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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik 7805 Kühlung - wie am besten?


Autor: Sebastian Heyn (Gast)
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Hi. Ich hab ne schaltung gebaut, die so ca 300-350mA verbraucht.
Der Festspannungsregler verbrät im schnitt so 8-10V, das sind 3,5W und 
das ist wohl ne menge für den kleinen :-)

Nun habe ich folgende überlegungen gehabt:

1) ein bisschen platinen platz als kühlfläche nehmen
2) einen 7809 vorschalten, die Energie aufteilen
3) (habe ich im moment) einfach ganz viele dioden in reihe schalten und 
so die verbratene energie auf die dioden aufteilen
4) schaltenden spannungsregler nehmen

was würdet ihr machen?

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ Sebastian Heyn (Gast)

>Der Festspannungsregler verbrät im schnitt so 8-10V, das sind 3,5W und
>das ist wohl ne menge für den kleinen :-)

>1) ein bisschen platinen platz als kühlfläche nehmen

Wird nicht unbedingt reichen. Da sollte schon ein richtiger Kühlkörper 
her.

>2) einen 7809 vorschalten, die Energie aufteilen
>3) (habe ich im moment) einfach ganz viele dioden in reihe schalten und
>so die verbratene energie auf die dioden aufteilen

Ist auch ne Lösung.

>4) schaltenden spannungsregler nehmen

Ist optimal in Bezug auf die Verlustleistung. Nur eben höherer 
Schaltungsaufwand.

>was würdet ihr machen?

Kommt drauf an wofür das Ganze sein soll?

Ne Platine in kleinem Gehäuse, vieleicht noch bei hohen 
Umgebungstemperaturen?
-> Schaltregler

Wens nur ein schneller Versuchsaufbau ist oder die Wärme immer 
problemlos abgeführt werden kann
-> 1..3

MfG
Falk

Autor: Raccoon (Gast)
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Platinenfläche wird nicht reichen. Diese hat ziemlich schlechte 
Wärmeleiteigenschaften. 3,5W sind schon ordentlich. Die Wärme ist auch 
Stress für umliegende Bauteile. Eine Idee wäre noch, das Gehäuse (sofern 
vorhanden) aus Blech zu machen und das als Kühlfläche nach aussen zu 
nehmen.

Wenn du die (geringen) Mehrkosten nicht scheust und eine ordentliche 
Induktivität findest, dann nimm einen Schaltregler.

DC/DC-Wandler oder komplette Schaltregler im 7805-Gehäuse sind leider 
sehr teuer. Weiß auch nicht wie stabil die sind bei Schwankungen der 
Eingangsspannung.

Autor: Andreas K. (a-k)
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Mehr als 1W sollte man einem unbewaffneten 78xx nicht zumuten. 7809 
vorneweg bringt also nichts. Da die Differenz rein/raus auch nicht weit 
unter 3V fallen sollte bleibt nur Kühlung. Womit ist dann ein 
Rechenexempel.

Ein Schaltregler ist natürlich sparsamer. Und auf Basis LM257x auch 
nicht weiter schwierig. Alternativ gibt es welche, die fast wie 78xx 
aussehen, von RECOM (Conrad), nur halt teurer.

Autor: Rufus Τ. Firefly (rufus) (Moderator) Benutzerseite
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Wird die viel zu hohe Eingangsspannung des 7805 noch irgendwo in Deiner 
Schaltung benötigt? Wenn nein: Anderes Netzteil mit geringerer 
Ausgangsspannung verwenden.

Wenn ja: Schaltregler.

