bytes)

MC68HC908AP64 2,048 62,368

MC68HC908AP32 2,048 32,768

MC68HC908AP16 1,024 16,384

MC68HC908AP8 1,024 8,192

1. No security feature is absolutely secure. However, Freescale’s strategy is to make reading or copying the FLASH difficult for

unauthorized users.

General Description


20 Freescale Semiconductor

• Timebase module

• Serial communications interface module 1 (SCI)

• Serial communications interface module 2 (SCI) with infrared (IR) encoder/decoder

• Serial peripheral interface module (SPI)

• System management bus (SMBus), version 1.0/1.1 (multi-master IIC bus)

• 8-channel, 10-bit analog-to-digital converter (ADC)

• IRQ1 external interrupt pin with integrated pullup

• IRQ2 external interrupt pin with programmable pullup

• 8-bit keyboard wakeup port with integrated pullup

• 32 general-purpose input/output (I/O) pins:– 31 shared-function I/O pins– 8 LED drivers (sink)– 6 × 25mA open-drain I/O with pullup

• Low-power design (fully static with stop and wait modes)

• Master reset pin (with integrated pullup) and power-on reset

• System protection features– Optional computer operating properly (COP) reset, driven by internal RC oscillator– Low-voltage detection with optional reset or interrupt– Illegal opcode detection with reset– Illegal address detection with reset

• 48-pin low quad flat pack (LQFP), 44-pin quad flat pack (QFP), and 42-pin shrink dual-in-linepackage (SDIP)

• Specific features of the MC68HC908AP64 in 42-pin SDIP are:– 30 general-purpose l/Os only– External interrupt on IRQ1 only

Features of the CPU08 include the following:

• Enhanced HC05 programming model

• Extensive loop control functions

• 16 addressing modes (eight more than the HC05)

• 16-bit Index register and stack pointer

• Memory-to-memory data transfers

• Fast 8 × 8 multiply instruction

• Fast 16/8 divide instruction

• Binary-coded decimal (BCD) instructions

• Optimization for controller applications

• Efficient C language support

1.3 MCU Block Diagram

Figure 1-1 shows the structure of the MC68HC908AP64.

MCU Block Diagram


Freescale Semiconductor 21

Figure 1-1. MC68HC908AP64 Block Diagram

SYSTEM INTEGRATIONMODULE

ARITHMETIC/LOGICUNIT (ALU)

CPUREGISTERS

M68HC08 CPU

CONTROL AND STATUS REGISTERS — 96 BYTES

USER FLASH — (SEE TABLE)

USER RAM — (SEE TABLE)

MONITOR ROM — 959 BYTES

USER FLASH VECTOR SPACE — 48 BYTES

EXTERNAL INTERRUPTMODULE

DD

RD

PO

RT

D

INTERNAL BUS

* RST

* IRQ1

COMPUTER OPERATINGPROPERLY MODULE

PTD7/KBI7 ***

PTD6/KBI6 ***

PTD5/KBI5 ***

PTD4/KBI4 ***

PTD3/KBI3 ***

PTD2/KBI2 ***

POWER-ON RESETMODULE

POWER

PTD1/KBI1 ***

PTD0/KBI0 ***

SERIAL COMMUNICATIONSINTERFACE MODULE 1

2-CHANNEL TIMER INTERFACEMODULE 1

2-CHANNEL TIMER INTERFACEMODULE 2

SERIAL PERIPHERALINTERFACE MODULE

KEYBOARD INTERRUPTMODULE

10-BIT ANALOG-TO-DIGITALCONVERTER MODULE

ADC REFERENCEVREFL

VREFH

DD

RB

PO

RT

B

PTB7/T2CH1

PTB6/T2CH0

PTB5/T1CH1

PTB4/T1CH0

PTB3/RxD †

PTB2/TxD †

PTB1/SCL †

PTB0/SDA †

DD

RC

PO

RT

C

PTC7/SCRxD †

PTC6/SCTxD †

PTC5/SPSCK

PTC4/SS

PTC3/MOSI

PTC2/MISO

PTC1 #

PTC0/IRQ2 **#

DD

RA

PO

RT

A

PTA7/ADC7 ‡

PTA6/ADC6 ‡

PTA5/ADC5 ‡

PTA4/ADC4 ‡

PTA3/ADC3 ‡

PTA2/ADC2 ‡

PTA1/ADC1 ‡

PTA0/ADC0 ‡

LOW-VOLTAGE INHIBITMODULE

SERIAL COMMUNICATIONS

INTERFACE MODULE 2

(WITH INFRARED

MODULATOR/DEMODULATOR)

† Pin is open-drain when configured as output.‡ LED direct sink pin.# Pin not bonded on 42-pin SDIP.

TIMEBASEMODULE

MULTI-MASTER IIC (SMBUS)INTERFACE MODULE

VDDA

VDD

VSSA

VSS

VREG

** IRQ2

* Pin contains integrated pullup device.

