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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 t wo Peltier cells, components for proper operation and a closed-loop control of microcontrolled temperature. temperature. Its implementation is born of the need to maintain substances at low temperatures, temperatures, and continuous monitoring. 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 thermoelectric cells, which expands the results of tests during the project. Key words: Peltier cell. Thermo electricity. Cool. Temperature Control. Microcontroller 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 p orque 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. Temperatura. Microcontrolador Microcontrolador HC908AP32.

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INTRODUCCIÓN

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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, 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 UTNRegional Paraná este fenómeno, y aquí se encuentran los resultados de pruebas realizadas con estos dispositivos, para obtener un sistema confiable de refrigeración refrigeración..

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Celda Peltier: modelo Peltier: modelo TEC112706 Microcontrolador: Microcontrolador: modelo HC908AP32 de la empresa Freescale. Sensores temperatura: modelo LM35 de la empresa Nacional Instrumen I nstruments. ts.

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.

MATERIALES Y MÉTODOS

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

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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

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, 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 UTNRegional Paraná este fenómeno, y aquí se encuentran los resultados de pruebas realizadas con estos dispositivos, para obtener un sistema confiable de refrigeración refrigeración..

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Celda Peltier: modelo Peltier: modelo TEC112706 Microcontrolador: Microcontrolador: modelo HC908AP32 de la empresa Freescale. Sensores temperatura: modelo LM35 de la empresa Nacional Instrumen I nstruments. ts.

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.

MATERIALES Y MÉTODOS

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

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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

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. •

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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.

Rango de temperatura: 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: 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 HMI CA ~

CONTROL

FUENTE CC

SISTEMA DE REFRIGERACIÓN

Q

DRIVER Fig. 1: Diagrama en Bloques del sistema

Fig. 2: Construcción del sistema de refrigeración.

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

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. -3-

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:

Q

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).

= Π ⋅ I (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

Fig. 4: Elementos de una 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.

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

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

• • •

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Células: 127 conectadas en serie eléctricamente. Potencia calorífica (W): 57 Vmax (V): 15.2

• • • •

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

ADC provistos por microcontrolador ( Figura 7 ). +5

U3 LM35 HOT 3

+VS VOUT GND

+5 2

ADC4

el

U4 LM35 COOL 3

C11 0.1uF

1

+VS VOUT

2

GND

ADC6 C12 0.1uF

1

ADC5 D2 1N4001

D3 1N4001

Fig. 7: Circuito Esquemático de sensores de

Fig. 5: Celda Peltier TEC1-12706

temperatura

2. CONTROL

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.

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.

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.

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

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 -5-

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.

J13 +12

PWM2

R28 390

1 2

Celda peltier

Q1 MOSFET-N

J14 +12

PWM1

R29 390

1 2

Celda peltier

Q2 MOSFET-N

Fig. 8: Etapa de potencia.

3. DRIVER 4. INTERFAZ HMI

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 drenadorsurtidor, 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).

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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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. 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.

Fig. 11: Sistema en funcionamiento.

EXPERIMENTOS - RESULTADOS

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

Se realizaron varias pruebas con diferentes variantes a continuación se exponen los resultados las más relevantes. •

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

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.

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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:

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.

Fig. 12: Tensión en Celdas Peltier.

Frecuencia 3 [Khz].Ciclo de trabajo 99%

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.

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.

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: •

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 -8-

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

Fig. 15: Celda recubierta con silicona. Fig. 16: montaje celdas con capa delgada de

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.

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.


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

• 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.

BIBLIOGRAFÍA

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

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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.

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 - 10 -

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-

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ANEXOS

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Datos de la experiencia

Número de la experiencia: 1 Fecha: 07-07-2010 Cantidad bloques aluminio: 2 Silicona: NO PWM: si a 20 Khz sin filtro LC

Tiempo [min]

Tensión batería [V]

Corriente celda* [A]

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45

13,91 14,05 14,12 14,12 14,11 14,12 14,1 14,11 14,14 14,13 14,13 14,12 14,13 14,1 14,11 14,13 14,02 14,05 14,04 14,04 14,03 14,05 14,05 14,04 14,12 14,12 14,03 14,04 14,04 14,18 14,17 14,2 14,22 14,22 14,22 14,21 14,21 14,21 14,23 14,22 14,22 14,24 14,26 14,29 14,27 14,26

