Hallo,
ich würde gerne berechnen, wieviel Strom dem 5V-Spannungsregler dieser
Serie(Anhang) bei folgenden Bedingungen entnommen werden darf:
V_ein = 24 V
V_aus = 5 V
Gehäuse: SO-8 Plastic (M)
Max. Umg.-Temperatur = 50°C
Ich rechne so:
Aus Datenblatt Rth(J-A) = 180 °C/W
Operating Junction Temperature 0°C to +125°C
P_zulässig = (125-50)°C/180°C/W = 0,42 W
I_aus_zulässig = 0,42 W / (24 - 5) V = 22 mA
Stimmt diese Rechnung oder habe ich irgendwo einen Denkfehler?
Danke für eure Hilfe!
:
Verschoben durch Admin
Entschuldigung, den Anhang vergessen!
Ist eine worst-case Abschätzung. Aufgelötet ist der Rth viel geringer, da die Kupferflächen (Leiterbahnen) viel Wärme wegtransportieren.
Könnten mir noch ein paar Leute die Richtigkeit (auch wenn nur Abschätzung) dieser Rechnung bestätigen?
Hab mir grad das Datenblatt angeschaut! Mit den Graphen als Angaben hätt ich des jetzt auch so über die Leistung berechnet wie du. Aber ich würd gern nen Schaltplan vom internen Aufbau des IC's sehen - dann könnte man nämlich vom Wert des Ausgangs-R am Transistor ausgehen..
noips schrieb:
> Abschätzung) dieser Rechnung bestätigen?
Das Ergebnis mit 22mA klingt plausibel.
Bei Vin von 24V darfst du dir keine Wunder mehr erwarten. Da hast du
eher eine Heizung, die als Nebenprodukt noch 5V abgibt.
Eine weitere Frage dazu hätte ich noch. Im Datenblatt steht unter Features "Output current of 100 mA". Wie kommt man auf diesen Wert? Wenn ich mit dem obigen Berechnungsweg mit Vin_min aus Datenblatt und 25°C Umg.-Temper. rechne, so bekomme ich fast 280 mA zulässigen Ausgangsstrom. Wieso wird nur 100mA als Nennwert angegeben?
Das Teil ist für 100 mA gebaut und nicht für maximale Temperatur.
Das heißt, wenn die Berechnung über 100mA liefert, geht man von 100mA als zulässig aus, und wenn die Berechnung unter 100mA leifert nimmt man den berechneten Wert. Kann man es so sehen??
Sehen die anderen das auch so. Ich würde mich sicherer fühlen, wenn das mir von mehreren Leuten bestätigt wird.
ich tendier eher dazu zu sagen, dass folgende Angaben in der pdf die in deinem Fall ausschlaggebenderen sind: ELECTRICAL CHARACTERISTICS FOR L78L05AB AND L78L05AC (refer to the test circuits, Vi = 10V, Io = 40 mA, Ci = 0.33 mF, Co = 0.1 mF, Tj = 0 to 125 oC for L78L05AC,Tj = -40 to 125 oC for L78L05AB, unless otherwise specified) ff. siehe S. 4/19 oberer Kasten!!
wie schauts eigentlich aus mit messen? Dann kannst du dir ganz ganz sicher sein...
Oh, es fällt mir gerade auf, dass ich das falsche PDF angehängt habe. Ich habe eigentlich das hier gemeint.
V.H. schrieb: > ich tendier eher dazu zu sagen, dass folgende Angaben in der pdf die in > deinem Fall ausschlaggebenderen sind: Das sind die Betriebsparameter für die Gültigkeit der Werte in der folgenden Tabelle. Hat nichts mit dem Maximalstrom zu tun. up to 100 mA heißt nun mal bis zu 100 mA und nicht 40 mA.
Nicht das letzte aus dem Teil versuchen herauszukitzeln, sondern prinzipiell diesen ungünstigen Betriebstzustand vermeiden, durch "verbraten" der Überspannung an einem Widerstand oder Z-Diode. Oder besser gleich einen Switcher nehmen, eventuell nur zur Vorregelung, wenn die 5V ultra sauber sein müssen. Kai Klaas
>Sehen die anderen das auch so. Ich würde mich sicherer fühlen, wenn das
mir von mehreren Leuten bestätigt wird.
