Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Spannungsregler wird heiß


von Lars (Gast)


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Moin,

ich verwende in meiner Schaltung diesen Spannungsregler: TPS78601 im 
SOT223-6 Package
http://www.ti.com/lit/ds/symlink/tps78601.pdf

Die Eingangsspannung beträgt 5V und die Ausgangsspannung 3V3. Insgesamt 
benötige ich 1,3A, was eine Power Dissipation von 2,2Watt bedeutet. 
Dementsprechend wird der IC auch sehr heiß. Als PCB-Layout verwende ich 
das recommended pcb layout, welches in diesem pdf angegeben wird.

An Vin und Vout hab ich 10µF Kondis (0603). Im Datenblatt wird 
angegeben, dass man die Eingangsspannung reduzieren sollte, damit der IC 
nicht ganz so viel Energie in Wärme umwandelt. Wie kann ich das 
anstellen, wenn die 5V vom eingesetzten Schaltnetzteil geliefert werden? 
Oder gibt es bessere ICs, deren Power Dissipation nicht so hoch ist?

Gruß
Lars

von Andreas (Gast)


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Hallo Lars,

es gibt keine "besseren" Linearregler, die Physik gilt für alle Typen. 
Ptot = Ureg * I

Du könnest über den Einsatz eines Schaltreglers nachdenken, der mit 
seinem besseren Wirkungsgrad weniger Verlustleistung erzeugt.

Grüße

Andreas

von (prx) A. K. (prx)


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Nun hast du dir natürlich auch ausgerechnet die für diese Leistung 
ungeeignetste Gehäusevariante ausgesucht. DDPAK statt SOT223 spart rund 
50° ein. Selbst mit SON liegst du noch 20° besser.

von Lars (Gast)


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Andreas schrieb:
> Du könnest über den Einsatz eines Schaltreglers nachdenken, der mit
> seinem besseren Wirkungsgrad weniger Verlustleistung erzeugt.

du meinst einer geringeren Dropout voltage?

von (prx) A. K. (prx)


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Lars schrieb:

> du meinst einer geringeren Dropout voltage?

(5V-3,3V)*1,3W = 2,2W, egal mit welchem Linearregler.

von Rigi Taler (Gast)


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ein dicker Vorwiderstand hilft.
Waerme bleibt Waerme

von Lars (Gast)


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Hi A.K. deinen Einwand mit den verschiedenen Gehäusen (auf Seite 12) hab 
ich verstanden.

Aber welche Angaben muss ich für die Berechnung der Verlustleistung 
heranziehen, um verschiedene Spannungsregler differenzieren zu können? 
Und wie hoch sollte maximal diese Verlustleistung ausfallen?

Gruß
Lars

von Rigi Taler (Gast)


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Heiss ist relativ.
Wenn du das Ding nicht mehr anfassen kannst, dann bedeutet das nicht, 
dass das Bauteil Probleme hat wie du . Bis 140°C fuehlt es sich ''wohl'' 
; darueber schaltet es hoffentlich selbst ab ;-)

Du hast das Datenblatt gelesen und wunderst dich ? ? ?

von Karl H. (kbuchegg)


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Lars schrieb:
> Hi A.K. deinen Einwand mit den verschiedenen Gehäusen (auf Seite 12) hab
> ich verstanden.
>
> Aber welche Angaben muss ich für die Berechnung der Verlustleistung
> heranziehen,

Die Verlustleistung ist bei einem Linearregler prinzipbedingt immer die 
gleiche.

Wenn du vorne in den Regler 5V*1.3A = 6.5 Watt reinsteckst
und hinten aus dem Regler 3.3V*1.3A = 4.29 Watt rausnimmst
dann MUSS der Regler die Differenz 6.5-4.29 = 2.21 Watt irgendwie 
loswerden.
Und seine einzige Möglichkeit ist es, diese Watt in Form von Wärme 
umzusetzen.

Das ist so sicher wie das Amen im Gebet. Wenn du mit einem Wasserhahn 
10Liter/Sekunde in die Badewanne rinnen lässt und am Ablauf nur 
5Liter/Sekunde ablaufen, dann WIRD die Badewanne irgendwann übergehen 
und es spielt dabei keine Rolle ob der Wasserhahn von Grohe, Kludi oder 
sonst irgendeinem anderen Hersteller ist.

von Dietrich L. (dietrichl)


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Rigi Taler schrieb:
> ein dicker Vorwiderstand hilft.

Oder eine Diode...

von Dave C. (dave_chappelle)


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Dietrich L. schrieb:
> Rigi Taler schrieb:
>> ein dicker Vorwiderstand hilft.
>
> Oder eine Diode...

Na und? Dann wird halt der Vorwiderstand und die Diode warm.. gespart 
hat er dadurch nix.

von Rigi Taler (Gast)


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Ob er sparen wollte weiss ich nicht.

von (prx) A. K. (prx)


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Lars schrieb:

> Aber welche Angaben muss ich für die Berechnung der Verlustleistung
> heranziehen, um verschiedene Spannungsregler differenzieren zu können?
> Und wie hoch sollte maximal diese Verlustleistung ausfallen?

Die Verlustleistung fällt an, egal in welchem Gehäuse der Regler sitzt 
und egal wer ihn herstellt. Dein Problem besteht darin, die Wärme so 
loszuwerden, dass der Regler nicht zu heiss wird. Und genau da spielt 
der Wärmewiderstand zwischen Sperrschicht und Board eine entscheidende 
Rolle (S.3, "Junction-to-board characterization parameter"). Je kleiner 
der ist, desto kälter bleibt der Regler intern, bei gleicher Kühlfläche 
auf dem Board.

30 °C/W bei SOT223 bedeutet, dass der Regler intern fast 70° heisser ist 
als das Kupfer direkt am Regler. Beim DDPAK mit 8,5 °C/W sind es nur gut 
20°C. Die DDPAK-Version bleibt also bei gleicher Leistung und gleicher 
Kühlfläche intern erheblich kühler. Und dieses Problem kriegst du mit 
jedem Linearregler in ähnlicher Weise.

Ergo: SOT223 raus und DDPAK rein. Oder einen Regler mit TO220 und 
Fingerkühlkörper. -- Oder Schaltregler, aber dann wärs wohl für den 
Anfang klüger, einen fix und fertigen Wandler zu nehmen.

Wie gross ist denn die für die Kühlung vorhandene Kupferfläche?

von MaWin (Gast)


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> Aber welche Angaben muss ich für die Berechnung der Verlustleistung
> heranziehen, um verschiedene Spannungsregler differenzieren zu können?

Das hatte A. K. doch geschrieben

> (5V-3,3V)*1,3W = 2,2W, egal mit welchem Linearregler.

In der Formel taucht der verwnedete Spannungsregler nicht auf.
Merkst du dabei nichts ?

Vermutlich wanderst du auf demselben Irrweg wie Lars:

> du meinst einer geringeren Dropout voltage?

und meinst, low dropout heisst niedrige Verluste. Blödsinn.
Es treten bei Linearreglern immer dieselben Verluste auf,
dein einziger Job ist es, sie abzuführen.

Und dazu braucht man eben ein ausreichend grossen Gehäuse.


Die einzige Alternative zu geringeren Verlusten zu kommen
sind Schaltregler, also z.B. LM2831

von Markus M. (Firma: EleLa - www.elela.de) (mmvisual)


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Nimm den LTC1624 und baue das Beispiel "Figure 1" auf.

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