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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik 78XX Kühlung bei 11,8W


Autor: Mosk (Gast)
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Hallo,

ich habe eine Problem (gab es hier ähnlich schon mal, jedoch ist mein 
Problem ein wenig anders):

Ich habe eine Schaltung die mit 5,5 V betrieben wird und stolze 1,25 A 
zieht. Genau genommen geht es um 10 Boards (Leiterplatte mit 
Halbleiterbauelementen), die jeweils (pro Board) 125 mA ziehen und 
parallel geschaltet sind.

Alle Boards werden an eine Spannungsquelle angeschlossen (15 V), die auf 
5,5 V runterreguliert wird. Dazu benutze ich den 7805 (am GND ne Diode 
angeschlossen um das Potential zu heben, sodass ich eine 
Ausgangsspannung von ~5,7V habe).

Durch diesen 7805 fließen jetzt wie gesagt 1,25 A und ich habe eine 
Verlustleistung von 11,875W (=(15V-5,5V)*1,25A). Die Boards werden für 
24 Stunden bei einer Umgebungstemperatur von 40°C an die Spannungsquelle 
angeschlossen.

Ich habe übrigens einen 7805 TO-220 gekauft, der bis zu 2A (Conrad) 
aushalten soll.

Ich habe testweise mal einen Kühlkörper auf den 7805 geschraubt (BHT 
29x12x38 mm), der jedoch nicht mal Ansatzweise ausreicht.

Ich bräuchte also einen verdammt großen Kühlkörper. Ich bräuchte aber 
eine etwas platzsparendere Lösung. Gibt es vielleicht Ideen (dachte an 
so einen kleinen Lüfter, wie man ihn in Computern z.B. findet - habe 
jedoch keine Ahnung was alles möglich ist und was nicht)?

Vielen Dank im Voraus, ich freue mich auf eure Antworten.

Autor: Andrew Taylor (marsufant)
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Mögliche Lösungen:

- Schaltregler 15V auf 5,7 V
- 7805 oder 7806 im TO-3 gehäuse und Kühlkörper.
- Kühlkörper mit Lüfter (CPU Kühler).

Such Dir was aus.

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  Mosk (Gast)

>Verlustleistung von 11,875W (=(15V-5,5V)*1,25A). Die Boards werden für

>Ich habe testweise mal einen Kühlkörper auf den 7805 geschraubt (BHT
>29x12x38 mm), der jedoch nicht mal Ansatzweise ausreicht.

Naja, 12W ist nun nicht soooo viel. Siehe Artikel Kühlkörper. Der 
Wärmewiderstand sollte kleiner als 10K/W sein, dann passt das.

>Ich bräuchte also einen verdammt großen Kühlkörper. Ich bräuchte aber
>eine etwas platzsparendere Lösung.

Dann geht nur ein Schaltregler.

MFG
Falk

Autor: oszi40 (Gast)
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Man könnte auch einen Trafo suchen, der weniger Spannung bringt, die 
sinnlos verheizt werden muß
oder gleich Schaltnetzteil wenn die Verbraucher das vertragen?

Autor: A. K. (prx)
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Andrew Taylor schrieb:

> - 7805 oder 7806 im TO-3 gehäuse und Kühlkörper.

Der Wärmewiderstand Sperrschicht-Gehäuse ist bei TO-3 nicht besser als 
bei TO-220, auch wenn man es anders vermuten sollte.

Autor: A. K. (prx)
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Falk Brunner schrieb:

> Naja, 12W ist nun nicht soooo viel. Siehe Artikel Kühlkörper. Der
> Wärmewiderstand sollte kleiner als 10K/W sein, dann passt das.

Hmm. 12W * (10K/W + 4K/W) + 40°C = 208°C.

Andere Rechnung: (125°C - 40°C) / 12W - 4K/W = 2,6K/W für den KK. Wegen 
Übergangswiderstand zwischen Regler und KK also maximal 2K/W. Ziemlicher 
Brummer.

Edit: Die 4K/W gelten für NS. Andere wie Fairchild haben 5K/W. Da wird's 
dann bald Wasserkühlung ;-).