Es ist bei elektronischen Bauteilen völlig typisch, dass der
Betriebsbereich durch 3 Faktoren begrenzt wird, wobei jeweils der
niedrigste ausschlaggebend ist:
a) Die maximale Spannung (Isolationsfestigkeit)
b) Der maximale Strom (Kontaktierung usw.)
c) Die maximale Verlustleistung (Wärme)
Das findest du bei nahezu jedem Bauteil.
Gruß,
Christian
>Nicht das letzte aus dem Teil versuchen herauszukitzeln, sondern >prinzipiell diesen ungünstigen Betriebstzustand vermeiden, durch >"verbraten" der Überspannung an einem Widerstand oder Z-Diode. Oder >besser gleich einen Switcher nehmen, eventuell nur zur Vorregelung, wenn >die 5V ultra sauber sein müssen. >Kai Klaas Und wie dimensioniere ich den Widerstand richtig. Es wird an ihm ja immer unterschiedliche Spannung abfallen, je nach Strom durch den Regler, oder? Und dieser Strom ist ja auch variabel.
Angehängte Dateien:
-
Regler.PNG
786 Bytes
Jetzt habe ich eine Z-Diode-Schaltung dem Spannungsregler vorgeschaltet (siehe Anhang). Wenn der Vorwiderstand Rv richtig dimensioniert wurde, so kann man dem Regler in bei dieser Beschaltung auch die gesamten 100mA entnehmen. Stimmt es so?
Hier wirst du wahrscheinlich Probleme bekommen wenn du am 5V Ausgang keine Last angeschlossen hast. dann fließt der gesammte Strom über die Z-Diode, welche dann deinen begrenzenden Faktor darstellt. Oder du entscheidest dich für eine Mindestlast, zum Beispiel eine LED zur Anzeige der Ausgangsspannung, damit schonst du die Z-Dide im Leerlauffall. Tja, bei einer linearen Regelung wird hat immer irgendwo was warm :-)
noips schrieb:
> Jetzt habe ich eine Z-Diode-Schaltung dem Spannungsregler vorgeschaltet
Im Prinzip ist das korrekt, nur wird jetzt die Z-Diode an Stelle des
Reglers verglühen.
Lineare Regelung heisst bei 24V 100mA rein und 5V 100mA raus, dass
irgendwo 1,9W in Form von Wärme entstehen. Du kannst dir nur aussuchen
wo.
>Hier wirst du wahrscheinlich Probleme bekommen wenn du am 5V Ausgang >keine Last angeschlossen hast. dann fließt der gesammte Strom über die >Z-Diode, welche dann deinen begrenzenden Faktor darstellt. Wenn aber der gesammte Strom für die Z-Diode nicht kritisch ist (lässt sich ja mit der max. Verlustleistung der Diode nachrechnen) dann kann man diese Schaltung doch auch mit unbelasteter Ausgangsseite betreiben, oder hab ich einen Denkfehler?
Nö, wenn Widerstand und Z-Diode so dimensioniert sind, dass sie das aushalten, dann ist das ok. Aber denk an der Widerstand, der übliche 0,25W Typ macht das nicht lang. Und wenn du schon am rechnen bist, dann rechne mal aus, welche Verlustleistung im Regler schlimmstenfalls auftritt, wenn du in dieser Variante den Widerstand drin lässt, aber die Z-Diode weglässt.
>Im Prinzip ist das korrekt, nur wird jetzt die Z-Diode an Stelle des >Reglers verglühen. Damit will ich ja erreichen, dass ich aus dem Regler mehr Strom ziehen kann. Ohne Z-Diode würde ich schon bei ca. 22 mA Ausgagnsstrom an die max. Verlustleistung des Reglers kommen.
>Und wenn du schon am rechnen bist, dann rechne mal aus, welche >Verlustleistung im Regler schlimmstenfalls auftritt, wenn du in dieser >Variante den Widerstand drin lässt, aber die Z-Diode weglässt. Willst du damit sagen, dass es ausreichend wäre, dem Regler einfach nur einen passenden Vorwiderstand vorzuschalten?
Möglicherweise. Muss man rechnen, denn in diesem Fall tritt die maximale Verlustleistung im Regler nicht bei Volllast auf, sondern bei Teillast.