4,55 4,44 4,38 4,35 4,34 4,35 4,34 4,34 4,35 4,35 4,35 4,35 4,36 4,35 4,32 4,33 4,31 4,30 4,28 4,27 4,26 4,25 4,24 4,22 4,21 4,20 4,19 4,18 4,16 4,15 4,14 4,13 4,12 4,10 4,09 4,08 4,07 4,06 4,04 4,03 4,02 4,01 4,00 3,98 3,97 3,96

Temp. parte caliente [ºC] 28 34 38 40 40 40 40 40 40 40 40 39 39 39 39 39 39 40 42 42 42 43 43 43 42 41 41 42 42 43 43 43 43 43 43 43 43 43 42 43 43 43 43 43 43 42

* la corriente es en cada celda ** la resistencia es la de una sola celda

Temp. cuba [ºC]

∆T [ºC]

Temp. ambiente [ºC]

19 18 17 16 16 15 15 14 14 13 13 12 12 12 11 10 11 11 10 10 10 9 9 9 10 9 9 9 9 9 9 9 9 9 8 9 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8

9 16 21 24 24 25 25 26 26 27 27 27 27 27 28 29 28 29 32 32 32 34 34 34 32 32 32 33 33 34 34 34 34 34 35 34 35 35 34 35 35 35 35 35 35 34

18 18 18 19 19 19 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 19 20 19 19 19 20 19 20 19 19 19 19 19 19 19 19 19 19 19 19 19 19 19 19 18 18 18 18

Resistencia Tensión en celda** celdas [V] [Ohm] 1,32 1,37 1,40 1,41 1,41 1,41 1,41 1,41 1,41 1,41 1,41 1,41 1,41 1,41 1,42 1,42 1,41 1,42 1,43 1,43 1,43 1,44 1,45 1,45 1,46 1,47 1,46 1,47 1,47 1,49 1,50 1,51 1,51 1,52 1,52 1,53 1,53 1,54 1,55 1,55 1,56 1,56 1,57 1,58 1,58 1,59

11,97 12,16 12,25 12,27 12,26 12,27 12,25 12,26 12,29 12,28 12,28 12,27 12,27 12,25 12,27 12,29 12,19 12,22 12,22 12,22 12,22 12,24 12,25 12,24 12,33 12,33 12,25 12,26 12,27 12,41 12,41 12,44 12,47 12,47 12,48 12,47 12,48 12,48 12,51 12,50 12,51 12,53 12,56 12,59 12,58 12,57

Temperaturas vs. tiempo

Temp. cuba Temp. lado caliente

60

DeltaT

55

Temp. ambiente

50 45 40

] 35 C º [ p 30 m e T 25

20 15 10 5 0 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]

Resitencia celda Peltier 4,00 Rcelda

3,00 ] m h O 2,00 [ a d l e c R

1,00

0,00 25

27

29

31

33

35

37

39

41

43

45

Temperatura [ºC]

Tensión celda Peltier Vcelda

13,00 12,00 11,00 10,00 9,00 ] t l o 8,00 V [ 7,00 a d l 6,00 e 5,00 c V 4,00 3,00 2,00 1,00 0,00 0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

38

Delta T [ºC]

40


Número de la experiencia: 2 Fecha: 08-07-2010 Cantidad bloques aluminio: 2 Silicona: SI Fuente. Batería sin PWM

Tiempo [min]



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45

14,01 14,01 14,03 14,05 14,06 14,06 14,07 13,99 14,01 14,15 14,13 14,13 14,13 14,13 14,13 14,15 14,19 14,2 14,19 14,19 14,18 14,17 14,17 14,2 14,18 14,17 14,18 14,17 14,18 14,15 14,18 14,19 14,2 14,22 14,21 14,16 14,23 14,23 14,24 14,23 14,21 14,24 14,22 14,22 14,27 14,26

4,50 4,19 4,12 4,07 4,04 4,03 4,03 4,00 4,00 4,04 4,03 4,04 4,03 4,03 4,03 4,04 4,04 4,05 4,04 4,05 4,04 4,04 4,04 4,05 4,04 4,04 4,00 4,02 4,03 4,02 4,03 4,03 4,03 4,03 4,03 4,02 4,04 4,04 4,04 4,02 4,02 4,02 4,02 4,02 4,02 4,02


* la corriente es en cada celda ** la resistencia es la de una sola celda

Temp. cuba [ºC]

