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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Verlustleistung einer Diode


Autor: Thomas Ahnungslos (Gast)
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Hallo, ich habe gerade ein Verständnisproblem.

Wenn ich in einem 12 Volt Netz eine Diode benutze, durch die etwa 5 
Ampere Strom fließt, hat die dann eine Verlustleistung von 5 A * 12 V = 
60 W? Das erscheint mir etwas unlogisch, da ja dann der gesamte Strom in 
Wärme umgewandelt werden würde. Wie kann ich also die Verlustleistung 
berechnen? Theoretisch bräuchte ich doch den Innenwiderstand der Diode 
um den Spannungsabfall zu berechnen, oder? Dummerweise finde ich in den 
Datenblättern keinen entsprechenden Wert. Nehmen wir z.B. die BYW80 
Diode. Wie stark würde sich diese bei einem Temperaturwiderstandswert 
von rund 2,5°C/W erwärmen? 60 W * 2,5 °C/W = 150°C? Wie berechne ich die 
abfallende Spannung also?

Vielen Dank
Thomas

Autor: Klaus2 (Gast)
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kennline I=f(U) im datenblatt. bei Si allg um 0.7V, genaueres halt lt 
kennlinie. bei wechselstrom bitte an sinus / integration denken.

grob für DC also 0.7V * 5A = 3.5W

Klaus.

Autor: kurz (Gast)
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im Datenblatt müßte doch ein U/I-Diagram zu finden sein

und P=U*I

Autor: Thomas Ahnungslos (Gast)
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Das ging ja wahnsinnig schnell. Vielen Dank für die Antwort. Jetzt bin 
ich um einiges schlauer und brauche die Diode nicht so riesig zu 
dimensionieren. ;)

Viele Grüße
Thomas

Autor: Schwitzer (Gast)
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Die Diode nicht, aber bestimmt das Kühlblech.

Autor: Thomas Ahnungslos (Gast)
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Wieso? Bei 3,5 W?   3,5 W * 2,5°C/W = 8,75 °C über Raumtemperatur...das 
ist doch nicht beachtenswert, oder?

Autor: Klaus2 (Gast)
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Shottky zB hätte ne deutlich geringere Uf :)

Klaus.

Autor: Z8 (Gast)
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>Shottky zB hätte ne deutlich geringere Uf

aber nicht bei 5A!!!!

Autor: A. K. (prx)
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Thomas Ahnungslos schrieb:

> Wieso? Bei 3,5 W?   3,5 W * 2,5°C/W = 8,75 °C über Raumtemperatur...das
> ist doch nicht beachtenswert, oder?

Nur hat die Diode diese 2,5 K/W nur zwischen Sperrschicht und 
Kühlkörper. Ohne Kühlkörper ist es sehr viel mehr.

Bei TO-220 Gehäuse ist als Daumenregel ca. 1W bis 1,5W noch ohne 
Kühlkörper möglich.

Autor: Klaus2 (Gast)
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...stimmt, selbst ne sb540 ist da nicht so gut wie gedacht - aber 
immerhin 0.55V.

Klaus.

Autor: Z8 (Gast)
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>Bei TO-220 Gehäuse ist als Daumenregel ca. 1W bis 1,5W noch ohne
>Kühlkörper möglich.

Bei einem Rth von 99K/W verbrennt man sich schon die Finger!
Ich würd bei 0,5 ... 0,6W aufhöhren!

0,5W * 99 K/W -> ~ 50K über Umgebungstemp.
Bei 20°C + 50K -> 70°C Gehäuse.  Z8

Autor: A. K. (prx)
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Z8 schrieb:

> Bei einem Rth von 99K/W verbrennt man sich schon die Finger!

Bei seiner BYW80 mit dem Rth(jc) von 2,5K/W liegt der Rth(ja) bei dem 
für TO-220 gängigeren Wert von 60K/W. Damit sind 1W gut drin, 1,5W grad 
noch machbar.

Welches Teil in TO-220 hat 99K/W?

Autor: Thomas Ahnungslos (Gast)
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Jetzt versteh ich das nicht mehr. Wieso 99 K/W? Woher stammt dieser 
Wert? Und was ist mit Kühlkörper gemeint? Der im TO220 Gehäuse 
integrierte "Kühlkörper" oder ein externer? Also bei 3,5 W braucht das 
TO220 Gehäuse einen externen Kühlkörper?

Autor: A. K. (prx)
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Thomas Ahnungslos schrieb:

> Wert? Und was ist mit Kühlkörper gemeint? Der im TO220 Gehäuse
> integrierte "Kühlkörper" oder ein externer?

Das Blech ist kein Kühlkörper sondern eine praktische 
Befestigungsmöglichkeit für einen solchen.

