www.mikrocontroller.net

Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik 12V auf 5V per PWM?


Autor: Kain (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo,

Für einen Roboter benötige ich zum einen 5V für die Controller und 12V 
für den Motor. Da dies alles aus einem Akku mit 12V kommen soll brauche 
also eine Möglichkeit möglichst verlustarm von den 12V auf 5V zu kommen.
Es werden bei 5V später ströme bis ca. 1,5 - 1,8A benötigt.

Bisher ist ein 78S05 verbaut, aber der wird jetzt schon bei gerademal 
200mA Last recht warm. Was natürlich auch logisch ist. Der TO220 sollte 
sich nach rechnung um ca.70° erwärmen und das tut er auch.
Zur Zeit befindet sich der wandler an einem kleinen kühlkörper, der nur 
etwa doppelt so hoch und doppelt zu breit ist wie der TO220 selbst. (hab 
leider grad keinen fotoapparat zur hand)

Ist es möglich den Wandler mit einem so großen Kühlkörper auszustatten, 
dass er bei den 12 Watt verlustleistung noch funktioniert? Und der auch 
praktisch sinnvoll ist?

Alternativ würde mir noch einfallen die Spannung zuerst über eine 
Schaltung aus PWM, FET und Glättung von 12V auf 8V zu senken und diese 
dann dem 78S05 zu verpassen. Wobei ich dann immernoch mit 5.4 Watt 
verlust zu kämpfen hätte.

Wie groß muss ich die Kühlkörper dimensionieren?
Ist meine alternative sinnvoll? Oder gibt es noch andere Ideen?

Gruß,
Kain

Autor: Gast4 (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
7805 und verlustarm schliessen sich gegenseitig aus.
Klassischer Einsatzfall fuer einen Schaltregler.

Gast4

Autor: ozo (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Machs dir doch einfach und nimm einen fertigen DC/DC Wandler. Den kannst 
du zwar per FET, Spule und PWM selbst bauen 
(http://de.wikipedia.org/wiki/Abw%C3%A4rtswandler) aber naja...
Wirkungsgrad ist definitiv besser als bei Linearregler, der ordentlich 
gekühlt unter Umständen auch noch funktionieren könne. Allerdings 
brauchst du dann wahrscheinlich einen PWM geregelten Lüfter für die 
Kühlung. Und da du sowieso einen Akku als Versorgung nutzen willst, kann 
die doch jede Effizienzsteigerung nur Recht sein, oder?

Autor: Kain (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
in welchem bereich liegen eigentlich die vorteile eines linearreglers?
wenn es keine gäbe würden sie nicht mehr existieren nehme ich an?

ich war/bin neu auf dem gebiet und habe ahnungslos mal einen 
linearregler verbaut, was ich nun natürlich nicht mehr ändern kann.
die beste art wäre dann ein solches schaltregler-IC von 12V auf 8V und 
dann auf den linearregler.
5.5 Watt sollte man noch ohne Lüfter abführen können oder?

Autor: dc (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Sowas ist am schnellsten, wenn man nicht selber basteln will.
Und billiger, wenn man in dem Bereich nch nicht gebastelt hat.

http://www.meanwell.com/search/scw12/default.htm

Autor: Kain (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
auch nicht schlecht...
aber ich bastel gerne ;-)
und in form eines ICs werde ich das noch aufgebaut bekommen.

haben linearregler überhaupt eine effizenz?
oder verbraten die tatsächlich alles?

Autor: dc (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Dann gibt es z.B. hier Anleitungen:

http://www.linear.com/pc/viewCategory.jsp?navId=H0...

gruß DC

Autor: Andreas K. (derandi)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Sicher haben die eine Effizienz. Die ist um so höher je näher Ein- und 
Ausgangsspannung zusammenliegen.
Im speziellen zeichnen sie sich eher durch Einfachheit aus, ausserdem 
erzeugen sie keine lästigen Störfrequenzen.
Die Einfachheit bedeutet aber auch eine lange Lebensdauer, ich habs noch 
nicht geschafft einen kaputtzumachen ohne die zulässigen Spannungen zu 
überschreiten.

Autor: Kain (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Kann im Datenblatt des 78S05 keine Angaben zur Effizienz finden. Steht 
das irgendwo? Allerdings habe ich jetzt die Kurven für den Drop-Out 
gefunden.
Um ca. an 1.8A ran zu kommen muss die Eingangsspannung mindestens 7.5V 
betragen. Dann habe ich noch 2.5V drop-out.