∆T [ºC]

Temp. ambiente [ºC]

12 12 11 10 9 9 8 8 7 6 6 6 6 5 5 5 4 4 4 4 3 3 3 3 3 3 2 2 2 2 2 2 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

1 11 16 20 23 23 25 24 26 27 27 27 27 28 28 28 29 29 29 29 30 30 30 30 30 30 31 31 31 31 31 31 31 31 32 32 31 31 31 31 31 31 31 32 32 32

12 13 13 14 15 14 15 16 16 16 17 17 17 17 17 17 17 17 18 18 17 18 18 18 19 18 18 18 18 18 18 18 18 19 19 18 18 19 19 19 19 19 19 19 18 18


12,09 12,23 12,28 12,32 12,34 12,35 12,36 12,29 12,31 12,43 12,41 12,41 12,41 12,41 12,41 12,43 12,47 12,48 12,47 12,47 12,46 12,45 12,45 12,48 12,46 12,45 12,48 12,46 12,47 12,44 12,47 12,47 12,48 12,50 12,50 12,45 12,51 12,51 12,52 12,52 12,50 12,53 12,51 12,51 12,56 12,55


Temp. cuba

60

Temp. lado caliente

55

DeltaT

50

Temp. ambiente

45 40

] 35 C º [ p 30 m e T 25

20 15 10 5 0 0

2

4

6

8

10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 minutos

Resitencia celda Peltier vs. Temperatura 5,00 Rcelda

4,00 ] 3,00 m h O [ a d 2,00 l e c R

1,00

0,00 10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

32

34

Temperatura [ºC]

Tensión celda Peltier vs. Temperatura Vcelda

13,00 12,00 11,00 10,00 ] 9,00 t l 8,00 o V [ 7,00 a d l 6,00 e c 5,00 V 4,00 3,00 2,00 1,00 0,00 0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

32

34

Delta T [ºC]


Número de la experiencia: 3 Fecha: 08-07-2010 Cantidad bloques aluminio: 2 Silicona: capa delgada Fuente. Batería sin PWM

Tiempo [min]



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45

12,33 12,17 12,17 12,18 12,18 12,18 12,18 12,18 12,18 12,18 12,18 12,17 12,18 12,17 12,17 12,17 12,17 12,17 12,17 12,17 12,17 12,17 12,17 12,17 12,17 12,17 12,16 12,17 12,16 12,16 12,16 12,16 12,16 12,16 12,16 12,16 12,16 12,16 12,16 12,16 12,16 12,16 12,16 12,16 12,16 12,16

3,94 3,62 3,54 3,50 3,47 3,45 3,45 3,44 3,44 3,44 3,44 3,44 3,44 3,41 3,41 3,41 3,41 3,41 3,41 3,41 3,41 3,41 3,41 3,41 3,41 3,41 3,41 3,41 3,41 3,41 3,41 3,41 3,41 3,41 3,41 3,41 3,41 3,41 3,41 3,41 3,41 3,41 3,41 3,41 3,41 3,41


Temp. parte fría [ºC] 19 15 13 13 12 11 11 11 10 10 9 9 9 8 8 8 8 7 7 7 7 7 6 6 6 6 6 6 5 5 5 5 5 5 5 5 5 4 4 4 4 3 3 2 1 1

Temp. ∆T*** [ºC] Temp. cuba [ºC] ambiente [ºC] 18 18 17 15 14 13 12 12 11 11 10 10 10 9 8 8 8 7 7 7 6 6 6 6 6 5 5 5 5 5 4 4 4 4 4 4 4 4 4 3 3 3 2 2 1 1

1 11 17 20 21 23 24 24 25 25 26 26 25 27 26 26 26 27 27 27 27 28 27 28 28 27 27 27 28 28 28 28 28 28 28 28 28 29 29 29 29 30 30 31 32 32

17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 16 17 17 17 17 17 17 17 17 18 17 17 17 17 17 18 17 17 17 18 18 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 18 18


* la corriente es en cada celda ** la resistencia es la de una sola celda *** El DeltaT se toma entre lado caliente de la celda y lado frío, y no de la temp. De la cuba como antes

