提高低噪声模拟TE冷却器驱动器的效率
文章：Dave Conrad
该电路采用新型高效H桥驱动拓扑，以驱动热电冷却器元件，而不会将噪声引入设计。
用于热电(TE)冷却器应用的典型驱动器可以使用脉宽调制(PWM)来驱动h桥电路。该方案有效，但驱动TE器件的电流脉冲非常大。这些方波通常是设备的最大额定电流，可以在PCB的电源和接地面/总线上产生大量的噪声，可能会干扰敏感的模拟电路。使用噪声滤波器和PCB布局技术来降低pwm引起的噪声是可能的，但这些措施会使设计复杂化，并且可能仍然不能为敏感电路提供足够的降噪。
一种解决方案是使用线性电路驱动TE冷却器，从而消除PWM驱动器的高dv/dt，大电流脉冲。另一方面，直线驱动器往往是低效的，导致更多的散热在驱动设备。
基于H-Bridge驱动程序拓扑，该设计理念的电路采用了第三种方法。在该电路中，通过晶体管在接近它们的饱和点处运行以减少耗散损耗。熟悉电路后，我们将比较5V和3.3V电源电压箱。
在桥的低端上使用电压控制电流槽，在满量程的饱和度附近操作，高侧的完全饱和开关使我们能够将电源电压降低到电压下降之和的点TH.e pass transistors and the load is just less than the supply voltage required to produce the driver’s maximum output current (图1）。
图1H-Bridge是由V的模拟信号驱动的CCS在低端和数字信号上切换电流极性，从而倒转热流。
使用这种架构，电源电压可以调整，以减少浪费的功率，同时允许接近全额定电流流在TE冷却器的需求。选择非常低的RDS（开）FET和电流检测电阻接近最小实用值可以有助于减少浪费的电源。对于这个申请，FET的vTH.规格必须小于2V。
通过从5V到3.3V的电源电压降低，完全级电流从2V输入的2A减少到1.63V输入的1.63A（图2和3）。只要这不会影响设计的热流要求，益处很清楚;电流晶体管中的峰值耗散从3.3W降至0.8W，热量损失降低了75％。
驱动器晶体管M1在1.63 A(比较5V和3.3V电源情况下的等负载电流)的耗散已经从2 W减少到20 mW (图3.）。
图2当电源电压为5V时，驱动器晶体管M1的最大功耗为3.15W(TEC)= 1.25。在全量程电流为2.0 A时，M1的损耗为1.9 W。
图3.将电源降低到3.3V将驱动器晶体管M1的峰值耗散降至1.35W(TEC)= 0.8 A.在全系列电流下，1.65 A，M1的耗散仅为20兆瓦。
驱动器晶体管M3和M4中的最大耗散在满量程电流下发生。这些装置在饱和度或截止部件中运行，因此耗散从未超过几十毫瓦。
该线性驱动器解决方案提供的效率特别适用于电池供电的TE冷却器应用。该电路还通过消除由尖锐的PWM电流脉冲产生的电噪声来提供AC线供电系统中的优点。
为了简单起见，图1中的示例电路只显示冷却(或加热，取决于TE冷却器的安装方式)驱动，但它可以很容易地适用于双峰操作。对于需要数字控制的应用，将冷却驱动电路连接到微控制器的数字和模拟输出来实现加热和冷却操作是相当简单的。