Rechnerisch hätte ich dann 2.5*2 = 5 Watt zu verbraten.
Das dürften aber in der praxis weniger sein oder?

Die 7.5V werde ich mir dann mit einem solchen Schaltregler-IC basteln.

http://www.reichelt.de/?;ACTION=3;LA=4;GROUP=A215;...

Der hier ist recht günstig...aber auch gut?

Danke,
Kain

Autor: Alexander Schmidt (esko) Benutzerseite
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
> Kann im Datenblatt des 78S05 keine Angaben zur Effizienz finden.

Wirkungsgrad = Eingangsspannung/Ausgangsspannung

> Um ca. an 1.8A ran zu kommen muss die Eingangsspannung mindestens 7.5V
> betragen. Dann habe ich noch 2.5V drop-out.
> Die 7.5V werde ich mir dann mit einem solchen Schaltregler-IC basteln.

Das ist absoluter Quark.
Wenn schon Schaltregler, dann direkt auf 5V.
Bei deinem Kenntnisstand würde ich von einem Schaltregler absehen.

Beschreib doch mal die Verbraucher auf der 5V Seite, evtl. gibts eine 
einfachere Lösung.

Autor: Thomas Burkhart (escamoteur)
Datum:
Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hi,

ich hab bei National mal nach nem passenden StepDown geschaut

Kuck Dir mal den Anhang an. Die Schaltung ist nicht allzu kompliziert

Gruß
Tom

Autor: Tassilo Böhr (big_t)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert

Autor: kollektorstrom (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Also irgendwie tinkt das doch, dass Motoren zwar mit 12V betrieben 
werden, die Controllerversorgung aber trotzdem 1,7A zieht?

Erzähl uns mal, für was du einen so hohen Strom brauchst?

Vielleicht kannst du den Strom auch auf mehrere Regler verteilen?

Autor: faustian (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hab da so einige "Wandler"-Plaene gesehen wo Leute direkt per geregelter 
PWM einen Kondensator befuellt haben, uA auch schon in 
Elektronikzeitschriften...

Ich bin immer noch der Meinung das kann nicht wirklich gehen und 
verheizt die Differenzleistung heimlich entweder im Schalttransistor 
oder irgendeinem Widerstand in der Zuleitung.

Wer hat denn nun recht...

Autor: Anon Ymous (avion23)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@faustian
Du hast recht.

Autor: Sepentis (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hi Kain,

bei diesem Strom kannst du einen Linearregler vergessen.
Die Verlustleistung wäre da um die 12Watt. Bei einem
TO220 Gehäuse dürfte der °C/W ohne Küler sobei 18 liegen,
was bedeutet dein Bauteil würde um die 200°C heiß.
Nimm den TS2596CZ5 (5V fix)oder ähnliches, nur der kostet ca. 1Euro (Die 
Endung nach dem CZ "5" bedeutet das er schon fix auf 5V eingestellt ist, 
so das du nur noch 1 Elko am Eingang und am Ausgang brauchst, eine Diode 
(hier am besten die SK54C, die kann 4A) und noch ein Speicherdrossel mit 
68uH(am besten von Würth) die den Strom kann (z.B. WE-SI Serie 5A)
Leider hab ich jetzt nicht mehr im Kopf was für ein Schaltwiderstand der 
interne Transistor hat um die Verlustleistung auszurechen. Aber er hat 
ca. 30°C/Watt, so das er wohl ungekühlt 40°C heiß wird, puls der 
Umgebungstemperatur.
Das einzige Problem ist das er einen Spannungsrippel bei 150kHz mit
ca. 100mV hat. Aber die kannst du noch mal etwas glätten.
Die Schaltung ist beim TS2596 beschrieben, ist ganz einfach und die 
Werte
der Cs sind dort auch angegeben.


Grüße
Sep.

Autor: Kain (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
So, erstmal danke für die rege Beiteiligung hier.

>Wirkungsgrad = Eingangsspannung/Ausgangsspannung

Na dann stimmte ja was ich gedacht habe, nur habe ich mich falsch 
ausgedrückt.

>Das ist absoluter Quark.
>Wenn schon Schaltregler, dann direkt auf 5V.

Das sehe ich inzwischen nach einmal drüber schlafen genauso ;)

>Bei deinem Kenntnisstand würde ich von einem Schaltregler absehen.

Solche kommentare mag ich garnicht.
Erstaunlich wie schnell sich hier manche ein "Bild" von einem machen 
können.
Was ich noch nie gesehen habe und noch nie benutzt habe kann ich nicht 
kennen und nicht wissen. Und würde ich es nicht ausprobieren, könnte ich 
es nicht lernen.