10,65 10,63 10,66 10,69 10,70 10,71 10,71 10,71 10,71 10,72 10,72 10,71 10,72 10,72 10,72 10,72 10,72 10,72 10,72 10,72 10,72 10,72 10,72 10,72 10,72 10,72 10,71 10,72 10,71 10,71 10,71 10,71 10,71 10,71 10,71 10,71 10,71 10,71 10,71 10,71 10,71 10,71 10,71 10,71 10,71 10,71



60

DeltaT

55

Temp. ambiente

50

Temp. lado frio

45 40

] C 35 º [ p 30 m e 25 T

20 15 10 5 0 0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

38

40

42

44

minutos


4,00 ] m h3,00 O [ a d l 2,00 e c R

1,00

0,00 18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

38

40

Temperatura [ºC]

Tensión celda Peltier vs. Temperatura Vcelda

12,00 11,00 10,00 9,00 ] t l o V [ a d l e c V

8,00 7,00 6,00 5,00 4,00 3,00 2,00 1,00 0,00 0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

32

34

Delta T [ºC]


Número de la experiencia: 4 Fecha: 08-07-2010 Cantidad bloques aluminio: 2 Silicona: capa delgada Fuente. Batería sin PWM Aislamiento: agrgado de 2 cm tergopor en todo el interior de la cuba Tiempo [min]



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

13,37 13,82 13,9 13,92 13,94 13,95 13,97 13,97 13,98 13,97 13,98 13,98 13,99 14 14,01 14,03 14,05 14,06 14,07 14,08 14,08 14,09 14,1 14,11 14,13 14,16 14,16 13,97 13,99 14 14

4,13 4,05 3,98 3,93 3,91 3,90 3,89 3,88 3,89 3,88 3,89 3,89 3,90 3,91 3,90 3,91 3,91 3,91 3,92 3,92 3,90 3,93 3,93 3,75 3,93 3,94 3,94 3,94 3,94 3,94 3,94

Temp. parte caliente [ºC] 20 27 32 35 36 37 38 37 37 38 38 38 38 37 37 37 37 37 37 37 37 37 37 37 37 37 37 37 36 36 35

Temp. parte fría [ºC] 20 17 16 15 14 14 13 12 12 11 11 10 10 10 10 9 9 9 9 9 8 8 8 8 2 2 2 2 1 1 1

Temp. ∆T*** [ºC] Temp. cuba [ºC] ambiente [ºC] 20 19 17 15 14 12 11 10 10 9 9 8 8 7 7 6 6 6 6 5 5 5 5 4 4 4 4 4 3 3 2

0 10 16 20 22 23 25 25 25 27 27 28 28 27 27 28 28 28 28 28 29 29 29 29 35 35 35 35 35 35 34

18 18 18 18 19 19 18 18 18 18 18 18 19 18 19 17 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18

Resistencia Tensión en celda** celdas [V] [Ohm] 1,41 1,50 1,53 1,56 1,57 1,58 1,58 1,59 1,58 1,59 1,59 1,58 1,58 1,58 1,59 1,58 1,59 1,59 1,58 1,58 1,59 1,58 1,58 1,67 1,58 1,59 1,59 1,56 1,56 1,57 1,56

* la corriente es en cada celda ** la resistencia es la de una sola celda *** El DeltaT se toma entre lado caliente de la celda y lado frío, y no de la temp. De la cuba como antes

11,61 12,10 12,20 12,25 12,28 12,29 12,31 12,32 12,32 12,32 12,32 12,32 12,33 12,34 12,35 12,37 12,39 12,40 12,40 12,41 12,42 12,42 12,43 12,51 12,46 12,48 12,48 12,29 12,31 12,32 12,32



60

DeltaT

55

Temp. ambiente

50

Temp. lado frio

45 40

] C 35 º [ p 30 m e 25 T

20 15 10 5 0 0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

minutos


] m h O 1,00 [ a d l e c R

0,00 18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

38

40

Temperatura [ºC]

Tensión celda Peltier vs. Temperatura 13,00 12,00 11,00 10,00 9,00 ] t l 8,00 o V [ 7,00 a d l 6,00 e 5,00 c V 4,00 3,00 2,00 1,00 0,00

Vcelda

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

38

Delta T [ºC]

40


Número de la experiencia: 5 Fecha: 10-07-2010 Cantidad bloques aluminio: 2 Silicona: capa delgada Fuente. PWM 20 Khz con filtro capacitivo Aislamiento: agrgado de 2 cm tergopor en todo el interior de la cuba Tiempo [min]