Autor: Raccoon (Gast)
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Es gibt noch zwei günstige Möglichkeiten, die mir gerade eingefallen 
sind:

1. Stromverbrauch der Schaltung reduzieren, damit die Verlustleistung am 
Regler sinkt. Nicht immer möglich.

2. Ist in der Schaltung ein µC, der noch einen freien 
Hardware-PWM-Ausgang hat, so kann man VOR dem Linearregler einen 
Transistor schalten, der relativ statisch den Effektivwert der 
Eingangsspannung reduziert. Diese Spannung gut glätten und dem 
Linearregler zuführen. Aufpassen, dass der Transistor leitet, wenn die 
Schaltung noch nicht in Betrieb ist (evtl. Depletiontype verwenden). 
Keine Ahnung ob es funktioniert, habe es noch nicht versucht. Kann sein 
dass dann der Linearregler schwingt. Aber so kann man günstig die 
Verlustleistung reduzieren, indem man relativ statisch die 
Eingangsspannung reduziert. Durch die Hardware-PWM des µC wird keine 
Rechenzeit verbraten. Bevor man so vorgeht, sollte man vielleicht doch 
lieber über einen Schaltregler nachdenken. Ist in kleinen Stückzahlen 
für 2€ aufzubauen.

Autor: The Devil (devil_86)
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Also mein 7805 läuft bei ungefähren Maximallast von 1,9 Watt ganz gut. 
Allerdings muss ich sagen, dass er die meiste Zeit nur rd. 300mW 
verbrät.

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ The Devil (devil_86)

>Also mein 7805 läuft bei ungefähren Maximallast von 1,9 Watt ganz gut.
>Allerdings muss ich sagen, dass er die meiste Zeit nur rd. 300mW
>verbrät.

Ersten das, und zweites ist Funktionieren != sicheres Funktionieren!

Ein TO220 Gehäuse hat ca. 50K/W Wärmewiderstand. Bei 1.9W und 25C 
Umgebungstemperatur ergibt das eine Chiptemperatur von

T = 25 + 50*1.9 = 120C

Das ist grenzwertig.

Mit nem kleinen Kühlkörper von 15K/W bringt man die Temperatur auf

T = 25 + 15*1.9 = 53,5C

Der Lebensdauer ist das äusserst zuträglich.

MFG
Falk

Autor: 1. Rahul nach Moiré (Gast)
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Kleiner Schaltregler genommen, fertig. Wenn zu teuer, halt ein 
Kühlkörper mit auf die Platine.

Autor: Andreas K. (a-k)
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Wenn man in der Anwendung eines der üblichen LCDs mit 
Hintergrundbeleuchtung hat, dann ist oft ebendiese für den grössten Teil 
des Stroms verantwortlich. Dann kann man die LEDs auch per 
Leistungswiderstand direkt von der Spannung vor dem Regler versorgen und 
spart dem Regler den KK. Der entsprechende dimensionierte Widerstand 
wird dann zwar auch heiss, aber der darf das.

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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LM2574 + kleine Spule. Das wird mit Sicherheit kleiner als die 
erforderliche Kühlfläche.

Autor: The Devil (devil_86)
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Falk Brunner wrote:
> Ein TO220 Gehäuse hat ca. 50K/W Wärmewiderstand. Bei 1.9W und 25C
> Umgebungstemperatur ergibt das eine Chiptemperatur von
>
> T = 25 + 50*1.9 = 120C
>
> Das ist grenzwertig.

Wie gesagt, der Regler läuft maximal ein Minute auf 1,9W, und das ca. 
10x am Tag, aber ich werd's weiter verfolgen

> Mit nem kleinen Kühlkörper von 15K/W bringt man die Temperatur auf
>
> T = 25 + 15*1.9 = 53,5C

Muss man da den Wärmewiderstand des Gehäuses nich auch noch 
miteinrechnen, das 'verschwindet' ja durch den Kühlkörper nicht?!

Autor: Sebastian Heyn (Gast)
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Grund für den hohen verbrauch ist ein (8) video-verstärker. mache das 
mit transistoren. und das bedeutet in der konstellation (geringer 
aufwand, sehr gutes ergebniss) einen 150ohm widerstand x8 an der 
spannungsquelle.