** Pin contains configurable pullup device.

*** Pin contains integrated pullup device when configured as KBI.

CLOCK GENERATOR MODULE

OSC1

OSC2

CGMXFC PHASE-LOCKED LOOP

X-TAL OSCILLATOR

RC OSCILLATOR

INTERNAL OSCILLATOR

OSCILLATORS AND

.

DEVICEUSER RAM

(bytes)

USER FLASH

(bytes)

MC68HC908AP64 2,048 62,368

MC68HC908AP32 2,048 32,768

MC68HC908AP16 1,024 16,384

MC68HC908AP8 1,024 8,192

General Description


24 Freescale Semiconductor

Figure 1-4. 42-Pin SDIP Pin Assignment

21 22PTC6/SCTxD

PTC7/SCRxD

PTC2/MISO

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

42

41

40

39

38

37

36

35

34

33

32

31

30

29

28

27

26

25

24 PTC3/MOSI

PTC4/SS

PTB1/SCL

PTB2/TxD

RST

CGMXFC

PTB4/T1CH0

IRQ1

PTB3/RxD

VREFL

VREFH

PTD7/KBI7

PTD6/KBI6

PTD5/KBI5

PTD4/KBI4

PTD3/KBI3

VSSA

PTA3/ADC3

PTA2/ADC2

PTA6/ADC6

PTA5/ADC5

PTA4/ADC4

PTD2/KBI2 VDDA

PTA1/ADC1

PTA0/ADC0

PTD1/KBI1

PTD0/KBI0

PTB7/T2CH1

PTB6/T2CH0

VREG

PTB5/T1CH1

VDD

OSC1

OSC2

VSS

PTA7/ADC7

20 23

PTC5/SPSCK

PTB0/SDA

Pins not available on 42-pin package Internal connection

PTC0/IRQ2 Unconnected

PTC1 Unconnected

www.irf.com 1

12/4/03

IRF3707Z

IRF3707ZS

IRF3707ZLHEXFET® Power MOSFET

Notes through are on page 12

Applications

Benefits

l Low RDS(on) at 4.5V VGS

l Ultra-Low Gate Impedance

l Fully Characterized Avalanche Voltage

and Current

l High Frequency Synchronous Buck

Converters for Computer Processor Power

D2Pak

IRF3707ZS

TO-220AB

IRF3707ZTO-262

IRF3707ZL

Absolute Maximum RatingsParameter Units

VDS Drain-to-Source Voltage V

VGS Gate-to-Source Voltage

ID @ TC = 25°C Continuous Drain Current, VGS @ 10V A

ID @ TC = 100°C Continuous Drain Current, VGS @ 10V

IDMPulsed Drain Current !

PD @TC = 25°C Maximum Power Dissipation W

PD @TC = 100°C Maximum Power Dissipation

Linear Derating Factor W/°C

TJ Operating Junction and °C

TSTG Storage Temperature Range

Soldering Temperature, for 10 seconds

Mounting torque, 6-32 or M3 screw

Thermal ResistanceParameter Typ. Max. Units

R!JC Junction-to-Case ––– 2.653 °C/W

R!CS Case-to-Sink, Flat Greased Surface " 0.50 –––

R!JA Junction-to-Ambient "# ––– 62

R!JA Junction-to-Ambient (PCB Mount) $ ––– 40

57

0.38

28

Max.

59%

42%

230

± 20

30

300 (1.6mm from case)

-55 to + 175

10 lbf&in (1.1 N&m)

VDSS RDS(on) max Qg

30V 9.5m: 9.7nC

PD - 95812A

IRF3707Z/S/L

2 www.irf.com

S

D

G

Static @ TJ = 25°C (unless otherwise specified)