>Möglicherweise. Muss man rechnen, denn in diesem Fall tritt die maximale >Verlustleistung im Regler nicht bei Volllast auf, sondern bei Teillast. Da komme ich leider nicht mit. Worauf bezieht sich das jetzt.
noips schrieb: >>Möglicherweise. Muss man rechnen, denn in diesem Fall tritt die maximale >>Verlustleistung im Regler nicht bei Volllast auf, sondern bei Teillast. > > Da komme ich leider nicht mit. Worauf bezieht sich das jetzt. Wenn du mit einem ganz bestimmten Strom am Ausgang rechnest, der sich kaum ändert, ist die Berechnung der auftredenden Verlustleistungen von Widerstand und Regler einfach. Wenn der Strom stark variabel ist, dann musst du diese Komponenten so auslegen, dass bei jedem Strom die auftredende Verlustleistung noch passt. Beispiel: 24V/5V bei maximal 100mA. Für mindestens 8V vor dem Regler ergibt sich so ein Vorwiderstand von 160 Ohm. Bei I=100mA: P(R) = 1,6W, P(IC) = 0,3W. Bei I=50mA: P(R) = 0,4W, P(IC) = 0,55W. Die Verlustleistung am Regler ist hier also nicht bei Imax maximal, sondern irgendwo bei Teillast.
>Damit will ich ja erreichen, dass ich aus dem Regler mehr Strom ziehen >kann. Ohne Z-Diode würde ich schon bei ca. 22 mA Ausgagnsstrom an die >max. Verlustleistung des Reglers kommen. Dann nimm den 7805 im TO220 Gehaeuse. Der kann mehr ab. Dann brauchst du auch den Widerstand und die Z-Diode nicht. Gruss Helmi
Na ganz einfach. Nimmst Du einen 150 Ohm Widerstand in Reihe zum Spannungsreglereingang, dann hast Du bei 24V Eingangsspannung und 10 mA Belastung noch 24V - 150 * 0.01 = 22,5V Eingang für den Regler. Bei 100 mA allerdings nur noch 24V - 150 * 0.1 = 9V. Entsprechend wird die Verlustleistung geringer. Deine Verlustleistung am Regler wäre dann P(I) = (24V - I*R - 5V) * I Das kannst Du jetzt auflösen und mit einfachem Ableiten das Maximum bestimmen (Soll noch einmal einer sagen das man Mathe 11 Klasse nie mehr im Leben braucht :-)) und schon hast Du das Maximum deiner Verlustleistung.
>Dann nimm den 7805 im TO220 Gehaeuse. Der kann mehr ab. Dann brauchst du >auch den Widerstand und die Z-Diode nicht. Das wäre ja einfach :-)
Udo. R. S. schrieb: >>Dann nimm den 7805 im TO220 Gehaeuse. Der kann mehr ab. Dann brauchst du >>auch den Widerstand und die Z-Diode nicht. > Das wäre ja einfach :-) Na das wuerde dich um Mathe Klasse 11 bringen. Endlich mal eine Anwendung fuer die Differntialrechnung.
Aber bedenke: Wenn du einen Widerstand vor den Regler baust, erhöhst du deine Umgebugs- und Leiterplattentemperatur, was den Linearregler wieder ausbremst. Viel Spaß noch :-)
ich schrieb: > Wenn du einen Widerstand vor den Regler baust, erhöhst du deine > Umgebugs- und Leiterplattentemperatur, was den Linearregler wieder > ausbremst. Ein Nullsummenspiel. Die Gesamtwärmeleistung bleibt gleich, egal wie man das verteilt. Aber der Widerstand hat - ohne Wärmestau gesehen - einen Vorteil gegenüber grösserem IC oder Z-Diode in Serie: Er darf erheblich wärmer werden als ein IC oder eine Z-Diode. Direkt neben dem Regler sollte man den allerdings nicht plazieren. Der Nachteil der oben gezeigten Z-Diode gegenüber der Lösung mit Vorwiderstand ist klar (ausschliesslich lineare Lösungen betrachtend): Kopenhagen lässt grüssen, bei der Z-Dioden-Variante geht bei Teillast deutlich mehr Leistung für nix drauf.
Ich danke euch für eure Hilfe!!
