Hallo, Für einen Roboter benötige ich zum einen 5V für die Controller und 12V für den Motor. Da dies alles aus einem Akku mit 12V kommen soll brauche also eine Möglichkeit möglichst verlustarm von den 12V auf 5V zu kommen. Es werden bei 5V später ströme bis ca. 1,5 - 1,8A benötigt. Bisher ist ein 78S05 verbaut, aber der wird jetzt schon bei gerademal 200mA Last recht warm. Was natürlich auch logisch ist. Der TO220 sollte sich nach rechnung um ca.70° erwärmen und das tut er auch. Zur Zeit befindet sich der wandler an einem kleinen kühlkörper, der nur etwa doppelt so hoch und doppelt zu breit ist wie der TO220 selbst. (hab leider grad keinen fotoapparat zur hand) Ist es möglich den Wandler mit einem so großen Kühlkörper auszustatten, dass er bei den 12 Watt verlustleistung noch funktioniert? Und der auch praktisch sinnvoll ist? Alternativ würde mir noch einfallen die Spannung zuerst über eine Schaltung aus PWM, FET und Glättung von 12V auf 8V zu senken und diese dann dem 78S05 zu verpassen. Wobei ich dann immernoch mit 5.4 Watt verlust zu kämpfen hätte. Wie groß muss ich die Kühlkörper dimensionieren? Ist meine alternative sinnvoll? Oder gibt es noch andere Ideen? Gruß, Kain
7805 und verlustarm schliessen sich gegenseitig aus. Klassischer Einsatzfall fuer einen Schaltregler. Gast4
Machs dir doch einfach und nimm einen fertigen DC/DC Wandler. Den kannst du zwar per FET, Spule und PWM selbst bauen (http://de.wikipedia.org/wiki/Abw%C3%A4rtswandler) aber naja... Wirkungsgrad ist definitiv besser als bei Linearregler, der ordentlich gekühlt unter Umständen auch noch funktionieren könne. Allerdings brauchst du dann wahrscheinlich einen PWM geregelten Lüfter für die Kühlung. Und da du sowieso einen Akku als Versorgung nutzen willst, kann die doch jede Effizienzsteigerung nur Recht sein, oder?
in welchem bereich liegen eigentlich die vorteile eines linearreglers? wenn es keine gäbe würden sie nicht mehr existieren nehme ich an? ich war/bin neu auf dem gebiet und habe ahnungslos mal einen linearregler verbaut, was ich nun natürlich nicht mehr ändern kann. die beste art wäre dann ein solches schaltregler-IC von 12V auf 8V und dann auf den linearregler. 5.5 Watt sollte man noch ohne Lüfter abführen können oder?
Sowas ist am schnellsten, wenn man nicht selber basteln will. Und billiger, wenn man in dem Bereich nch nicht gebastelt hat. http://www.meanwell.com/search/scw12/default.htm
auch nicht schlecht... aber ich bastel gerne ;-) und in form eines ICs werde ich das noch aufgebaut bekommen. haben linearregler überhaupt eine effizenz? oder verbraten die tatsächlich alles?
Dann gibt es z.B. hier Anleitungen: http://www.linear.com/pc/viewCategory.jsp?navId=H0,C1,C1003,C1042 gruß DC
Sicher haben die eine Effizienz. Die ist um so höher je näher Ein- und Ausgangsspannung zusammenliegen. Im speziellen zeichnen sie sich eher durch Einfachheit aus, ausserdem erzeugen sie keine lästigen Störfrequenzen. Die Einfachheit bedeutet aber auch eine lange Lebensdauer, ich habs noch nicht geschafft einen kaputtzumachen ohne die zulässigen Spannungen zu überschreiten.