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45

12,45 12,33 12,34 12,37 12,38 12,39 12,40 12,40 12,40 12,40 12,41 12,41 12,41 12,40 12,40 12,40 12,40 12,40 12,40 12,40 12,39 12,39 12,39 12,39 12,39 12,39 12,39 12,39 12,38 12,38 12,38 12,38 12,37 12,37 12,37 12,37 12,37 12,37 12,36 12,36 12,36 12,36 12,36 12,36 12,35 12,27

-


Temp. parte fría [ºC] 18 9 8 7 5 3 2 2 2 2 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -2 -1 -1 -1 -1 -2 -2 -1 -1 0 -1 -1 -1 -1

Temp. ∆T*** [ºC] Temp. cuba [ºC] ambiente [ºC] 18 15 12 11 9 8 7 6 6 5 4 4 4 3 2 2 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

0 18 24 28 32 35 35 36 36 36 37 37 37 37 38 37 37 37 38 38 37 37 37 37 38 38 38 38 38 38 38 38 39 38 38 38 38 39 39 38 38 37 38 38 37 38

17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17

Resistencia Tensión en celda** celdas [V] [Ohm] -

*no se colocó el amperímetro porque produce gran caida de tensión (apróx. 2V) ** no se puede medir sin el amperímetro conectado *** El DeltaT se toma entre lado caliente de la celda y lado frío, y no de la temp. De la cuba como antes

12,19 12,07 12,08 12,11 12,12 12,13 12,14 12,14 12,14 12,14 12,15 12,15 12,15 12,14 12,14 12,14 12,14 12,14 12,14 12,14 12,13 12,13 12,13 12,13 12,13 12,13 12,13 12,13 12,12 12,12 12,12 12,12 12,11 12,11 12,11 12,11 12,11 12,11 12,10 12,10 12,10 12,10 12,10 12,10 12,09 12,01



50

DeltaT

45

Temp. ambiente

40

Temp. lado frio

35 ] 30 C º [ 25 p m 20 e T

15 10 5 0 -5 0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

minutos

Tensión celda Peltier vs. Temperatura 13,00 12,00 11,00 10,00 9,00 ] t l o 8,00 V [ 7,00 a d l 6,00 e 5,00 c V 4,00 3,00 2,00 1,00 0,00

Vcelda

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

38

Delta T [ºC]

40

Thermoelectric Cooler TEC1-127 06 Performance Specifications Hot Side Temperature (º C)

25º C

50º C

Qmax (Watts)

50

Delta Tmax (º C)

66

75

Imax (Amps)

6.4

6.4

Vmax (Volts)

14.4

16.4

Module Resistance (Ohms)

1.98

2.30

57

Performance curves on page 2

Copyright HB Corporation.

HB

reserves the right to change these specifications without notice.

1

Rev2.03

TEC1-127 06


HB

reserves the right to change these specifications without notice. 2

Rev 2.03

TEC1-127 06

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

Size table:

A

B

C

40

40

3.8

Operating Tips • •

•

Max. Operating Temperature: 138oC Do not exceed Imax or Vmax when operating module. Life expectancy: 200,000 hours

•

•

Please consult HB for moisture protection options (seeling). Failure rate based on long time testings:

•


HB

reserves the right to change these specifications without notice. 3

Rev2.03

0.2%.

Chapter 1 General Description 1.1 Introduction The MC68HC908AP64 is a member of the low-cost, high-performance M68HC08 Family of 8-bit microcontroller 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. Table 1-1. Summary of Device Variations RAM 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

Device

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 1. No security feature is absolutely secure. However, Freescale’s strategy is to make reading or copying the FLASH difficult for unauthorized users. MC68HC908AP Family Data Sheet, Rev. 4 Freescale Semiconductor

19

General Description

• • • • • • • • • •

• • •

• •

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-line package (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.