Autor: Michael (Gast)
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15 V auf 5 V ist doch ideal für nen Schaltregler, z.B. LT1376 oder so 
was in der Richtung. Nen 7805 würd ich da nur verwenden wenn ich mir um 
Spulen und Co keine Gedanken machen will. ;)

Autor: Armin (Gast)
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grundsätzlich macht eine aktive Konvektion viel aus gegenüber einer 
freien Konvektion. Ob das jetzt Wasser sein muss, dass da unterwegs ist, 
sei mal dahingestellt.

Aber mit einem Lüfter lässt sich gegenüber Passivkühlung so einiges 
erreichen. Wenn du denn den Platz hast. Musst aber schauen, dass du 
einen findest, der mit deinen Spannungen (15V bzw 5,7V) läuft...

Autor: oszi40 (Gast)
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Warum könnt Ihr das Übel nicht an der Wurzel packen?
Eingangsspannung verkleinern?

Ein kochender Schaltkreis ist immer eine Schwachstelle.

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  A. K. (prx)

>Hmm. 12W * (10K/W + 4K/W) + 40°C = 208°C.

Wie kommst du auf die zusätzlichen 4 K/W?
Ein TO220 hat da eher 1..2K/W.

OK, die 10K/W sind dann doch etwas viel.

MfG
Falk

Autor: Andrew Taylor (marsufant)
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A. K. schrieb:
> Andrew Taylor schrieb:
>
>> - 7805 oder 7806 im TO-3 gehäuse und Kühlkörper.
>
> Der Wärmewiderstand Sperrschicht-Gehäuse ist bei TO-3 nicht besser als
> bei TO-220, auch wenn man es anders vermuten sollte.

Hat auch bisher niemand behauptet.


Schau Dir Mal

http://pdf1.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/90...

für den baugleichen 7812 an und insbesodnere die Seite auf der beide 
Gehäuse-Ausführungen auf einen identischen 10K/W KK gesetzt sind.

Der Unterschied ist evident.
Und den meine ich.

Autor: Andrew Taylor (marsufant)
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Falk Brunner schrieb:
> @  A. K. (prx)
>
>>Hmm. 12W * (10K/W + 4K/W) + 40°C = 208°C.
>
> Wie kommst du auf die zusätzlichen 4 K/W?
> Ein TO220 hat da eher 1..2K/W.
>

Er hat, im Gegensatz zu Dir, das Datenblatt es 78xx gelesen.

Autor: A. K. (prx)
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Andrew Taylor schrieb:

> Der Unterschied ist evident.
> Und den meine ich.

Sorry, ich sehe da keinen inhaltlichen Unterschied (*). Optisch schon, 
aber nicht inhaltlich. Vorsicht Falle: Die Bilder haben unterschiedliche 
Temperaturachsen. Der Temperaturbereich beider Gehäusebauformen ist 
jedoch gleich.

*: Ohne KK schon, aber darum geht es hier ja nicht.

Autor: Andrew Taylor (marsufant)
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A. K. schrieb:
> Andrew Taylor schrieb:
>
>> Der Unterschied ist evident.
>> Und den meine ich.
>
> Sorry, ich sehe da keinen inhaltlichen Unterschied (*). Optisch schon,
> aber nicht inhaltlich. Vorsicht Falle: Die Bilder haben unterschiedliche
> Temperaturachsen.


Der inhaltliche Unterschied:
Der T03 gibt auch bei höheren Umgebungs-Temperaturen noch zulässig Wärme 
ab.
Der T0220 :  da spezifiziert NSC nicht weiter, da wohl eher nicht 
empfehlenswert.


> Der Temperaturbereich beider Gehäusebauformen ist
> jedoch gleich.

Insbesondere beim Lagern.

Autor: A. K. (prx)
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Andrew Taylor schrieb:

> Der inhaltliche Unterschied:
> Der T03 gibt auch bei höheren Umgebungs-Temperaturen noch zulässig Wärme
> ab.

Das Datasheet spezifiziert unabhängig von der Bauform einen 
Umgebungstemperaturbereich von 0-70°C. Der grössere Bereich in der TO-3 
Darstellung ist also formal wertlos, möglicherweise einer erweitert 
spezifizierten MIL-Version geschuldet.