Kann im Datenblatt des 78S05 keine Angaben zur Effizienz finden. Steht das irgendwo? Allerdings habe ich jetzt die Kurven für den Drop-Out gefunden. Um ca. an 1.8A ran zu kommen muss die Eingangsspannung mindestens 7.5V betragen. Dann habe ich noch 2.5V drop-out. Rechnerisch hätte ich dann 2.5*2 = 5 Watt zu verbraten. Das dürften aber in der praxis weniger sein oder? Die 7.5V werde ich mir dann mit einem solchen Schaltregler-IC basteln. http://www.reichelt.de/?;ACTION=3;LA=4;GROUP=A215;GROUPID=2912;ARTICLE=39444;START=0;SORT=preis;OFFSET=16;SID=27dUrfoawQARsAACBxHp8a7fc16f909f2c33b1cc5cf5e4afe3819 Der hier ist recht günstig...aber auch gut? Danke, Kain
> Kann im Datenblatt des 78S05 keine Angaben zur Effizienz finden. Wirkungsgrad = Eingangsspannung/Ausgangsspannung > Um ca. an 1.8A ran zu kommen muss die Eingangsspannung mindestens 7.5V > betragen. Dann habe ich noch 2.5V drop-out. > Die 7.5V werde ich mir dann mit einem solchen Schaltregler-IC basteln. Das ist absoluter Quark. Wenn schon Schaltregler, dann direkt auf 5V. Bei deinem Kenntnisstand würde ich von einem Schaltregler absehen. Beschreib doch mal die Verbraucher auf der 5V Seite, evtl. gibts eine einfachere Lösung.
Hi, ich hab bei National mal nach nem passenden StepDown geschaut Kuck Dir mal den Anhang an. Die Schaltung ist nicht allzu kompliziert Gruß Tom
Falls 1,5A vielleicht ausreichen: http://www.recom-international.de/pdf/Innoline-2008/R-78Bxx-1.5_L.pdf Gibt's bei Conrad: http://www.conrad.de/goto.php?artikel=154987 Tassilo
Also irgendwie tinkt das doch, dass Motoren zwar mit 12V betrieben werden, die Controllerversorgung aber trotzdem 1,7A zieht? Erzähl uns mal, für was du einen so hohen Strom brauchst? Vielleicht kannst du den Strom auch auf mehrere Regler verteilen?
Hab da so einige "Wandler"-Plaene gesehen wo Leute direkt per geregelter PWM einen Kondensator befuellt haben, uA auch schon in Elektronikzeitschriften... Ich bin immer noch der Meinung das kann nicht wirklich gehen und verheizt die Differenzleistung heimlich entweder im Schalttransistor oder irgendeinem Widerstand in der Zuleitung. Wer hat denn nun recht...
Hi Kain, bei diesem Strom kannst du einen Linearregler vergessen. Die Verlustleistung wäre da um die 12Watt. Bei einem TO220 Gehäuse dürfte der °C/W ohne Küler sobei 18 liegen, was bedeutet dein Bauteil würde um die 200°C heiß. Nimm den TS2596CZ5 (5V fix)oder ähnliches, nur der kostet ca. 1Euro (Die Endung nach dem CZ "5" bedeutet das er schon fix auf 5V eingestellt ist, so das du nur noch 1 Elko am Eingang und am Ausgang brauchst, eine Diode (hier am besten die SK54C, die kann 4A) und noch ein Speicherdrossel mit 68uH(am besten von Würth) die den Strom kann (z.B. WE-SI Serie 5A) Leider hab ich jetzt nicht mehr im Kopf was für ein Schaltwiderstand der interne Transistor hat um die Verlustleistung auszurechen. Aber er hat ca. 30°C/Watt, so das er wohl ungekühlt 40°C heiß wird, puls der Umgebungstemperatur. Das einzige Problem ist das er einen Spannungsrippel bei 150kHz mit ca. 100mV hat. Aber die kannst du noch mal etwas glätten. Die Schaltung ist beim TS2596 beschrieben, ist ganz einfach und die Werte der Cs sind dort auch angegeben. Grüße Sep.
