Ejemplos de simulaciones de LTspice con el modelo TEM y controladores TEM de Analog Devices.
Simulación de un generador basado en TEM con controlador LTC3108.
El LTC3108 de Analog Devices permite al diseñador construir un TEG de alta eficiencia. La característica principal de este circuito integrado hace posible iniciar la recolección de energía cuando el voltaje de entrada de un elemento Peltier es tan bajo como 20 mV.
El LTC3108 entrega la energía obtenida del generador a un condensador de almacenamiento, así como a una salida LDO con un voltaje fijo de 2,2 V con capacidad de salida de hasta 3 mA.
Este controlador también tiene una salida de voltaje que se puede programar a un valor fijo de 2,35 V, 3,3 V, 4,1 V o 5 V. Cualquiera de las salidas de voltaje es útil para alimentar una MCU con sensor remoto. Para hacer que el sistema sea aún más robusto, el LTC3108 tiene una salida Power-Good que puede mostrar que el generador se encuentra en condiciones de funcionamiento.
Además, el sistema necesita un transformador elevador compacto con una relación de devanados de 1:25, 1:50 o 1:100.
El LTC3108 es un dispositivo unipolar que funciona sólo si un lado específico del TEM es el lado activo. Esta topología está bien en caso de que un diseñador sepa que habrá dos áreas, una de las cuales siempre tendrá una temperatura más alta (por ejemplo, un interior más cálido). En caso de que no haya certeza de qué área será más cálida, se recomienda utilizar el LTC3109, que puede generar energía a partir de cualquier gradiente de temperatura.
El recolector de energía con un LT3108 se puede modelar en LTspice, utilizando el modelo estándar de LTC3108 y el modelo TEM, descrito en las secciones anteriores. Reunir estos dos modelos puede ayudar al diseñador a evaluar el estado estacionario y los comportamientos dinámicos del sistema termoeléctrico. El cálculo puede mostrar el rendimiento de la recolección de energía para diferentes gradientes de temperatura, así como para una variedad de modelos TEM. El resultado del modelado con un gradiente de temperatura de +47 °С muestra que el sistema se estabiliza a un estado estable en 100 ms, como se muestra en la figura 8. El indicador PGOOD sube a Vout = 3,08 V, que está dentro del umbral especificado 7,5 % del voltaje de salida programado.
