热电冷却器 (TEC) 的工作原理是珀耳帖效应。当在 TEC 两端施加电压时，直流电流流经半导体的接合处，导致温差。热量从 TEC 的一侧传递到另一侧，这会在 TEC 元件上产生“热”侧和“冷”侧。如果直流电流反向，则热侧和冷侧会互换。

调制流经 TEC 的电流的一种常见方法是，使用 PWM 驱动并通过改变导通和关断占空比来改变平均电流。为实现通过单电源进行加热和冷却，需要使用 H 桥拓扑。DRV8952 可以驱动两个 H 桥，从而以高达 5A 的电流双向驱动两个 TEC。还可以将一对半桥并联在一起，从而驱动电流高达 10A 的单个 TEC。

采用 DDW 封装的 DRV8952 还具有精度为 5% 的电流检测输出 (IPROPI)，无需在闭环控制拓扑中使用两个外部分流电阻器，从而节省了物料清单成本和空间。图 8-8 展示了连接至 DRV8952 驱动器的两个 TEC 的原理图。

图 8-8 驱动两个 TEC

图 8-9 显示了使用更高电流驱动一个 TEC 的原理图。

图 8-9 使用更高电流驱动一个 TEC

连接至输出节点的 LC 滤波器将 DRV8952 的 PWM 输出转换为 TEC 两端的低纹波直流电压。需要使用滤波器来尽可能减小纹波电流，因为快速瞬变（例如，方波电源）会缩短 TEC 的寿命。建议最大纹波电流小于最大电流的 10%。TEC 两端的最大温差随着纹波电流的增加而减小，其计算公式如下：

其中，ΔT 是实际温差，ΔT_MAX 是 TEC 数据表中指定的最大可能温差，N 是纹波和最大电流之间的比率。N 不应大于 0.1。

选择输入 PWM 频率时，需要在开关损耗与使用较小的电感器和电容器之间进行权衡。高 PWM 频率还意味着 TEC 两端的电压受到严格控制，并且 LC 元件的成本可能更低。

二阶低通滤波器的传递函数如方程式 21所示：

其中，

ω₀ = 1/√(LC)，滤波器谐振频率

Q = 品质因数

ω = DRV8952 输入 PWM 频率

通常选择至少比 PWM 频率低一个数量级的滤波器谐振频率。根据此假设，方程式 21 可以简化为：

H（以 dB 为单位）=–40 log (f_S/f₀)

其中，f ₀ = 1/2π√(LC)，f_S 是输入 PWM 开关频率。

• 如果 L = 10μH 且 C = 22μF，则谐振频率为 10.7kHz。

• 该谐振频率对应于 100kHz 开关频率下的 39dB 衰减。

• 对于 VM = 24 V 的情况，39dB 衰减意味着 TEC 元件两端的纹波电压将大概为 270 mV。

• 因此，对于电阻为 1.5Ω 的 TEC 元件，流经 TEC 的纹波电流将为 180 mA。

• 在 DRV8952 的 5A 最大输出电流下，180mA 对应于 3.6% 的纹波电流。

• 根据方程式 21，这将导致 TEC 元件的最大温差降低约 0.13 %。

根据电源电压和流经 TEC 元件的直流电流调整 LC 值。DRV8952 支持高达 200kHz 的输入 PWM 频率。在选择输入 PWM 频率之前，必须仔细考虑器件在任何给定环境温度下的功率损耗。

在某些基于 TEC 的加热和冷却系统中，实现闭合的电流环路非常重要。采用 DDW 封装的 DRV8952 无需外部电流分流电阻器即可实现这一点。内部电流镜用于监测每个半桥的电流，该信息可通过 IPROPI 引脚获得。微控制器可以根据 IPROPI 引脚电压检测和调整 PWM 占空比。驱动两个 TEC 时，将对应半桥的 IPROPI 引脚连接在一起，即可测量 H 桥电流。例如，在图 8-8 所示的原理图中，IPROPI1 和 IPROPI2 连接在一起，IPROPI3 和 IPROPI4 也连接在一起。如图 8-9 所示，仅驱动一个 TEC 时，将所有 IPROPI 引脚连接在一起。

此外，DRV8952 可以通过向器件提供外部电压基准 (VREF) 来调节电流调节跳闸点，从而在内部调节电流。然后，电流环路将在 H 桥（本体）内闭合。