So, erstmal danke für die rege Beiteiligung hier. >Wirkungsgrad = Eingangsspannung/Ausgangsspannung Na dann stimmte ja was ich gedacht habe, nur habe ich mich falsch ausgedrückt. >Das ist absoluter Quark. >Wenn schon Schaltregler, dann direkt auf 5V. Das sehe ich inzwischen nach einmal drüber schlafen genauso ;) >Bei deinem Kenntnisstand würde ich von einem Schaltregler absehen. Solche kommentare mag ich garnicht. Erstaunlich wie schnell sich hier manche ein "Bild" von einem machen können. Was ich noch nie gesehen habe und noch nie benutzt habe kann ich nicht kennen und nicht wissen. Und würde ich es nicht ausprobieren, könnte ich es nicht lernen. >Kuck Dir mal den Anhang an. Die Schaltung ist nicht allzu kompliziert Der wäre eine überlegung wert, gibts aber nicht bei reichelt. >Falls 1,5A vielleicht ausreichen: (...) Der wäre perfekt geeignet wegen seiner kompatibilität. Allerdings ist conrad nicht gerade für günstige angebote bekannt. Ich finde 14 euro etwas übertrieben...auch wenn die komplette externe beschaltung wegfällt. >Also irgendwie tinkt das doch, dass Motoren zwar mit 12V betrieben >werden, die Controllerversorgung aber trotzdem 1,7A zieht? Das liegt am Sinn und zweck der Platine. Der wandler erzeugt 5V und leitet diese über mehrere Strom-Messer und mehrere Mosfets an mehrere Ausgänge. So kann alles was angeschlossen ist einzeln überwacht und bliebig aus und eingeschaltet werden. Wie gesagt bin ich noch beim kennenlernen und üben in dieser Thematik und somit habe ich ursprünglich geplant an die Ausgänge nicht nur verschiedene andere Platinen zur LCD ausgabe und Motortreiber zu hängen, sondern auch Scheinwerfer aus mehereren LEDs. Tatsächlich könnte ich den Strom auch auf 1A begrenzen und den Controller alles ausschalten lassen was gerade nicht benötigt wird um eine überhitzung zu verhindern, aber ich versuche hier gerade rauszufinden was im rahmen des möglichen ist. Lösungen gibt es viele...aber ich suche hier nach anderen ideen die mir nicht einfallen. Ich könnte die "scheinwerfer" auch auf eine externe versorgung umbauen um den 5V linearregler zu entlasten, dann müsste ich aber einen weiteren Strom-Messer verbauen und die daten zum mikrocontroller auf dem steuer-board schicken. Da kam es mir einfacher vor die wärmeproduktion des reglers zu verringern. >Vielleicht kannst du den Strom auch auf mehrere Regler verteilen? Auf der Platine ist leider kein platz mehr für einen weiteren regler sonst wäre dies eine denkbare lösung. Die 12V zuerst zu verringern und dann auf 5V zu wandeln ist ja eigentlich auch nichts anderes als eine aufteilung auf mehrere regler. Was meinst du eigentlich mit "ohne kühler"? Kein ventilator oder kein kühlkörper? Einen dickeren Kühlkörper drauf zu klatschen wäre ja kein problem... Selbst wenn er 15x15cm groß ist und die ganze platine abdeckt. Gruß, Kain
Hallo Kain, zwei Regler parallel zu nehmen ist gar nicht so dumm, dann könntest Du auch diese Schaltung nehmen, jeder der Regler mach 1A. Hab ich bei einer anderen Schaltung verbaut, siehe Anhang Gruß Tom
Wie genau müssen die 12V am eingang sein? Mein Akku hat in geladenem zustand 13.8V, auch wenn es ein 12V akku ist.