>Kuck Dir mal den Anhang an. Die Schaltung ist nicht allzu kompliziert

Der wäre eine überlegung wert, gibts aber nicht bei reichelt.

>Falls 1,5A vielleicht ausreichen: (...)

Der wäre perfekt geeignet wegen seiner kompatibilität. Allerdings ist 
conrad nicht gerade für günstige angebote bekannt. Ich finde 14 euro 
etwas übertrieben...auch wenn die komplette externe beschaltung 
wegfällt.

>Also irgendwie tinkt das doch, dass Motoren zwar mit 12V betrieben
>werden, die Controllerversorgung aber trotzdem 1,7A zieht?

Das liegt am Sinn und zweck der Platine. Der wandler erzeugt 5V und 
leitet diese über mehrere Strom-Messer und mehrere Mosfets an mehrere 
Ausgänge. So kann alles was angeschlossen ist einzeln überwacht und 
bliebig aus und eingeschaltet werden. Wie gesagt bin ich noch beim 
kennenlernen und üben in dieser Thematik und somit habe ich ursprünglich 
geplant an die Ausgänge nicht nur verschiedene andere Platinen zur LCD 
ausgabe und Motortreiber zu hängen, sondern auch Scheinwerfer aus 
mehereren LEDs.
Tatsächlich könnte ich den Strom auch auf 1A begrenzen und den 
Controller alles ausschalten lassen was gerade nicht benötigt wird um 
eine überhitzung zu verhindern, aber ich versuche hier gerade 
rauszufinden was im rahmen des möglichen ist.
Lösungen gibt es viele...aber ich suche hier nach anderen ideen die mir 
nicht einfallen.
Ich könnte die "scheinwerfer" auch auf eine externe versorgung umbauen 
um den 5V linearregler zu entlasten, dann müsste ich aber einen weiteren 
Strom-Messer verbauen und die daten zum mikrocontroller auf dem 
steuer-board schicken. Da kam es mir einfacher vor die wärmeproduktion 
des reglers zu verringern.

>Vielleicht kannst du den Strom auch auf mehrere Regler verteilen?

Auf der Platine ist leider kein platz mehr für einen weiteren regler 
sonst wäre dies eine denkbare lösung. Die 12V zuerst zu verringern und 
dann auf 5V zu wandeln ist ja eigentlich auch nichts anderes als eine 
aufteilung auf mehrere regler. Was meinst du eigentlich mit "ohne 
kühler"? Kein ventilator oder kein kühlkörper? Einen dickeren Kühlkörper 
drauf zu klatschen wäre ja kein problem... Selbst wenn er 15x15cm groß 
ist und die ganze platine abdeckt.

Gruß,
Kain

Autor: Thomas Burkhart (escamoteur)
Datum:
Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo Kain,

zwei Regler parallel zu nehmen ist gar nicht so dumm, dann könntest Du 
auch diese Schaltung nehmen, jeder der Regler mach 1A.

Hab ich bei einer anderen Schaltung verbaut, siehe Anhang



Gruß

Tom

Autor: Kain (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Wie genau müssen die 12V am eingang sein?
Mein Akku hat in geladenem zustand 13.8V, auch wenn es ein 12V akku ist.

Autor: Thomas Burkhart (escamoteur)
Datum:
Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Kuckst Du im Datenblatt (hängt an)

Dann siehst Du, dass er maximal 45V am Eingang verträgt,sollte also kein 
Problem sein.

Gruß
Tom

Autor: Kain (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
jo hab ich auch grad gelesen.
hat mich nur etwas verwundert wieso dann im fixed schaltplan im 
datenblatt gerade 12V eingang steht.
für meine zukünftigen schaltung werde ich mit sicherheit deine lösung 
verwenden.
hohe effizienz, weiter eingangsbereich, wenig externe beschaltung und 
einfach und günstig bei reichelt zu haben.
danke dir nochmal ;-)

auf meiner aktuellen platine ist aber wie gesagt nicht genug platz um 
dies zu realisieren. diesen wandler von recom finde ich immernoch zu 
teuer als alternative.

worauf ich gerne mal eine klare antwort hätte ist die frage, ob es 
ausreicht einen sagen wir mal 10x10 cm großen kühlkörper auf meiner 
platine zu installieren, um problemlos 1,5A oder meinetwegen auch 1A bei 
8 Volt eingang ziehen zu können. Dann würde ich einfach neben dem 12V 
akku für die motoren einen zweiten mit weniger Volt für die schaltungen 
und die scheinwerfer einsetzen.