Abgesehen davon geht es hier erklärtermassen um 40°C. Da sind mit KK 
beide Bauformen gleich.

Autor: Michael (Gast)
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A. K. schrieb:
> Abgesehen davon geht es hier erklärtermassen um 40°C. Da sind mit KK
> beide Bauformen gleich.

Wie kannst du es nur wagen dem Andrew den Wind aus den Segeln zu 
nehmen...;)xD

Autor: Mosk (Gast)
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Danke Leute, habe mich jetzt für einen Schaltregler W78-5 entschieden 
(http://www.conrad.de/ce/de/product/167805/SCHALTRE...).

Funktioniert fast ganz gut. Ich reguliere die Spannung zwar runter auf 
~5,0V, allerdings ziehen meine Boards kein Strom.

Wie erwähnt habe ich zwischen GND des W78-5 und Masse eine Diode 
gelötet, damit die Ausgangsspannung auf ~5,7V (eigtl. brauch ich 5,5V) 
erhöht wird. Irgendwie hängt es damit zusammen, dass meine Boards kein 
Strom ziehen denn als ich die Diode entfernt habe haben sie zumindest 
etwas mehr Strom gezogen (immernoch weniger als 125mA, aber das liegt 
wohl auch an der 0,5V zu geringen Spannung).

Falls es noch andere Ideen gibt, wie ich die 5,0V auf 5,5V (oder halt 
5,7V) Ausgangsspannung anheben kann, dann immer raus damit.

Trotzdem erstmal danke an alle für die hilfreichen Antworten.

Autor: Gast123 (Gast)
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"Ausgangsstrom: 1A" ist dir da aber schon aufgefallen, oder? ;-) Ich 
hätte auch ein wenig meine Bedenken, dass man bei einem 
Schaltreglermodul einfach irgendwas in den Masse-Anshluss schalten kann. 
Der sollteja i.d.R. möglichst niederohmig sein.

Autor: Mosk (Gast)
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Ich nochmal.

Also anscheinend funktioniert alles super mit einem Schaltregler.

Jetzt habe ich nur noch das Problem, dass ich nicht 5,0V sondern 5,5V 
brauche (5,7V wären auch okay).

Wie würdet ihr das machen? Habe es bis jetzt wie gesagt mit einer Diode 
zwischen dem Schaltregler (gnd-pin) und masse gemacht, sodass das 
Potential um 0,7V (Spannungsbfall Diode) angehoben wird.

Autor: Mosk (Gast)
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Gast123 schrieb:
> "Ausgangsstrom: 1A" ist dir da aber schon aufgefallen, oder? ;-) Ich

Ja das ist kein Problem. Dann nehme ich nur 5 Boards, statt 10 und komme 
auf 0,625 A.

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

> Jetzt habe ich nur noch das Problem, dass ich nicht 5,0V sondern 5,5V
> brauche (5,7V wären auch okay).

Es gibt Schaltegler mit einstellbarer Spannung. Mit etwas Glück kann man 
auch solche mit fester Spannung durch Anpassung des Feedbacks 
hochdrehen. Nur muss man dann die Schaltung kennen.

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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>Falls es noch andere Ideen gibt, wie ich die 5,0V auf 5,5V (oder halt
>5,7V) Ausgangsspannung anheben kann, dann immer raus damit.

Schau doch mal auf die Platine welches Schaltregler IC drauf sitzt.
Ich sehe auf dem Foto noch 2 Widerstaende drauf. Kann sein das es die 
Feedbackleitung des Regler ist. Durch aenderen der Werte koennte man die 
Spannung aendern.

Autor: Mosk (Gast)
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Hm ich habe leider nicht die Möglichkeit SMD-Bauteile zu löten und einen 
ajustierbaren gibt es (zumindest von dieser Schaltregler-Variante) 
leider nicht. Trotzdem danke.

Autor: Günti (Gast)
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2A und es braucht noch nicht mal einen Kühlkörper.

 - 
http://www.elv-downloads.de/service/manuals/84544_...

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