Kuckst Du im Datenblatt (hängt an) Dann siehst Du, dass er maximal 45V am Eingang verträgt,sollte also kein Problem sein. Gruß Tom
jo hab ich auch grad gelesen. hat mich nur etwas verwundert wieso dann im fixed schaltplan im datenblatt gerade 12V eingang steht. für meine zukünftigen schaltung werde ich mit sicherheit deine lösung verwenden. hohe effizienz, weiter eingangsbereich, wenig externe beschaltung und einfach und günstig bei reichelt zu haben. danke dir nochmal ;-) auf meiner aktuellen platine ist aber wie gesagt nicht genug platz um dies zu realisieren. diesen wandler von recom finde ich immernoch zu teuer als alternative. worauf ich gerne mal eine klare antwort hätte ist die frage, ob es ausreicht einen sagen wir mal 10x10 cm großen kühlkörper auf meiner platine zu installieren, um problemlos 1,5A oder meinetwegen auch 1A bei 8 Volt eingang ziehen zu können. Dann würde ich einfach neben dem 12V akku für die motoren einen zweiten mit weniger Volt für die schaltungen und die scheinwerfer einsetzen. Was ich mir auch vorstellen könnte wäre den vorschlag von thomas auf einer weiteren platine aufzubauen und an die aktuelle nur mit weiteren pins zum anschluss einer externen 5V versorgung auszustatten. Frage dazu: Kann es probleme geben wenn ich den linearregler dabei a) weiter auf der platine lasse als wählbare alternative für kleinere ströme oder b) sogar parallel zur externen versorgung laufen lassen würde (was natürlich recht schwachsinnig wäre)? Ich habe mal gelesen man soll den Spannungswandler abklemen während man den ISP zum programmieren anschließt, weil das dem wandler schaden könnte, wenn eine weitere quelle angeschlossen ist? Gruß, Kain
Würde die Stromversorgung einfach auf ne Zweite Platine machen. Den Längsregler brauchst Du wirklich nicht. Gruß Tom
Es wurde die Frage nach den Vorteilen von Linearreglern aufgeworfen, da gibt es einige: 1. Weniger zusätzliche Bauelement/einfach einzusetze 2. Keine "spezial" Bauteile nötig (Low ESR C's etc) 3. Keine Störungsquelle aufgrund von hochfrequentem Schalten 4. Genauere Ausgangspannungstoleranz Ausserdem würde ich behaupten, dass man mit einem Linearregler prinzipiell eine sauberere/stabilere Ausgangsspannung (weniger Rippel) hinbekommt. Um nochmal auf die Effizienz(Wirkungsgrad) eines Linearreglers zurückzukommen: Die ist definiert mit AusgangsLEISTUNG über Eingangsleistung. Ein Linearregler "verbratet" nun einfach mal die überschüssige Spannung, welche er nicht "gebrauchen" kann. Multipliziert mit dem Laststrom ergibt dies die Verlustleistung des Reglers. Soll z.b. aus 10V 5V gemacht werden, so vebratet der Regler 5V. Bei einem Strom von einem Ampère, ergibt dies eine Verlustleistung von 5W (Im Regler). Die Leistung in der Last beträgt ebenfalls soviel. Die Gesamtleistung beträgt also 10W. Der Wirkungsgrad ist bei 50%, was bei einem Linearregler sogar noch ein guter Wert ist. Linearregler werden also vorallem dann eingesetzt, wenn die Eingangsspannung nur wenig grösser als die Ausgangsspannung ist (mindestens mehr als die Dropout Spannung) oder der Laststrom klein bleibt, oder sehr hohe Anforderungen an die Stabilität der Spannung gestellt werden. Würde mich noch interessieren ob es annähernd so genaue Schaltregler wie Linear- oder Parallelregler? (Line Reg, Load Reg, Toleranz)
Gerade habe ich in einem anderen Thread folgendes Kommentar gefunden: ( Beitrag "Spannungsregeler parallel schalten?" ) >Bei 10A würde ich einen Schaltregler nehmen, oder zumindest einen >Schaltregler mit Linearregler am Ausgang, wenn geringe Restwelligkeit >gefordert ist, um die Verluste so gering wie möglich zu halten. Es gibt also sogar vorteile wenn man mit dem schaltregler nicht direkt 5V erzeugt, sondern für den rest noch einen Linearregler benutzt. @Marco Beffa Du scheinst ja ein Befürworter der Linearregler zu sein. Stimmt das Zitat welches ich gefunden habe? Kann man einen linearregler quasi zur glättung eines vorgeschalteten Schaltreglers benutzen? Was würdest du in meiner situation vorschlagen? - Schaltregler alleine? - Linearregler alleine? - Beide gemixt? - Was ganz anderes?