1) Power supply kann ich ned ändern, da ich mit den 12-15V leben muss

Die idee mit dem hardware-pwm ist eigentlich ganz schön clever. aber mit 
dem werd ich evtl das gleiche problem haben wie mit schaltregler (emv) 
und hohes ripple. (videoverstärker)

werd mal nach günstigen kühlkörpern schauen und mit manager besprechen. 
:-)

Autor: fabs (Gast)
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@TheDevil: Wenn der Wärmewiderstand des Kühlkörpers << dem des Gehäuses 
ist, kannste diesen praktisch vernachlässigen. Ausserdem haste oft in 
Datenblättern zwei angaben:
-Wärmewiderstand gegenüber Luft
-Wärmewiderstand gegenüber Übergang (Junction)

letzter liegt meist in der Größenordnung 1,5-3K/W ... den kannste dann 
noch zum KK dazuaddieren und du hast recht exakte Werte.

Gruß
Fabian

Autor: Andreas K. (a-k)
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> letzter liegt meist in der Größenordnung 1,5-3K/W ...

Bei 7805 in TO-220 eher 5K/W. Und zur Luft auch nicht 50K/w, wie oben 
beschrieben, sondern im Fairchild Datasheet 65.

Autor: The Devil (devil_86)
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Thx für die Infos!

Autor: Johannes M. (johnny-m)
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Im Datenblatt sind i.d.R. zwei Wärmewiderstände angegeben:
R_thja (Wärmewiderstand des Überganges Junction-Amb*ient, also m.a.W. 
Chip-Umgebung)
R_thjc (Wärmewiderstand des Überganges Junction-Case, also m.a.W. 
Chip-Gehäuse)
Der WW des Gehäuses an sich ist sehr klein. Wenn man das "Amb*ient", 
also die Umgebung, durch einen Kühlkörper ersetzt, dann muss nur noch 
der R_thjc berücksichtigt werden, der bei TO220 eine Größenordnung 
kleiner ist als der R_thja.

EDIT:
Die von Andreas angegebenen Werte sind korrekt...

Autor: ChriZi (Gast)
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Kumpel von mir schraubt da immer angefeilte Bier-Kronkorken als 
kühlkörper ran. Funktioniert, kostet nix und sieht besonders in 
verbindung mit einem frei verdrahtetem Design optisch sehr ansprechend 
aus ^^

Autor: The Devil (devil_86)
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Na bumm, pro zu kühlendem Bauteil ein Bierchen.....

Autor: Sebastian (Gast)
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du könntest den 7805 auf ein stück platine bauen und mit epoxydharz 
dicht machen. dann könnte man auf diese weise schon 10 stück in eine 
bierflasche hängen. prima wasserkühlung

Autor: Jörg (Gast)
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Schaltregler gibt es auch in einem zum 7805 passendem Layout, z.B. bei 
Conrad. Hab' vergessen wie die heißen, bin zu faul nachzugucken.
Du mußt deine Stromversorgung dafür nicht ändern.

Autor: Raccoon (Gast)
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Scheinbar auch zu faul den Beitrag durchzulesen...

Autor: Sebastian (Gast)
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für diese anwendung haben wir uns für einen kühlkörper entschieden. 
werde aber die pwm lösung mal näher betrachten (weils mich persönlich 
sehr interessiert) und schaltregler im allgemeinen auch. scheint wohl 
wirklich vernünftiger zu sein bei höheren strömen und großen 
ein/ausgangsspannungsunterschieden

Autor: Josef Schwinge (tscho)
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Also, wenn dir der Stromverbrauch egal ist,

dann montier doch einfach außen an dein Gehäuse einen ca. 22Ohm 
Hochlast-Widerstand, der hat bei 350mA einen Spannungsabfall von 7,7V 
und verbrät immerhin ca.2,7W, die gibts für <50Cent.