Was ich mir auch vorstellen könnte wäre den vorschlag von thomas auf 
einer weiteren platine aufzubauen und an die aktuelle nur mit weiteren 
pins zum anschluss einer externen 5V versorgung auszustatten.
Frage dazu: Kann es probleme geben wenn ich den linearregler dabei a) 
weiter auf der platine lasse als wählbare alternative für kleinere 
ströme oder b) sogar parallel zur externen versorgung laufen lassen 
würde (was natürlich recht schwachsinnig wäre)?
Ich habe mal gelesen man soll den Spannungswandler abklemen während man 
den ISP zum programmieren anschließt, weil das dem wandler schaden 
könnte, wenn eine weitere quelle angeschlossen ist?

Gruß,
Kain

Autor: Thomas Burkhart (escamoteur)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Würde die Stromversorgung einfach auf ne Zweite Platine machen. Den 
Längsregler brauchst Du wirklich nicht.

Gruß
Tom

Autor: M. Beffa (m_beffa)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Es wurde die Frage nach den Vorteilen von Linearreglern aufgeworfen, da 
gibt es einige:

1. Weniger zusätzliche Bauelement/einfach einzusetze
2. Keine "spezial" Bauteile nötig (Low ESR C's etc)
3. Keine Störungsquelle aufgrund von hochfrequentem Schalten
4. Genauere Ausgangspannungstoleranz

Ausserdem würde ich behaupten, dass man mit einem Linearregler 
prinzipiell eine sauberere/stabilere Ausgangsspannung (weniger Rippel) 
hinbekommt.

Um nochmal auf die Effizienz(Wirkungsgrad) eines Linearreglers 
zurückzukommen:

Die ist definiert mit AusgangsLEISTUNG über Eingangsleistung.

Ein Linearregler "verbratet" nun einfach mal die überschüssige Spannung, 
welche er nicht "gebrauchen" kann. Multipliziert mit dem Laststrom 
ergibt dies die Verlustleistung des Reglers.

Soll z.b. aus 10V 5V gemacht werden, so vebratet der Regler 5V. Bei 
einem Strom von einem Ampère, ergibt dies eine Verlustleistung von 5W 
(Im Regler). Die Leistung in der Last beträgt ebenfalls soviel. Die 
Gesamtleistung beträgt also 10W. Der Wirkungsgrad ist bei 50%, was bei 
einem Linearregler sogar noch ein guter Wert ist.

Linearregler werden also vorallem dann eingesetzt, wenn die 
Eingangsspannung nur wenig grösser als die Ausgangsspannung ist 
(mindestens mehr als die Dropout Spannung) oder der Laststrom klein 
bleibt, oder sehr hohe Anforderungen an die Stabilität der Spannung 
gestellt werden.

Würde mich noch interessieren ob es annähernd so genaue Schaltregler wie 
Linear- oder Parallelregler? (Line Reg, Load Reg, Toleranz)

Autor: Kain (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Gerade habe ich in einem anderen Thread folgendes Kommentar gefunden:
( Beitrag "Spannungsregeler parallel schalten?" )

>Bei 10A würde ich einen Schaltregler nehmen, oder zumindest einen
>Schaltregler mit Linearregler am Ausgang, wenn geringe Restwelligkeit
>gefordert ist, um die Verluste so gering wie möglich zu halten.

Es gibt also sogar vorteile wenn man mit dem schaltregler nicht direkt 
5V erzeugt, sondern für den rest noch einen Linearregler benutzt.

@Marco Beffa

Du scheinst ja ein Befürworter der Linearregler zu sein.
Stimmt das Zitat welches ich gefunden habe?
Kann man einen linearregler quasi zur glättung eines vorgeschalteten 
Schaltreglers benutzen?

Was würdest du in meiner situation vorschlagen?

- Schaltregler alleine?
- Linearregler alleine?
- Beide gemixt?
- Was ganz anderes?

Autor: Michael (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
>>Wirkungsgrad = Eingangsspannung/Ausgangsspannung
>
>Na dann stimmte ja was ich gedacht habe, nur habe ich mich falsch
>ausgedrückt.

Das ist natürlich Quatsch, der Wirkungsgrad beschreibt das Verhältnis 
von zugeführter Leistung zu abgeführter (Nutz) Leistung. Wenn im Falle 
eines 78xx aber der Strom ja annähernd konstant ist dann kürzt der sich 
raus aber ich würd das immer in Leistungsform angeben, darauf ist es ja 
definiert. Mit den Spannungen kann es zur Verwirrung kommen.