>>Wirkungsgrad = Eingangsspannung/Ausgangsspannung > >Na dann stimmte ja was ich gedacht habe, nur habe ich mich falsch >ausgedrückt. Das ist natürlich Quatsch, der Wirkungsgrad beschreibt das Verhältnis von zugeführter Leistung zu abgeführter (Nutz) Leistung. Wenn im Falle eines 78xx aber der Strom ja annähernd konstant ist dann kürzt der sich raus aber ich würd das immer in Leistungsform angeben, darauf ist es ja definiert. Mit den Spannungen kann es zur Verwirrung kommen.
>Das liegt am Sinn und zweck der Platine. Der wandler erzeugt 5V und >leitet diese über mehrere Strom-Messer und mehrere Mosfets an mehrere >Ausgänge. So kann alles was angeschlossen ist einzeln überwacht und >bliebig aus und eingeschaltet werden. Wie gesagt bin ich noch beim Was willst du denn ein und ausschalten und überwachen? >kennenlernen und üben in dieser Thematik und somit habe ich ursprünglich >geplant an die Ausgänge nicht nur verschiedene andere Platinen zur LCD >ausgabe und Motortreiber zu hängen, sondern auch Scheinwerfer aus >mehereren LEDs. Häng das Zeug über Transistoren direkt an 12V (Außer LCD). Dann zieht der Controller nicht mehr wirklich Strom und ein 78L05 reicht. Der ist kleiner und wird nicht warm.
Dann müsste die 12V aber auch 12V bleiben und das tut sie nicht. In geladenem Zustand hab ich 13.8 und in leerem (noch nich getestet) höchstwahrscheinlich unter 12V. So käme ich wieder nicht um einen Regler herum und der Strom fließt nicht mehr durch die Sensoren wie es gewünscht ist. Der geringste Aufwand entsteht glaube ich tatsächlich bei einer Optimierung der Versorgung auf dem Board. Überwacht wird alles mögliche. Neben Motorstrom und Drehzahl auch der Stromverbrauch durch Scheinwerfer, LCD Anzeige, Speicher und Co. Das ganze ist so gehalten, dass man leicht weitere Module anfügen kann. Kleinere Verbraucher wurden an einem Strom-Sensor zusammengefasst, um Ungenauigkeiten zu minimieren.
Kain wrote: > Gerade habe ich in einem anderen Thread folgendes Kommentar gefunden: > ( Beitrag "Spannungsregeler parallel schalten?" ) > >>Bei 10A würde ich einen Schaltregler nehmen, oder zumindest einen >>Schaltregler mit Linearregler am Ausgang, wenn geringe Restwelligkeit >>gefordert ist, um die Verluste so gering wie möglich zu halten. > > Es gibt also sogar vorteile wenn man mit dem schaltregler nicht direkt > 5V erzeugt, sondern für den rest noch einen Linearregler benutzt. > > @Marco Beffa > > Du scheinst ja ein Befürworter der Linearregler zu sein. Befürworter ist übertrieben, ich habe einfach gelernt in der Elektronik immer dasjenige Bauelement auszuwählen, welches für die gewünschte Applikation am Besten geeignet ist. > Stimmt das Zitat welches ich gefunden habe? > Kann man einen linearregler quasi zur glättung eines vorgeschalteten > Schaltreglers benutzen? Auf jenden Fall kann man das (wenn genug Dropout für den Regler vorhanden ist). Ja dieses Zitat würde ich mit "Ja, aber" beantworten. Es stellt sich die Frage, ob du die Vorteile, die dir ein zusätzlicher Linearregler bringt, auch wirklich benötigst. Um das herauszufinden, musst du die Anforderungen deiner Applikation an die zu erzeugende Spannung kennen. > Was würdest du in meiner situation vorschlagen? > > - Schaltregler alleine? > - Linearregler alleine? > - Beide gemixt? > - Was ganz anderes? Ich kann hier nur meinen Vorrednern rechtgeben: Bei Akku Anwendungen ist die Effizienz der Energieumwandlung das primäre Ziel. Desshalb: -> Mit Schaltregler von 12V auf 5V gehen. Einen zusätzlichen Linearregler wirst du nicht benötigen, da die Spannung, welcher ein ordentlicher und gut dimensionierter Schaltregler bringt, ausreichend sauber für deine Controller sein sollte.