Das Problem: Wenn du weniger Strom aus dem Regler ziehst, geht steigt 
Spannung am Regler umgekehrt-Proportional und die Verlustleistung am 
Regler steigt wieder.

Allerdings funktioniert das zumindest für einfache Basteleien ganz gut.

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ Johannes Flügel (Firma ...) (tscho)

>dann montier doch einfach außen an dein Gehäuse einen ca. 22Ohm
>Das Problem: Wenn du weniger Strom aus dem Regler ziehst, geht steigt
>Spannung am Regler umgekehrt-Proportional und die Verlustleistung am
>Regler steigt wieder.

Wenn dann schon lieber Leistungsdioden in Reihe vorschalten, deren 
Spannungsabfall ist konstant.

MFG
Falk

Autor: Henrik J. (henrikj)
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Die Idee mit den Kronkorken finde ich prima. :)

Autor: Andreas K. (a-k)
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> Die Idee mit den Kronkorken finde ich prima. :)

Bloss muss man die Wärmedämmung auf deren Innenseite irgendwie 
wegkriegen.

Autor: Thomas O. (kosmos)
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oder einen Trafo nehmen der mehrere Abgreifpunkte an der 
Sekundärwicklung hat so kannst du einmal dein 12-15V abnehmen und einmal 
ca. 4,5V oder etwas mehr für nen Low-Drop Regler z.b. LM2940-CT5. Dann 
hättest du nach der Gleichrichtung und Glättung um die 6,5V und dann 
läuft der Linearregler auch ohne Kühlkörper. Oder nimm nen zusätlichen 
kleinen Trafo für den Linarregler.

Autor: Sebastian (Gast)
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An der spannung kann ich nix ändern. wird wohl in-car

Autor: Kojote (Gast)
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Als Kühlkörper tut es oft auch ein eingesägtes und zum U gebogenes 
stückchen Alu, es muss nicht immer die edle scharz eloxierte Variante 
sein :P

Alternativ zieh ich mir für so Anwendungen gern Kühlkörper aus dem 
E.Schrott alte PC Komponenten liefern da recht viel.die lassen sich 
meist passend sägen

Autor: Jörg B. (manos)
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Thomas O. wrote:
> oder einen Trafo nehmen der mehrere Abgreifpunkte an der
> Sekundärwicklung hat so kannst du einmal dein 12-15V abnehmen und einmal
> ca. 4,5V oder etwas mehr für nen Low-Drop Regler z.b. LM2940-CT5.
So ein Trafo setzt aber irgendeine Wechselspannung voraus und 
diesbezüglich hatte ich eigentlich nichts gelesen.
...und wenn ich aus Gleichspannung erst Wechselspannung für den Trafo 
machen muss kann ich auch gleich einen Schaltregler nehmen.

Autor: Lupin (Gast)
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es gibt super Schaltregler die sind nicht viel größer als ein 7805 und 
werden auch genau so angeschlossen... die ein und ausgangskondensatoren 
die du ja sowieso schon hast sollten dem auch schon ausreichen.

kosten allerdings ein paar euro... gibt's zB bei conrad

Autor: Raccoon (Gast)
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Wissen wir bereits...der dritte Post dazu...lesen die Leute auch 
manchmal die Beiträge?

Autor: Sebastian Heyn (Gast)
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Das is der 78SR100. KOSTET 22€ pro stck! dann wohl eher doch nen 7805 
mit kühlung

Autor: Raccoon (Gast)
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Ich halte gegen: INNOLINE R-785.0-1.0 SIP3 für 10,16€/Stk. ;o) wäre mit 
1A der direkte Ersatz für 7805.

Autor: AVR-User (Gast)
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Hm Conrad ist auch ein merkwürdiger Laden:
Leistung: 1 A

Muss man wohl nochmal zur Schule schicken :)

Autor: Raccoon (Gast)
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Werbefachmänner/frauen != Elektrofachkräfte ;o)
Aber jeder macht Fehler.

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