Parameter Min. Typ. Max. Units

BVDSS Drain-to-Source Breakdown Voltage 30 ––– ––– V

"#VDSS/"TJ Breakdown Voltage Temp. Coefficient ––– 0.023 ––– mV/°C

RDS(on) Static Drain-to-Source On-Resistance ––– 7.5 9.5 m$

––– 10 12.5

VGS(th) Gate Threshold Voltage 1.35 1.80 2.25 V

"VGS(th)/"TJ Gate Threshold Voltage Coefficient ––– -5.3 ––– mV/°C

IDSS Drain-to-Source Leakage Current ––– ––– 1.0 µA

––– ––– 150

IGSS Gate-to-Source Forward Leakage ––– ––– 100 nA

Gate-to-Source Reverse Leakage ––– ––– -100

gfs Forward Transconductance 81 ––– ––– S

Qg Total Gate Charge ––– 9.7 15

Qgs1 Pre-Vth Gate-to-Source Charge ––– 2.8 –––

Qgs2 Post-Vth Gate-to-Source Charge ––– 1.0 ––– nC

Qgd Gate-to-Drain Charge ––– 3.4 –––

Qgodr Gate Charge Overdrive ––– 2.5 ––– See Fig. 16

Qsw Switch Charge (Qgs2 + Qgd) ––– 4.4 –––

Qoss Output Charge ––– 6.2 ––– nC

td(on) Turn-On Delay Time ––– 9.8 –––

tr Rise Time ––– 41 –––

td(off) Turn-Off Delay Time ––– 12 ––– ns

tf Fall Time ––– 3.6 –––

Ciss Input Capacitance ––– 1210 –––

Coss Output Capacitance ––– 260 ––– pF

Crss Reverse Transfer Capacitance ––– 130 –––

Avalanche CharacteristicsParameter Units

EAS Single Pulse Avalanche Energy mJ

IAR Avalanche Current!" A

EAR Repetitive Avalanche Energy " mJ

Diode Characteristics Parameter Min. Typ. Max. Units

IS Continuous Source Current ––– ––– 59#

(Body Diode) A

ISM Pulsed Source Current ––– ––– 230

(Body Diode)!"

VSD Diode Forward Voltage ––– ––– 1.0 V

trr Reverse Recovery Time ––– 14 21 ns

Qrr Reverse Recovery Charge ––– 5.2 7.8 nC

MOSFET symbol

VGS = 4.5V, ID = 17A $

–––

VGS = 4.5V

Typ.

–––

–––

ID = 17A

VGS = 0V

VDS = 15V

TJ = 25°C, IF = 17A, VDD = 15V

di/dt = 100A/µs $

TJ = 25°C, IS = 17A, VGS = 0V $

showing the

integral reverse

p-n junction diode.

VDS = VGS, ID = 250µA

VDS = 24V, VGS = 0V

VDS = 24V, VGS = 0V, TJ = 125°C

Clamped Inductive Load

VDS = 15V, ID = 17A

VDS = 16V, VGS = 0V

VDD = 15V, VGS = 4.5V $

ID = 17A

VDS = 15V

Conditions

VGS = 0V, ID = 250µA

Reference to 25°C, ID = 1mA

VGS = 10V, ID = 21A $

VGS = 20V

VGS = -20V

Conditions

5.7

Max.

40

23

ƒ = 1.0MHz

LM35

Precision Centigrade Temperature Sensors

General DescriptionThe LM35 series are precision integrated-circuit temperature

sensors, whose output voltage is linearly proportional to the

Celsius (Centigrade) temperature. The LM35 thus has an

advantage over linear temperature sensors calibrated in

˚ Kelvin, as the user is not required to subtract a large

constant voltage from its output to obtain convenient Centi-

grade scaling. The LM35 does not require any external

calibration or trimming to provide typical accuracies of ±1⁄4˚Cat room temperature and ±3⁄4˚C over a full −55 to +150˚C

temperature range. Low cost is assured by trimming and

calibration at the wafer level. The LM35’s low output imped-

ance, linear output, and precise inherent calibration make

interfacing to readout or control circuitry especially easy. It

can be used with single power supplies, or with plus and

minus supplies. As it draws only 60 µA from its supply, it has

very low self-heating, less than 0.1˚C in still air. The LM35 is

rated to operate over a −55˚ to +150˚C temperature range,

while the LM35C is rated for a −40˚ to +110˚C range (−10˚

with improved accuracy). The LM35 series is available pack-

aged in hermetic TO-46 transistor packages, while the

LM35C, LM35CA, and LM35D are also available in the

plastic TO-92 transistor package. The LM35D is also avail-

able in an 8-lead surface mount small outline package and a

plastic TO-220 package.

Featuresn Calibrated directly in ˚ Celsius (Centigrade)

n Linear + 10.0 mV/˚C scale factor

n 0.5˚C accuracy guaranteeable (at +25˚C)

n Rated for full −55˚ to +150˚C range

n Suitable for remote applications

n Low cost due to wafer-level trimming

n Operates from 4 to 30 volts

n Less than 60 µA current drain

n Low self-heating, 0.08˚C in still air

n Nonlinearity only ±1⁄4˚C typical

n Low impedance output, 0.1 Ω for 1 mA load

Typical Applications

DS005516-3

FIGURE 1. Basic Centigrade Temperature Sensor

(+2˚C to +150˚C)

DS005516-4

Choose R1 = −VS/50 µA

V OUT=+1,500 mV at +150˚C

= +250 mV at +25˚C

= −550 mV at −55˚C

FIGURE 2. Full-Range Centigrade Temperature Sensor

November 2000

LM

35

Pre

cis

ion

Centig

rade

Tem

pera

ture

Sensors

© 2000 National Semiconductor Corporation DS005516 www.national.com

Documents

Paper - Efecto Peltier Refrigeración con materiales de estado sólido.pdf