Das ist doch mal eine schöne Antwort ;-) Wie ist das eigentlich mit der Dimensionierung von Schaltreglern? Immerhin wurde der auf meinem Board ja für 1.5A geschaffen und es gibt auch welche mit wesentlich mehr Amper. Selbst bei minimalem erlaubten Drop-Out erzeugt man bei 1.5A ausgang noch ordentlich hitze? Kann man die wärme die bei verwendung eines 3A linearreglers entsteht überhaupt noch mit einem kühlkörper ableiten oder gehen die hersteller schon von der verwendung eines lüfters aus?
Kain wrote: > Das ist doch mal eine schöne Antwort ;-) Immer gerne... ;) > > Wie ist das eigentlich mit der Dimensionierung von Schaltreglern? Meinst du hier Linearregler? > Immerhin wurde der auf meinem Board ja für 1.5A geschaffen und es gibt > auch welche mit wesentlich mehr Amper. Selbst bei minimalem erlaubten > Drop-Out erzeugt man bei 1.5A ausgang noch ordentlich hitze? > Kann man die wärme die bei verwendung eines 3A linearreglers entsteht > überhaupt noch mit einem kühlkörper ableiten oder gehen die hersteller > schon von der verwendung eines lüfters aus? Die Dimensionierung von Schaltreglern bzw. der umgebenden Schaltung ist nicht ganz so einfach wie bei den Linearreglern. In den Datenblättern ist dies aber meist sehr gut beschrieben und es gibt von den meisten Herstellern Design Tools, welche einem Unterstützen. (z.b. Webbench von National, hier schon erwähnt.). Ehm, jetzt verstehe ich deine Frage nicht ganz. Eine Drop Out Spannung gibt es nur bei Linearreglern. Schaltregler zerhacken die Eingangsspannung in kleine "Energiepakete" und geben von diesen Paketen soviel an den Ausgang weiter bis die gewünschte Ausgangsspannung erreicht ist. (Mal stark vereinfacht gesagt) Gerade desshalb erreichen die Schaltregler ja eine so hohe Effizienz, da sie nicht einfach den Unterschied zwischen Ein- und Ausgang verbraten, sondern gerade soviel Energie nehmen wie die Last benötigt. Ordentlich dimensionierte (grosse) Kühlkörper können eine ganz beachtliche Wärmemenge abführen. Es ist wieder einmal die Frage ob man einen riesen Kühlkörper haben möchte, oder ob man einen kleineren Kühlkörper aber dafür einen Lüfter haben möchte. Kommt immer darauf an...
ups...ein kleines wort verdreht und schon ist alles ganz anders^^ meinte natürlich linearregler ja ;) was ich nicht verstehe ist halt wieso jemand einen solchen linearregler mit min 3V drop-out und z.B 3A oder 5A ausgang baut wenn der so heiss wird, dass man ihn fast nicht verwenden kann. wie findet man nun eigentlich raus wieviel wärme ein linearregler pro watt produziert? in sämtlichen threads rechnet jeder mit nem anderen wert, obwohl es der gleiche regler ist?
