熱電 (TE) 冷卻器應(yīng)用的典型驅(qū)動器可以使用脈沖寬度調(diào)制 (PWM) 來驅(qū)動 H 橋電路。該方案可行，但會用非常大的電流脈沖驅(qū)動 TE 設(shè)備。這些方波通常是設(shè)備的額定電流，會在 PCB 的電源和接地平面/總線上產(chǎn)生大量噪聲，可能會干擾敏感的模擬電路?？梢允褂迷肼?a target="_blank">濾波器和 PCB 布局技術(shù)來降低 PWM 引起的噪聲，但這些措施會使設(shè)計復(fù)雜化，并且可能仍無法為敏感電路提供足夠的噪聲降低。
    一種解決方案是使用線性電路來驅(qū)動 TE 冷卻器，從而消除 PWM 驅(qū)動器的高 dv/dt、高電流脈沖。另一方面，線性驅(qū)動器往往效率低下，導(dǎo)致驅(qū)動設(shè)備散熱更多。
    本設(shè)計理念的電路采用第三種方法，基于 H 橋驅(qū)動器拓?fù)?。在該電路中，傳?a target="_blank">晶體管在接近其飽和點(diǎn)時運(yùn)行以減少耗散損耗。熟悉電路后，我們將比較5V和3.3V電源電壓的情況。

    在橋的低壓側(cè)使用壓控電流吸收器，在滿量程下接近飽和運(yùn)行，在高壓側(cè)使用完全飽和的開關(guān)，使我們能夠?qū)㈦娫措妷航档偷诫妷嚎偤拖陆档絺鬏斁w管和負(fù)載的電壓剛好低于產(chǎn)生驅(qū)動器輸出電流所需的電源電壓（圖 1）。

    圖 1 H 橋由低側(cè) V CCS的模擬信號和用于切換電流極性的數(shù)字信號驅(qū)動，從而反轉(zhuǎn)熱流。
    驅(qū)動晶體管 M3 和 M4 中的耗散出現(xiàn)在滿量程電流下。這些器件在飽和或截止?fàn)顟B(tài)下運(yùn)行，因此功耗永遠(yuǎn)不會超過幾十毫瓦。
    使用這種架構(gòu)，可以調(diào)整電源電壓以限度地減少功率浪費(fèi)，同時允許接近全額定電流按需流入 TE 冷卻器。選擇非常低的 R ds(on) FET 和接近實(shí)用值的電流檢測電阻有助于減少功率浪費(fèi)。對于此應(yīng)用，F(xiàn)ET 的 Vth規(guī)格必須小于 2V。
    通過將電源電壓從 5V 降低至 3.3V，滿量程電流已從 2V 輸入時的 2A 降低至 1.63V 輸入時的 1.63A（圖 2 和圖 3 ）。只要這不影響設(shè)計的熱流要求，好處就很明顯；電流傳輸晶體管的峰值耗散已從 3.3W 降低至 0.8W，熱損耗減少了 75%。

    驅(qū)動器晶體管 M1 在 1.63 A 時的耗散（比較 5V 和 3.3V 電源情況下的相等負(fù)載電流）已從 2 W 降低至約 20 mW（圖 3 ）。

    圖 2當(dāng)電源電壓為 5V 時，在 I (TEC) = 1.25 A 時，驅(qū)動晶體管 M1 的功耗為 3.15 W。在滿量程電流 2.0 A 時，M1 的功耗為 1.9 W。

    功耗 3.3V

    圖 3將電源電壓降低至 3.3V 可將驅(qū)動器晶體管 M1 的峰值功耗降低至 1.35 W，此時 I (TEC) = 0.8 A。在滿量程電流 1.65 A 下，M1 的功耗僅為 20 mW。
    驅(qū)動晶體管 M3 和 M4 中的耗散出現(xiàn)在滿量程電流下。這些器件在飽和或截止?fàn)顟B(tài)下運(yùn)行，因此功耗永遠(yuǎn)不會超過幾十毫瓦。
    這種線性驅(qū)動器解決方案提供的效率特別適用于電池供電的 TE 冷卻器應(yīng)用。該電路還通過消除由銳邊 PWM 電流脈沖產(chǎn)生的電噪聲，在交流線路供電系統(tǒng)中提供了優(yōu)勢。
    閱讀更多設(shè)計理念為簡單起見，圖 1 中的示例電路僅顯示冷卻（或加熱，取決于 TE 冷卻器的安裝方式）驅(qū)動，但它可以輕松適應(yīng)雙模式操作。對于需要數(shù)字控制的應(yīng)用，將冷卻器驅(qū)動電路連接到微控制器的數(shù)字和模擬輸出以實(shí)現(xiàn)加熱和冷卻操作相當(dāng)簡單。