A. K. schrieb: > Der Nachteil der oben gezeigten Z-Diode gegenüber der Lösung mit > Vorwiderstand ist klar (ausschliesslich lineare Lösungen betrachtend): > Kopenhagen lässt grüssen, bei der Z-Dioden-Variante geht bei Teillast > deutlich mehr Leistung für nix drauf. Oder man schaltet einfach eine passende Z-Diode in Reihe statt des Vorwiderstandes. Wenig Last - wenig Wärme und umgekehrt.
>Oder man schaltet einfach eine passende Z-Diode in Reihe statt des >Vorwiderstandes. Wenig Last - wenig Wärme und umgekehrt. Ich frage mich nun, was ist denn besser Z-Diode in Reihe oder Vorwiderstand in Reihe. Wer meint was dazu?
Ein Spannungsregler im TO220 Gehäuse (nur 1 Bauteil statt 2)
>Ein Spannungsregler im TO220 Gehäuse (nur 1 Bauteil statt 2)
meine Rede seit 14/18
>Ein Spannungsregler im TO220 Gehäuse (nur 1 Bauteil statt 2)
Seid ihr euch da so sicher? Wenn man die Berechnung wie ganz am Anfang
mit den Angaben aus z.B. diesem Datenblatt (Anhang) macht, kommt man auf
den maximalen Strom von ca. 60mA und ich brauche 100mA.
Der kleine Kuehlkoerper ist schon erfunden worden
Ich würde auf ein Schaltregler gehen. Ein IC und eine Spule
Egal welche Lösung, Du hast knapp 2 Watt an Wärme. Die können auf mehrere Bauteile verteilt werden, oder ein Bauteil (7805) mit einem kleinen Kühlkörper. Funktionieren werden alle vorgeschlagenen Varianten. Auslosen mußt Du.
Ok, danke euch nochmals für die Hilfe!!
Hallo, > Stimmt diese Rechnung oder habe ich irgendwo einen Denkfehler? wenn man sich das Datenblatt des 78L05 von National genauer ansieht stellt man fest daß die 5V-Version maximal bis 20V Eingangsspannung spezifiziert ist. Außerdem würde ich von einem maximalen Dauerstrom von 40 mA ausgehen, solange die Chiptemperatur nicht zu groß wird. http://cache.national.com/ds/LM/LM78L05.pdf
@Anja >wenn man sich das Datenblatt des 78L05 von National genauer ansieht >stellt man fest daß die 5V-Version maximal bis 20V Eingangsspannung >spezifiziert ist. Stimmt! Bei zu großer Eingangsspannung können sich diese Regler ganz unerwartet und fies verhalten... Kai Klaas
@Anja >wenn man sich das Datenblatt des 78L05 von National genauer ansieht >stellt man fest daß die 5V-Version maximal bis 20V Eingangsspannung >spezifiziert ist. Außerdem würde ich von einem maximalen Dauerstrom >von 40 mA ausgehen, solange die Chiptemperatur nicht zu groß wird. Weiter oben gab es schon einen ähnlichen Hinweis. Der Teilnehmer "mhh" hat aberfogendes darauf geantwortet: Das sind die Betriebsparameter für die Gültigkeit der Werte in der folgenden Tabelle. Hat nichts mit dem Maximalstrom zu tun. up to 100 mA heißt nun mal bis zu 100 mA und nicht 40 mA. Genau so würde ich es auch sehen. Der Hersteller gibt in der Tabelle "electrical charachteristics" die z. B. im Test gemessenen (oder aus anderen Überlegungen garentierten) Werte an und die Betriebsparameter, bei denen diese Werte gemessen wurden. Es soll aber nicht in jedem Fall bedeuten, dass der Baustein nicht dazu gedacht ist, außerhalb dieser Parameter betrieben zu werden. Was den maximalen Strom betrifft, würde ich sagen, dass die Information auf der ersten Seite des Datenblattes für alle Bausteine der Serie gilt. Da steht eben, dass bei außreichenden Maßnahmen zur Wärmeabführung der Strom von 100 mA erlaubt ist. Und da steht nicht dass dies nur bei außgewählten Bausteinen der Serie gilt, wie ich es in manchen anderen Datenblättern gesehen habe. Und was die max. Eingangsspannung betrifft, so kann ich sagen, dass dieser Baustein bei uns in einer Baugruppe mit 24 V Eingangsspannung schon eingesetzt wird und die Baugruppe auch einwandfrei funktioniert. Es ist nur so, dass ich diese Baugruppe jetzt noch erweitere, wodurch mehr Strom dem Baustein entnohmen wird und darum mache ich mir die ganzen Überlegungen. In meinem (wenn auch nur sehr kurzen) beruflichen Leben habe ich auch schon andere Fälle gesehen, in denen die Bauteile mit höheren Betriebsparametern eingesetzt wurden als in den Tabellen "electrical characteristics" angegeben.