>>>Wirkungsgrad = Eingangsspannung/Ausgangsspannung >> >>Na dann stimmte ja was ich gedacht habe, nur habe ich mich falsch >>ausgedrückt. > >Das ist natürlich Quatsch, der Wirkungsgrad beschreibt das Verhältnis >von zugeführter Leistung zu abgeführter (Nutz) Leistung. Wenn im Falle ja, ist alles Quatsch, denn der Wirkungsgrad ist das Verhältnis von abgeführter Leistung zu zugeführter Leistung
Kain wrote: > ups...ein kleines wort verdreht und schon ist alles ganz anders^^ > meinte natürlich linearregler ja ;) > was ich nicht verstehe ist halt wieso jemand einen solchen linearregler > mit min 3V drop-out und z.B 3A oder 5A ausgang baut wenn der so heiss > wird, dass man ihn fast nicht verwenden kann. Welche Linearregler meinst du denn hier? Die gängigen Typen 7805 und 317 haben Ausgangsströme von 1.5 A (je nach Bauform) Sei vorsichtig mit Datenbattangaben, Hersteller werben gerne auf den ersten Seiten für ihr Produkt. Jedoch stellt sich bei genauerem hinschauen dann doch heraus, dass niemand die Physik überlisten kann. > wie findet man nun eigentlich raus wieviel wärme ein linearregler pro > watt produziert? in sämtlichen threads rechnet jeder mit nem anderen > wert, obwohl es der gleiche regler ist? Du bringst hier einige Sachen durcheinander ;) Temperatur != Wärme Schau doch mal auf wikipedia vorbei, dort ist der Unterschied ziemlich gut erklärt. Wärme (oder Wärmemenge) wird in Watt angegeben. Die Verlustleistung, die du mit dem Spannungsfall über dem Regler und dem Lasstrom berechnest, ist also die Wärmemenge, welche im Regler entsteht. Welche Temperaturänderung der Regler durch die entstandene Wärmemenge erfährt, hängt vom Gehäuse ab. (logischerweise bleibt ein grosses massives Gehäuse kälter, da es mehr Energie benötigt, eine grössere Masse zu erwärmen)... Wie ein Gehäuse sich thermisch verhält, wird mit dem Wärmeübergangswiderstand angegeben. Solche Werte findet man auch für Kühlkörper. Mit diesen angaben kann man theoretisch genau berechnen wie heiss ein Regler bei welchen Betriebsbedingungen wird. Dies reicht für die Dimensionierung von Kühlkörpern aus. In der Praxis kommen da noch viele andere Faktoren dazu, deshalb bei der Dimensionierung von Kühlkörpern immer ordentlich Sicherheit drauf geben.
Könntest du mal eine Beispielrechnung machen? Mein regler ist ein 78S05. Würde ich ihn mit 10V versorgen hätte ich 5V drop-out. Das ergibt dann bei 1.5A entnahme 1.5*5 = 7.5 Watt, die im Regler abfallen. Im Datenblatt steht nun Junction-Case 3 K/W und Junction-Ambient 50 K/W. Muss man diese Werte dann einfach addieren? 53 Kelvin pro Watt Erwärmung? Und wenn man noch einen Kühlkörper hat? In dessen Datenblatt steht z.B 30 K/W? Um wieviel Kelvin erwärmt sich das Gesamtkonstrukt?
Ist ganz einfach: Junction-Ambient ist der Übergangswiderstand von der Sperrschicht zur Umgebungsluft. Bedeutet bei 7,5W und 20°C wird die Sperrschicht 7,5 * 50 + 20 ° heiß = 395°C = Todsicher verglüht. Wenn Du einen Kühlkörper verwendest rechnest Du Junction-Case + Kühlkörper: 33 * 7,5 + 20 = 267,5° = Immernoch tot. Das absolute Maximum für die Sperrschicht sind rd. 150°C - die gehen aber schon ziemlich auf die Lebensdauer. Besser sind 120°. Dafür muß der Kühlkörper rund 10 K/W haben. Wenn die Umgebungstemperatur größer sein kann, wird auch der Kühlkörper größer. Außerdem gibt es noch einen Übergangswiderstand vom Gehäuse zum KK. Etwas zusätzliche Sicherheit ist also nötig. Gruß, Marcus