Autor: Condi (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
>Das liegt am Sinn und zweck der Platine. Der wandler erzeugt 5V und
>leitet diese über mehrere Strom-Messer und mehrere Mosfets an mehrere
>Ausgänge. So kann alles was angeschlossen ist einzeln überwacht und
>bliebig aus und eingeschaltet werden. Wie gesagt bin ich noch beim
Was willst du denn ein und ausschalten und überwachen?

>kennenlernen und üben in dieser Thematik und somit habe ich ursprünglich
>geplant an die Ausgänge nicht nur verschiedene andere Platinen zur LCD
>ausgabe und Motortreiber zu hängen, sondern auch Scheinwerfer aus
>mehereren LEDs.

Häng das Zeug über Transistoren direkt an 12V (Außer LCD). Dann zieht 
der Controller nicht mehr wirklich Strom und ein 78L05 reicht. Der ist 
kleiner und wird nicht warm.

Autor: Kain (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Dann müsste die 12V aber auch 12V bleiben und das tut sie nicht.
In geladenem Zustand hab ich 13.8 und in leerem (noch nich getestet) 
höchstwahrscheinlich unter 12V. So käme ich wieder nicht um einen Regler 
herum und der Strom fließt nicht mehr durch die Sensoren wie es 
gewünscht ist.
Der geringste Aufwand entsteht glaube ich tatsächlich bei einer 
Optimierung der Versorgung auf dem Board.

Überwacht wird alles mögliche. Neben Motorstrom und Drehzahl auch der 
Stromverbrauch durch Scheinwerfer, LCD Anzeige, Speicher und Co.
Das ganze ist so gehalten, dass man leicht weitere Module anfügen kann.
Kleinere Verbraucher wurden an einem Strom-Sensor zusammengefasst, um 
Ungenauigkeiten zu minimieren.

Autor: M. Beffa (m_beffa)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Kain wrote:
> Gerade habe ich in einem anderen Thread folgendes Kommentar gefunden:
> ( Beitrag "Spannungsregeler parallel schalten?" )
>
>>Bei 10A würde ich einen Schaltregler nehmen, oder zumindest einen
>>Schaltregler mit Linearregler am Ausgang, wenn geringe Restwelligkeit
>>gefordert ist, um die Verluste so gering wie möglich zu halten.
>
> Es gibt also sogar vorteile wenn man mit dem schaltregler nicht direkt
> 5V erzeugt, sondern für den rest noch einen Linearregler benutzt.
>
> @Marco Beffa
>
> Du scheinst ja ein Befürworter der Linearregler zu sein.

Befürworter ist übertrieben, ich habe einfach gelernt in der Elektronik 
immer dasjenige Bauelement auszuwählen, welches für die gewünschte 
Applikation am Besten geeignet ist.


> Stimmt das Zitat welches ich gefunden habe?
> Kann man einen linearregler quasi zur glättung eines vorgeschalteten
> Schaltreglers benutzen?

Auf jenden Fall kann man das (wenn genug Dropout für den Regler 
vorhanden ist). Ja dieses Zitat würde ich mit "Ja, aber" beantworten. Es 
stellt sich die Frage, ob du die Vorteile, die dir ein zusätzlicher 
Linearregler bringt, auch wirklich benötigst.

Um das herauszufinden, musst du die Anforderungen deiner Applikation an 
die zu erzeugende Spannung kennen.

> Was würdest du in meiner situation vorschlagen?
>
> - Schaltregler alleine?
> - Linearregler alleine?
> - Beide gemixt?
> - Was ganz anderes?


Ich kann hier nur meinen Vorrednern rechtgeben:
Bei Akku Anwendungen ist die Effizienz der Energieumwandlung das primäre 
Ziel. Desshalb: -> Mit Schaltregler von 12V auf 5V gehen.

Einen zusätzlichen Linearregler wirst du nicht benötigen, da die 
Spannung, welcher ein ordentlicher und gut dimensionierter Schaltregler 
bringt, ausreichend sauber für deine Controller sein sollte.

Autor: Kain (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Das ist doch mal eine schöne Antwort ;-)

Wie ist das eigentlich mit der Dimensionierung von Schaltreglern?
Immerhin wurde der auf meinem Board ja für 1.5A geschaffen und es gibt 
auch welche mit wesentlich mehr Amper. Selbst bei minimalem erlaubten 
Drop-Out erzeugt man bei 1.5A ausgang noch ordentlich hitze?
Kann man die wärme die bei verwendung eines 3A linearreglers entsteht 
überhaupt noch mit einem kühlkörper ableiten oder gehen die hersteller 
schon von der verwendung eines lüfters aus?

