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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Kleines Labornetzteil - Kühlkörper


Autor: Bastl-Wastl (Gast)
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Hi!

Ich plane ein relativ kompaktes Labornetzteil (Plastik-Gehäusemaße ca 17 
x 6,5 x4) zusammenzustellen. Ausgangsspannung regelbar von 0 bis 15V / 
0,8A max.
0,8A weil ein stärkerer Trafo als 18V/16VA nicht Platz hat. Als 
Spannungsregler möchte ich nen LM317 verwenden. Hab auch schon nen 
passenden Kühlkörper gefunden, liegend, etwa 4,5 x 3 x 1,5 cm mit 4 K/W 
Wärmewiderstand.

Nun ein paar Fragen:

* Möchte nun wissen, ob ich Belüftungsschlitze brauche oder den 
Kühlkörper gar extern dranbauen muss, um das Ding nicht zu überhitzen.

* Reichen 18V Trafoausgangsspannung

*Kennt jemand ne ganz einfache Schaltung für eine fixe Strombegrenzung 
von 800mA?


Werd den Schaltplan gleich mit uploaden und bin dankbar für alle 
Ratschläge!

Autor: Bastl-Wastl (Gast)
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Das Board lad ich auch gleich hoch. Achtet nicht auf das Routing, is nur 
eine Hilfe, damit ich auf der Streifenlochrasterplatine die 
Platzaufteilung beachte.

Autor: Bastl-Wastl (Gast)
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Achja, die weiß schraffierte Fläche is der geplante Kühlkörper, die grau 
schraffierten Flächen die darüberliegenden Digitalanzeigen für U und I.

Autor: HildeK (Gast)
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Wird eng mit der Kühlung.
Bei 0,8A musst du mit 15 bis 20W Verlustleistung rechnen - mal 4K/W, 
gibt mehr als 70° Übertemperatur also fast 100° bei Zimmertemperatur. 
Das mag dann auch der Regler nicht mehr ganz so gerne, denn an seiner 
Sperrschicht ist es noch wärmer.
KK im Gehäuse: da werden sich die 20-25°° Umgebungstemperatur erst recht 
nicht halten lassen.
KK außen am Gehäuse: Du wirst dir die Finger verbrennen :-)

Strombegrenzung: zweiten LM317 als Stromquelle davor schalten. Dann 
kommen aber die 15 V nicht mehr raus, eher max. 12V.

Autor: Bastl-Wastl (Gast)
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Dass der mit so nem Kühlkörper gleich so heiß wird, hät ich nicht 
gedacht.  Naja, werds dann wohl mit Außenmontage machen (hoffe mal das 
Plastik schmilzt am Rand nicht weg :P). Aber dauert es nicht so ne 
viertel Stunde bis wirklich der ganze Kühlkörper aufgehitzt ist?

Das mit der Strombegrenzung lass ich dann wohl lieber, komm jetzt schon 
fast nicht an die gewünschten 15V. Müssen halt die Überlastled und der 
zugehörige Summer reichen.

Autor: HildeK (Gast)
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Naja, im Normalfall hast du ja auch nicht 0,1V eingestellt und brauchst 
da den vollen Strom. Die Betrachtung war praktisch für den 
Kurzschlussfall bei Strombegrenzung auf 0,8A. Wenn ein 5V-Verbraucher 
600mA zieht, dann hast du nur 7W Verlustleistung und kaum 30° 
Temperaturerhöhung.
Und wenn nur sehr kurzzeitig Strom-Peaks gezogen werden, merkst du das 
am KK nicht. Natürlich geht die Einschaltdauer in die KK-Temperatur mit 
ein.
Wenn du aber einen Akku 1,2V mit Strombegrenzung laden willst, dann 
wirds schon nett warm.
Hast du dir statt des L317 schon mal den L200 angeschaut? Z.B. da:
http://bwir.de/downloads/L200_deutsch.pdf
Der ist zwar auch schon steinalt, aber bei dem kann man mit einem 
einfachen Widerstand die Strombegrenzung vorwählen.
Übrigens, beide kommen nicht runter auf 0V.

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Mal etwas allgemeins zur Schaltung:
- Der Transistor an R2 ist denke ich falsch
- Viele Spannungsmessgeräte benötigen eine vom Messignal galvanisch 
getrennte Betriebsspannung.

Autor: Bastl-Wastl (Gast)
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Erstmal vielen Dank an HildeK, was ich da über den L200 gelesen hab hat 
mich sehr überzeugt. Laut diesem Datenblatt dürfte auch mein Kühlkörper 
ausreichen, um ihn auf Temperatur zu halten.

@ Benedikt K: Hast recht, der Transistor ist wirklich verkehrt :P.
Das mit der galvanischen Trennung versteh ich jetz aber nicht ganz, 
wieso braucht der ne galvanische Trennung? Und wie bekommt man die in 
nem Labornetzteil hin (ohne 2.Trafo)??

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Bastl-Wastl wrote:

> Das mit der galvanischen Trennung versteh ich jetz aber nicht ganz,
> wieso braucht der ne galvanische Trennung?

Keine Ahnung, ist aber so. Es gibt welche die auch ohne auskommen, steht 
dann aber extra dabei. Die meisten legen Masse vom Messignal auf halbe 
Betriebsspannung um auch bipolare Signale messen zu können.

> Und wie bekommt man die in nem Labornetzteil hin (ohne 2.Trafo)??

Mit einem DC DC Wandler (also im Prinzip auch mit einem Trafo).

Autor: HildeK (Gast)
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>Laut diesem Datenblatt dürfte auch mein Kühlkörper
>ausreichen, um ihn auf Temperatur zu halten.
Das darfst du gerne erklären! Woraus schließt du das?

Das thermische Problem ist bei jedem Längsregler genau das selbe.
Du hast eine Eingangsspannung, eine Ausgangsspannung und einen Strom. 
Die Differenz zwischen Ein- und Ausgangsspannung multipliziert mit dem 
Strom ist einfach die Leistung, die der Regler in Wärme umwandelt und 
die über den KK weg muss. Und dann wird einer mit 4K/W eben um 60° 
wärmer, wenn aus obiger Rechnung 15 Watt herauskommen (18V 
Eingangsspannung * 0,8A = 14,4W im Kurzschlussfall!)

Da der Wärmeübergang vom Halbleiter zu dessen Gehäuse nochmals einen 
Widerstand hat (den Wärmewiderstand), z.B. 4K/W (steht so im Datenblatt 
des L200!), dann wird der Siliziumchip nochmals um 60° wärmer als sein 
Gehäuse. In Summe ist dann der Chip schon bei 120° Übertemperatur über 
der Umgebung. Jetzt wird es echt eng, bzw. glücklicherweise haben die 
Regler einen thermischen Überlastschutz, gehen also daran nicht kaputt.

Deshalb nimmt man lieber Schaltregler, die sind aber vom Aufbau her 
deutlich empfindlicher und schwieriger in Griff zu bekommen.

Noch ein Link zu viel Elektronik - hier speziell Spannungsregelung:
http://www.discovercircuits.com/V/volt-reg5.htm

Autor: Bastl-Wastl (Gast)
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Wenn die Ausgangsspannung nur von der Differnez abhängt würde das ja 
bedeuten, dass etwa der 7815er bei 18V Eingangsspannung bei 1A nur etwa 
3W Verlustleistung hätte und deshalb auch mit nem weit kleinerem 
Kühlkörper im Gehäuse auskommen könnte?? Oder vergess ich dabei was??

Autor: HildeK (Gast)
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>Wenn die Ausgangsspannung nur von der Differnez abhängt ...
Vollkommen richtig!

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