MC68HC908AP Family Data Sheet, Rev. 4 20

Freescale Semiconductor

MCU Block Diagram INTERNAL BUS

A T R O P

PTA7/ADC7 ‡ PTA6/ADC6 ‡ PTA5/ADC5 ‡ PTA4/ADC4 ‡ PTA3/ADC3 ‡ PTA2/ADC2 ‡ PTA1/ADC1 ‡ PTA0/ADC0 ‡

B T R O P

PTB7/T2CH1 PTB6/T2CH0 PTB5/T1CH1 PTB4/T1CH0 PTB3/RxD † PTB2/TxD † PTB1/SCL † PTB0/SDA †

C T R O P

PTC7/SCRxD † PTC6/SCTxD † PTC5/SPSCK PTC4/SS PTC3/MOSI PTC2/MISO PTC1 # PTC0/IRQ2 **#

D T R O P

PTD7/KBI7 *** PTD6/KBI6 *** PTD5/KBI5 *** PTD4/KBI4 *** PTD3/KBI3 *** PTD2/KBI2 *** PTD1/KBI1 *** PTD0/KBI0 ***

M68HC08 CPU CPU REGISTERS

ARITHMETIC/LOGIC UNIT (ALU)

CONTROL AND STATUS REGISTERS — 96 BYTES

10-BIT ANALOG-TO-DIGITAL CONVERTER MODULE

A R D D

TIMEBASE MODULE

USER FLASH — (SEE TABLE) 2-CHANNEL TIMER INTERFACE MODULE 1

USER RAM — (SEE TABLE) MONITOR ROM — 959 BYTES

B R D D

2-CHANNEL TIMER INTERFACE MODULE 2

USER FLASH VECTOR SPACE — 48 BYTES OSCILLATORS AND CLOCK GENERATOR MODULE

SERIAL COMMUNICATIONS INTERFACE MODULE 1

INTERNAL OSCILLATOR

OSC2

MULTI-MASTER IIC (SMBUS) INTERFACE MODULE

RC OSCILLATOR

OSC1

X-TAL OSCILLATOR

CGMXFC

PHASE-LOCKED LOOP

* RST

SYSTEM INTEGRATION MODULE

* IRQ1

EXTERNAL INTERRUPT

MODULE

** IRQ2

SERIAL COMMUNICATIONS INTERFACE MODULE 2 (WITH INFRARED MODULATOR/DEMODULATOR)

SERIAL PERIPHERAL INTERFACE MODULE

COMPUTER OPERATING PROPERLY MODULE

KEYBOARD INTERRUPT MODULE

POWER-ON RESET MODULE

LOW-VOLTAGE INHIBIT MODULE

VDD VDDA VSS VSSA

POWER

VREG VREFH VREFL

ADC REFERENCE

C R D D

D R D D

* Pin contains integrated pullup device. ** Pin contains configurable pullup device. *** Pin contains integrated pullup device when configured as KBI. † Pin is open-drain when configured as output. ‡ LED direct sink pin. # Pin not bonded on 42-pin SDIP. . USER 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

DEVICE

Figure 1-1. MC68HC908AP64 Block Diagram

MC68HC908AP Family Data Sheet, Rev. 4 Freescale Semiconductor

21

General Description

PTD2/KBI2

1

42

VDDA

PTD1/KBI1

2

41

VSSA

PTD0/KBI0

3

40

PTD3/KBI3

PTB7/T2CH1

4

39

PTD4/KBI4

CGMXFC

5

38

PTD5/KBI5

PTB6/T2CH0

6

37

PTD6/KBI6

VREG

7

36

PTD7/KBI7

PTB5/T1CH1

8

35

VREFH

VDD

9

34

VREFL

OSC1

10

33

PTA0/ADC0

OSC2

11

32

PTA1/ADC1

VSS

12

31

PTA2/ADC2

PTB4/T1CH0

13

30

PTA3/ADC3

IRQ1

14

29

PTA4/ADC4

PTB3/RxD

15

28

PTA5/ADC5

RST

16

27

PTA6/ADC6

PTB2/TxD

17

26

PTA7/ADC7

PTB1/SCL

18

25

PTC2/MISO

PTB0/SDA

19

24

PTC3/MOSI

PTC7/SCRxD

20

23

PTC4/SS

PTC6/SCTxD

21

22

PTC5/SPSCK

Pins not available on 42-pin package

Internal connection

PTC0/IRQ2

Unconnected

PTC1

Unconnected

Figure 1-4. 42-Pin SDIP Pin Assignment

MC68HC908AP Family Data Sheet, Rev. 4 24

Freescale Semiconductor

  

Applications  High Frequency Synchronous Buck Converters for Computer Processor Power

IRF3707Z IRF3707ZS IRF3707ZL

HEXFET Power MOSFET

VDSS RDS(on) max 9.5m

30V Benefits  Low RDS(on) at 4.5V VGS  Ultra-Low Gate Impedance  Fully Characterized Avalanche Voltage and Current

D2Pak IRF3707ZS

TO-220AB IRF3707Z

Qg 9.7nC

TO-262 IRF3707ZL

Absolute Maximum Ratings Parameter

Max.