Autor: M. Beffa (m_beffa)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Kain wrote:
> Das ist doch mal eine schöne Antwort ;-)

Immer gerne... ;)
>
> Wie ist das eigentlich mit der Dimensionierung von Schaltreglern?

Meinst du hier Linearregler?

> Immerhin wurde der auf meinem Board ja für 1.5A geschaffen und es gibt
> auch welche mit wesentlich mehr Amper. Selbst bei minimalem erlaubten
> Drop-Out erzeugt man bei 1.5A ausgang noch ordentlich hitze?
> Kann man die wärme die bei verwendung eines 3A linearreglers entsteht
> überhaupt noch mit einem kühlkörper ableiten oder gehen die hersteller
> schon von der verwendung eines lüfters aus?


Die Dimensionierung von Schaltreglern bzw. der umgebenden Schaltung ist 
nicht ganz so einfach wie bei den Linearreglern. In den Datenblättern 
ist dies aber meist sehr gut beschrieben und es gibt von den meisten 
Herstellern Design Tools, welche einem Unterstützen. (z.b. Webbench von 
National, hier schon erwähnt.).

Ehm, jetzt verstehe ich deine Frage nicht ganz. Eine Drop Out Spannung 
gibt es nur bei Linearreglern.

Schaltregler zerhacken die Eingangsspannung in kleine "Energiepakete" 
und geben von diesen Paketen soviel an den Ausgang weiter bis die 
gewünschte Ausgangsspannung erreicht ist. (Mal stark vereinfacht gesagt)

Gerade desshalb erreichen die Schaltregler ja eine so hohe Effizienz, da 
sie nicht einfach den Unterschied zwischen Ein- und Ausgang verbraten, 
sondern gerade soviel Energie nehmen wie die Last benötigt.

Ordentlich dimensionierte (grosse) Kühlkörper können eine ganz 
beachtliche Wärmemenge abführen. Es ist wieder einmal die Frage ob man 
einen riesen Kühlkörper haben möchte, oder ob man einen kleineren 
Kühlkörper aber dafür einen Lüfter haben möchte. Kommt immer darauf 
an...

Autor: Kain (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
ups...ein kleines wort verdreht und schon ist alles ganz anders^^
meinte natürlich linearregler ja ;)
was ich nicht verstehe ist halt wieso jemand einen solchen linearregler 
mit min 3V drop-out und z.B 3A oder 5A ausgang baut wenn der so heiss 
wird, dass man ihn fast nicht verwenden kann.
wie findet man nun eigentlich raus wieviel wärme ein linearregler pro 
watt produziert? in sämtlichen threads rechnet jeder mit nem anderen 
wert, obwohl es der gleiche regler ist?

Autor: Walter (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
>>>Wirkungsgrad = Eingangsspannung/Ausgangsspannung
>>
>>Na dann stimmte ja was ich gedacht habe, nur habe ich mich falsch
>>ausgedrückt.
>
>Das ist natürlich Quatsch, der Wirkungsgrad beschreibt das Verhältnis
>von zugeführter Leistung zu abgeführter (Nutz) Leistung. Wenn im Falle

ja, ist alles Quatsch, denn der Wirkungsgrad ist das Verhältnis
von abgeführter Leistung zu zugeführter Leistung

Autor: M. Beffa (m_beffa)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Kain wrote:
> ups...ein kleines wort verdreht und schon ist alles ganz anders^^
> meinte natürlich linearregler ja ;)
> was ich nicht verstehe ist halt wieso jemand einen solchen linearregler
> mit min 3V drop-out und z.B 3A oder 5A ausgang baut wenn der so heiss
> wird, dass man ihn fast nicht verwenden kann.

Welche Linearregler meinst du denn hier? Die gängigen Typen
7805 und 317 haben Ausgangsströme von 1.5 A (je nach Bauform)

Sei vorsichtig mit Datenbattangaben, Hersteller werben gerne auf den 
ersten Seiten für ihr Produkt. Jedoch stellt sich bei genauerem 
hinschauen dann doch heraus, dass niemand die Physik überlisten kann.

> wie findet man nun eigentlich raus wieviel wärme ein linearregler pro
> watt produziert? in sämtlichen threads rechnet jeder mit nem anderen
> wert, obwohl es der gleiche regler ist?