>in denen die Bauteile mit höheren >Betriebsparametern eingesetzt wurden als in den Tabellen "electrical >characteristics" angegeben. Das sind dann die Geraet die einem der Kunde kurz oder lang wieder vor die Haustuere legt.
>>in denen die Bauteile mit höheren >>Betriebsparametern eingesetzt wurden als in den Tabellen "electrical >>characteristics" angegeben. >Das sind dann die Geraet die einem der Kunde kurz oder lang wieder vor >die Haustuere legt. Trifft das denn wirklich in allen Fällen zu? In diesem konkretten Fall zum Beispiel, heißt es denn wirklich, dass dieser Regler nicht mit 24V am Eingang betrieben werden darf, weil in der Tabelle "el. char." in der Zeile "Output Voltage" unter "Conditions" steht 7V <= Vin <= 20V
noips schrieb: > Trifft das denn wirklich in allen Fällen zu? In diesem konkretten Fall > zum Beispiel, heißt es denn wirklich, dass dieser Regler nicht mit 24V > am Eingang betrieben werden darf, weil in der Tabelle "el. char." in der > Zeile "Output Voltage" unter "Conditions" steht > > 7V <= Vin <= 20V Mal kurz nachrechnen: Vin = 20V , Vout = 5V , I = 40mA ergibt Pv = (20V-5V)*0.04 = 0.6W Das TO92 Gehauese hat einen Waermewiderstand von 230 Grad / W zur Umgebung. macht T = 230G/W * 0.6 = 138 Grad Chiptemperatur. Und das ist ein bisschen Viel. Das wird er fuer eine kurze Zeit mitmachen (paar Sekunden) aber dann abregeln. Das heist er regelt intern so ab das die maximale Chiptemperatur nicht ueberschritten wird. Auf dauer macht der Regler das aber nicht mit und gibt frueher oder spaeter seinen Geist auf. Man kann den auch mit 24V betreiben (absolute maximum Rating 35V bei National) dann muss man aber den Strom reduzieren. Aber ein IC an der Grenze seiner Daten zu betreiben ist immer eine schlechte Entwicklung die im nachhinein immer zu vermehrten Ausfaellen fuehrt. U--------------\ \ P \ \ \ Arbeitsbereich \ | | | | I Die Begrenzung erfolgt immer an 3 Parametern. Einmal die maximal zulaessige Eingangsspannung (die waagerechte Linie) dann die Begrenzung durch den maximalen Strom (Senkrechte Linie) und die Begrenzung durch die maximale Verlustleistung (schraege Line bei P). Betreiben kannst du das Bauteil nur in der Flaeche die durch die 3 Linien begrenzt ist.
Vielen Dank für die ausführliche Erklärung! Ich habe auch nicht gemeint, dass die Bausteine gleichzeitig vom Strom und von der Spannung her außerhalb der Angaben in "el. charact." lange betrieben werden dürfen. Ich habe gemeint, es wäre Okey, den Regler mit Vin höher als 20 V aber mit einem niedrigeren Strom zu betreiben, sodass er von der Temperatur her nicht sehr nah an seiner Grenze liegt.
>Ich habe gemeint, es wäre Okey, den Regler mit Vin höher als 20 V aber >mit einem niedrigeren Strom zu betreiben, sodass er von der Temperatur >her nicht sehr nah an seiner Grenze liegt. Laut Datenblatt kannst du ja wenn auch der Strom dann sehr klein wird. 24V sollten schon gehen aber nur mit abstrichen beim Strom. Und man sollte auch noch erhoehte Umgebungstemperaturen beruecksichtigen.
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