Hi, 'Junction-Ambient' ist der Wert für den Betrieb OHNE Kühlkörper. Bei Deinen Bedingungen sind das dann 7.5*50=375 Erwärmung(! da kommt dann noch die Umgebungstemperatur dazu!). Entweder der Regler schaltet lange vorher wegen Übertemperatur ab oder er löst sich in Rauch auf. Im anderen Fall hast du mit Addieren nicht ganz Unrecht (nur halt die falschen Werte). Man addiert den Wert für 'Junction-Case' mit dem Wert aus dem Datenblatt des Kühlkörpers, dazu dann noch die Werte für eventuelles Isoliermaterial (z.B. Glimmerschaibe), Wärmeleitpaste und was sonst noch so beteiligt ist. Für Deinen Kühlkörper käme man dann pi mal Daumen auf etwa 250-260 Grad plus Umgebungstemperatur (welche in Gehäusen durchaus auch schon mal bei >50 Grad liegen kann). Folge siehe oben, Abschaltung oder Rauch. Du bräuchtest also einen Kühlkörper der deutlich unter 10 K/W liegt. Mit Lüfter sieht das dann natürlich wieder völlig anders aus, ohne passenden Kühlkörper nutzt der dann aber auch nichts mehr. CU
>ja, ist alles Quatsch, denn der Wirkungsgrad ist das Verhältnis >von abgeführter Leistung zu zugeführter Leistung Sag ich doch wobei die abgeführte Leistung "nur" die Nutzleistung ist, denn im Prinzip wird ja alle zugeführte Leistung auch wieder abgeführt, teil als elektrische Leistung, teils als thermische Leistung ;) So, schaun wir nochmal, was der gute Mensch vor hat: Aus 12 V mach 5 V bei 1.5 A. Das macht eine Verlustleistung (und die liegt höher als die Nutzleistung ;)) von ca. 10.5 W. Als Umgebungstemperatur nehmen wir mal die üblichen 25°C an. Rth_JC ist ja bekannt, 3K/W. Als Temperatur innen sind die 120°C max schon nicht schlecht, dabei bleiben wir mal. Hätten wir also folgendes zu lösen: 120°C-25°C=10.5W*(3K/W+x) x sei der Rth des Kühlkörpers. Nach x Aufgelöst: x=(120°C-25°C)/10.5W-3K/W=6.04....K/W Es sollte also eine KK sein mit weniger als 6.04 K/W und die sind nicht schwer zu finden, z.B. bei Farnell diesen hier: http://de.farnell.com/aavid-thermalloy/6298bg/kuhlkorper-to-220-218-3-9k-w/dp/1213469 Der hat knapp 4 K/W und somit noch ein wenig Spiel.
>>> Kann im Datenblatt des 78S05 keine Angaben zur Effizienz finden. >> Wirkungsgrad = Eingangsspannung/Ausgangsspannung > Na dann stimmte ja was ich gedacht habe... Aber holla :-o Der Wirkungsgrad wird auf die (Eingangs-)Leistung bezogen ;-) Nach dieser Formel hätte z.B. ein Netzteil mit 30V In und 3,3V Out einen Wirkungsgrad von 30/3,3 = 909%. Und das wäre doch seltsam :-/ Also gilt wie früher, für jetzt und in Zukunft:
Angehängte Dateien:
-
k_hlk_rper.jpg
120 KB
Ich habe beschlossen es nun beim Linearregler zu belassen, aber die Eingangsspannung minimal zu halten. Knapp über 8 Volt also, gerade so am Limit für den Drop-Out bei 1.5A. Dies ist ja mein aller erstes Projekt und so haben meine zukünftigen Projekte noch viel Potential zur Verbesserung. ;-) Aus einem E-Bay angebot habe ich mehrere verschiedene kühlkörper, die es zusammen für 1 Euro gab. Deshalb habe ich logischerweiße auch keine Datenblätter dazu. Ich habe ein Foto davon gemacht wie der Regler aktuell eingepackt ist und nebendran liegt der Kühlkörper den ich eventuell gedenke mit wärmeleitkleber auf den anderen drauf zu kleben. Wenn ich den rein von der größe her mit anderen vergleiche, die es mit datenblatt im onlineshop gibt, dann dürfte dessen Wärmewiderstand so bei 5 K/W liegen. Verbessert micht bitte, wenn ich da falsch liege. Ein DIL40 liegt zur einschätzung der größe auch dabei. Gruß, Kain
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