Du bringst hier einige Sachen durcheinander ;)

Temperatur != Wärme

Schau doch mal auf wikipedia vorbei, dort ist der Unterschied ziemlich 
gut erklärt.

Wärme (oder Wärmemenge) wird in Watt angegeben. Die Verlustleistung, die 
du mit dem Spannungsfall über dem Regler und dem Lasstrom berechnest, 
ist also die Wärmemenge, welche im Regler entsteht.

Welche Temperaturänderung der Regler durch die entstandene Wärmemenge 
erfährt, hängt vom Gehäuse ab. (logischerweise bleibt ein grosses 
massives Gehäuse kälter, da es mehr Energie benötigt, eine grössere 
Masse zu erwärmen)...

Wie ein Gehäuse sich thermisch verhält, wird mit dem 
Wärmeübergangswiderstand angegeben. Solche Werte findet man auch für 
Kühlkörper.

Mit diesen angaben kann man theoretisch genau berechnen wie heiss ein 
Regler bei welchen Betriebsbedingungen wird. Dies reicht für die 
Dimensionierung von Kühlkörpern aus. In der Praxis kommen da noch viele 
andere Faktoren dazu, deshalb bei der Dimensionierung von Kühlkörpern 
immer ordentlich Sicherheit drauf geben.

Autor: Kain (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Könntest du mal eine Beispielrechnung machen?

Mein regler ist ein 78S05.
Würde ich ihn mit 10V versorgen hätte ich 5V drop-out.
Das ergibt dann bei 1.5A entnahme 1.5*5 = 7.5 Watt, die im Regler 
abfallen.
Im Datenblatt steht nun Junction-Case 3 K/W und Junction-Ambient 50 K/W.
Muss man diese Werte dann einfach addieren?
53 Kelvin pro Watt Erwärmung?
Und wenn man noch einen Kühlkörper hat?
In dessen Datenblatt steht z.B 30 K/W?
Um wieviel Kelvin erwärmt sich das Gesamtkonstrukt?

Autor: Marcus Müller (marcus67)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ist ganz einfach:

Junction-Ambient ist der Übergangswiderstand von der Sperrschicht zur 
Umgebungsluft. Bedeutet bei 7,5W und 20°C wird die Sperrschicht 7,5 * 50 
+ 20 ° heiß = 395°C = Todsicher verglüht.

Wenn Du einen Kühlkörper verwendest rechnest Du Junction-Case + 
Kühlkörper: 33 * 7,5 + 20 = 267,5° = Immernoch tot.

Das absolute Maximum für die Sperrschicht sind rd. 150°C - die gehen 
aber schon ziemlich auf die Lebensdauer. Besser sind 120°. Dafür muß der 
Kühlkörper rund 10 K/W haben.

Wenn die Umgebungstemperatur größer sein kann, wird auch der Kühlkörper 
größer. Außerdem gibt es noch einen Übergangswiderstand vom Gehäuse zum 
KK.

Etwas zusätzliche Sicherheit ist also nötig.

Gruß, Marcus

Autor: ... (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hi,

'Junction-Ambient' ist der Wert für den Betrieb OHNE Kühlkörper. Bei 
Deinen Bedingungen sind das dann 7.5*50=375 Erwärmung(! da kommt dann 
noch die Umgebungstemperatur dazu!). Entweder der Regler schaltet lange 
vorher wegen Übertemperatur ab oder er löst sich in Rauch auf.
Im anderen Fall hast du mit Addieren nicht ganz Unrecht (nur halt die 
falschen Werte). Man addiert den Wert für 'Junction-Case' mit dem Wert 
aus dem Datenblatt des Kühlkörpers, dazu dann noch die Werte für 
eventuelles Isoliermaterial (z.B. Glimmerschaibe), Wärmeleitpaste und 
was sonst noch so beteiligt ist. Für Deinen Kühlkörper käme man dann pi 
mal Daumen auf etwa 250-260 Grad plus Umgebungstemperatur (welche in 
Gehäusen durchaus auch schon mal bei >50 Grad liegen kann). Folge siehe 
oben, Abschaltung oder Rauch. Du bräuchtest also einen Kühlkörper der 
deutlich unter 10 K/W liegt.
Mit Lüfter sieht das dann natürlich wieder völlig anders aus, ohne 
passenden Kühlkörper nutzt der dann aber auch nichts mehr.