Units V

VDS

Drain-to-Source Voltage

30

VGS

Gate-to-Source Voltage

± 20

ID @ TC = 25°C

Continuous Drain Current, VGS @ 10V

59

ID @ TC = 100°C

Continuous Drain Current, VGS @ 10V

42

IDM

Pulsed Drain Current

230

PD @TC = 25°C

Maximum Power Dissipation

57

PD @TC = 100°C

Maximum Power Dissipation

28

TJ

Linear Derating Factor Operating Junction and

TSTG

Storage Temperature Range Soldering Temperature, for 10 seconds Mounting torque, 6-32 or M3 screw

A

W

0.38 -55 to + 175

W/°C °C

300 (1.6mm from case) 10 lbf in (1.1 N m)

Thermal Resistance Parameter

Typ.

Max.

Units °C/W

RJC

Junction-to-Case

–––

2.653

RCS

Case-to-Sink, Flat Greased Surface

0.50

–––

RJA

Junction-to-Ambient

–––

62

RJA

Junction-to-Ambient (PCB Mount)

–––

40

Notes  through  are on page 12

www.irf.com

1 12/4/03

 Static @ TJ = 25°C (unless otherwise specified) Parameter

Min. Typ. Max. Units

Conditions

BVDSS

Drain-to-Source Breakdown Voltage

30

–––

–––

VDSS / TJ

Breakdown Volt age Temp. Coeff icient

–––

0. 023

–––

RDS(on)

Static Drain-to-Source On-Resistance

–––

7.5

9.5

m V/ °C Reference to 25°C, ID = 1mA m VGS = 10V, ID = 21A

–––

10

12.5

VGS = 4.5V, ID = 17A

V

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

Gate-to-Source Forward Leakage

–––

–––

100

Gate-to-Source Reverse Leakage

–––

–––

-100

IGSS

VGS = 0V, ID = 250µA

VDS = VGS, ID = 250µA VDS = 24V, VGS = 0V VDS = 24V, VGS = 0V, TJ = 125°C

nA

VGS = 20V VGS = -20V

gfs

Forward Transconductance

81

–––

–––

S

VDS = 15V, ID = 17A

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

–––

Qgd

Gate-to-Drain Charge

–––

3.4

–––

ID = 17A

Qgodr

See Fig. 16

VDS = 15V nC

VGS = 4.5V

Gate Charge Overdrive

–––

2.5

–––

Qsw

Switch Charge (Qgs2 + Qgd)

–––

4.4

–––

Qoss

Output Charge

–––

6.2

–––

td(on)

Turn-On Delay Time

–––

9.8

–––

VDD = 15V, VGS = 4.5V

tr

Rise Time

–––

41

–––

ID = 17A

td(off)

Turn-Off Delay Time

–––

12

–––

tf

Fall Time

–––

3.6

–––

Ciss

Input Capacitance

–––

1210

–––

Coss

Output Capacitance

–––

260

–––

Crss

Reverse Transfer Capacitance

–––

130

–––

nC

ns

VDS = 16V, VGS = 0V

Clamped Inductive Load VGS = 0V

pF

VDS = 15V ƒ = 1.0MHz

Avalanche Characteristics Typ.

Max.

Units

EAS

Parameter Single Pulse Avalanche Energy

–––

40

mJ

IAR

Avalanche Current

–––

23

A

EAR

Repetitive Avalanche Energy

–––

5.7

mJ

Diode Characteristics Parameter

Min. Typ. Max. Units

IS

Continuous Source Current

ISM

(Body Diode) Pulsed Source Current

VSD

(Body Diode) Diode Forward Voltage

–––

trr

Reverse Recovery Time

Qrr

Reverse Recovery Charge

2

–––

–––

59

Conditions MOSFET symbol

A

D

230

showing the integral reverse

–––

1.0

V

p-n junction diode. TJ = 25°C, IS = 17A, VGS = 0V

–––

14

21

ns

TJ = 25°C, IF = 17A, VDD = 15V

–––

5.2

7.8

nC

di/dt = 100A/µs

–––

–––

G S

www.irf.com

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

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