> Also bei 3,5 W braucht das
> TO220 Gehäuse einen externen Kühlkörper?

Ja.

Autor: Klaus2 (Gast)
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Jetzt versteh ich das nicht mehr. Wieso 99 K/W? Woher stammt dieser
Wert?

ungefährer Rth zu Luft

Und was ist mit Kühlkörper gemeint? Der im TO220 Gehäuse
integrierte "Kühlkörper" oder ein externer?

extern

Also bei 3,5 W braucht das
TO220 Gehäuse einen externen Kühlkörper?

genau, und der muss auch einen Rth haben, den du so auslegen musst, dass 
dir beide Rths in reihe immernoch unter 150 Tjunction bleibst. zudem so, 
dass du dir nicht die finger verbrennst :)

Klaus.

Autor: Thomas Ahnungslos (Gast)
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Achso, okay, dann schraube ich einen dran. Was passiert denn, wenn ich 
tatsächlich 20 W "verbrate"? Dann bräuchte ich doch nen riesigen 
Kühlkörper?!

Autor: A. K. (prx)
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Wenn du mit deine BYW80 20W verdauen lässt, dann ist sie hinüber. Ohne 
KK sofort, mit KK irgendwann später.

Du musst schon wissen für welche Bedingungen du eine Diode brauchst, 
also den maximalen Strom (Dauer/Spitze). Bei 5A werden jedenfalls keine 
20W entstehen.

Autor: Klaus2 (Gast)
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nunja, das kann man ja berechnen - wenn man den Rth des KK kennt. aber 
ansonsten hast du recht, 20W müssen "erstmal weg". dann lieber einige D 
parallel.

Klaus.

Autor: Klaus2 (Gast)
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...was genau hast du eigentlich vor?

Klaus.

Autor: Thomas Ahnungslos (Gast)
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Die 20 W waren jetzt nur mal als Beispiel, damit ich es besser verstehe. 
;) Ich möchte mir Zusatzfernlichtscheinwerfer ans Auto bauen, die aber 
auch abgeschaltet werden können. Jetzt noch eine Frage zum Verständnis. 
Wenn ich eine andere Diode nehme mit sagen wir mal Rth = 0,5°C/W oder 
(hypothetisch) 0,05°C/W, auch im TO220 Gehäuse...bräuchte ich dann auch 
einen Kühlkörper? Die Verlustleistung ist ja die Selbe.

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Thomas Ahnungslos schrieb:

> Wenn ich eine andere Diode nehme mit sagen wir mal Rth = 0,5°C/W oder
> (hypothetisch) 0,05°C/W, auch im TO220 Gehäuse...bräuchte ich dann auch
> einen Kühlkörper? Die Verlustleistung ist ja die Selbe.

Wenn der Rth Wert der Wert für Junction-Air wäre, also der zwischen 
Bauteil und Umgebungsluft, dann nein (was aber unrealistisch ist, denn 
TO-220 hat aufgrund fester Abmessungen nunmal einen gewissen Rth zur 
Umgebung). So kleine Werte sind daher meist Junction-Case Werte, also 
der zwischen Bauteil selbst und dessen Gehäuse. Dazu kommt dann noch der 
Rth zwischen Gehäuse und Kühlkörper und der zwischen Kühlkörper zur 
Umgebungsluft.

Autor: A. K. (prx)
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Wozu braucht der Scheinwerfer eine Diode?

Dass es einen Zusammenhang zwischen Wärmewiderstand zur Umgebung (JA = 
junction to ambient) und der Gehäusegrösse geben könnte, das leuchtet 
dir nicht ein?

Ein TO-220 Gehäuse ohne KK entwickelt bei 20W je nach Datasheet ungefähr 
1200-1500°C. Egal was drin steckt. Reicht das?

Autor: Klaus2 (Gast)
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"Wozu braucht der Scheinwerfer eine Diode?"

Kann ich mir nur mit "Zusatzbatterie" erklären...

Klaus.

Autor: Z8 (Gast)
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> Kann ich mir nur mit "Zusatzbatterie" erklären...

dann ist ein FET mit kleinem Rdson die bessere Diode. Z8

Autor: Jean Player (fubu1000)
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Klaus2 schrieb:
>20W müssen "erstmal weg". dann lieber einige D parallel.

Ganz sicher ne sehr schlechte Idee. Überleg mal was passiert wenn ne 
Diode wärmer als die andere wird. Stichpinkt negativer 
Temperaturkoeffizient.

Aber wozu der OT ne Diode braucht sollte er erstmal darlegen. Vielleicht 
ist die noch nit mal nötig.
Ansonsten stimme ich Z8 zu MosFet ist da die bessere Wahl als bipolar.
Gruß

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