CU

Autor: Michael (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
>ja, ist alles Quatsch, denn der Wirkungsgrad ist das Verhältnis
>von abgeführter Leistung zu zugeführter Leistung

Sag ich doch wobei die abgeführte Leistung "nur" die Nutzleistung ist, 
denn im Prinzip wird ja alle zugeführte Leistung auch wieder abgeführt, 
teil als elektrische Leistung, teils als thermische Leistung ;)



So, schaun wir nochmal, was der gute Mensch vor hat: Aus 12 V mach 5 V 
bei 1.5 A. Das macht eine Verlustleistung (und die liegt höher als die 
Nutzleistung ;)) von ca. 10.5 W. Als Umgebungstemperatur nehmen wir mal 
die üblichen 25°C an. Rth_JC ist ja bekannt, 3K/W. Als Temperatur innen 
sind die 120°C max schon nicht schlecht, dabei bleiben wir mal.

Hätten wir also folgendes zu lösen:

120°C-25°C=10.5W*(3K/W+x)

x sei der Rth des Kühlkörpers. Nach x Aufgelöst:

x=(120°C-25°C)/10.5W-3K/W=6.04....K/W

Es sollte also eine KK sein mit weniger als 6.04 K/W und die sind nicht 
schwer zu finden, z.B. bei Farnell diesen hier:

http://de.farnell.com/aavid-thermalloy/6298bg/kuhl...

Der hat knapp 4 K/W und somit noch ein wenig Spiel.

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
>>> Kann im Datenblatt des 78S05 keine Angaben zur Effizienz finden.
>> Wirkungsgrad = Eingangsspannung/Ausgangsspannung
> Na dann stimmte ja was ich gedacht habe...
Aber holla  :-o
Der Wirkungsgrad wird auf die (Eingangs-)Leistung bezogen ;-)

Nach dieser Formel hätte z.B. ein Netzteil mit 30V In und 3,3V Out einen 
Wirkungsgrad von 30/3,3 = 909%. Und das wäre doch seltsam :-/

Also gilt wie früher, für jetzt und in Zukunft:

Autor: Kain (Gast)
Datum:
Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ich habe beschlossen es nun beim Linearregler zu belassen, aber die 
Eingangsspannung minimal zu halten. Knapp über 8 Volt also, gerade so am 
Limit für den Drop-Out bei 1.5A. Dies ist ja mein aller erstes Projekt 
und so haben meine zukünftigen Projekte noch viel Potential zur 
Verbesserung. ;-)

Aus einem E-Bay angebot habe ich mehrere verschiedene kühlkörper, die es 
zusammen für 1 Euro gab. Deshalb habe ich logischerweiße auch keine 
Datenblätter dazu. Ich habe ein Foto davon gemacht wie der Regler 
aktuell eingepackt ist und nebendran liegt der Kühlkörper den ich 
eventuell gedenke mit wärmeleitkleber auf den anderen drauf zu kleben. 
Wenn ich den rein von der größe her mit anderen vergleiche, die es mit 
datenblatt im onlineshop gibt, dann dürfte dessen Wärmewiderstand so bei 
5 K/W liegen. Verbessert micht bitte, wenn ich da falsch liege. Ein 
DIL40 liegt zur einschätzung der größe auch dabei.

Gruß,
Kain

Antwort schreiben

Die Angabe einer E-Mail-Adresse ist freiwillig. Wenn Sie automatisch per E-Mail über Antworten auf Ihren Beitrag informiert werden möchten, melden Sie sich bitte an.

Wichtige Regeln - erst lesen, dann posten!

  • Groß- und Kleinschreibung verwenden
  • Längeren Sourcecode nicht im Text einfügen, sondern als Dateianhang

Formatierung (mehr Informationen...)

  • [c]C-Code[/c]
  • [avrasm]AVR-Assembler-Code[/avrasm]
  • [code]Code in anderen Sprachen, ASCII-Zeichnungen[/code]
  • [math]Formel in LaTeX-Syntax[/math]
  • [[Titel]] - Link zu Artikel
  • Verweis auf anderen Beitrag einfügen: Rechtsklick auf Beitragstitel,
    "Adresse kopieren", und in den Text einfügen




Bild automatisch verkleinern, falls nötig
Bitte das JPG-Format nur für Fotos und Scans verwenden!
Zeichnungen und Screenshots im PNG- oder
GIF-Format hochladen. Siehe Bildformate.
Hinweis: der ursprüngliche Beitrag ist mehr als 6 Monate alt.
Bitte hier nur auf die ursprüngliche Frage antworten,
für neue Fragen einen neuen Beitrag erstellen.

Mit dem Abschicken bestätigst du, die Nutzungsbedingungen anzuerkennen.