Kühlkörper korrekt berechnen

Dani Gast #3677553
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Hallo

ich bin noch total neu auf dem Gebiet und mache vermutlich irgendwo 
einen Denkfehler. Es geht um folgendes:

Ich möchte mir ein regelbares Netzteil bauen (und etwas dabei lernen) 
nach dem Schema im PDF hier: Beitrag "Labornetzteil - Netzgerät - Schaltungssammlung"

Ich möchte das für einen RK-Trafo mit 36V 1A bauen (allfällige 
Anpassungen im Schema seien hier mal nicht Thema).

Um jetzt den L200 ausreichend zu kühlen gehe ich nach folgender Rechnung 
vor:

Angenommen ich reguliere auf eine sehr kleine Spannung und ziehe die 
vollen 1A, dann beträgt die Verlustleistung doch 1A * 35.99V, also ca. 
P_max = 36W, richtig?

Der Kühlkörper müsste dann einen Wärmewiderstand wie folgt haben:

Annahme:
  theta_A = 50°  (im Gehäuse, grob geschätzt, was ich zulassen will)
  theta_J <= 150°
  R_theta_JC = 3°/W

Ergibt:

  R_theta_K_max = Delta_th_max / P_max - R_theta_JC
                = 100° / 36W - 3°/W
                = - 0.2222 °/W

Und sowas gibt's natürlich nicht.... Das wäre ja irgendwie besser als 
Supraleitung.... :)
Wo mache ich den Fehler?

Noch ein Hinweis zu theta_A: es ist ohnehin angedacht, einen Lüfter mit 
einem Temperaturfühler zuzuschalten, wenn dieser Wert überschritten 
wird.
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U. M. #3677588
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Hallo,
bei 3W/K und 36W Verlustleitung kommen schon mal ca. 110°C als 
Temp.-Diff. von Chip zum Kühlkörper. Bei Umgebungstemp. 50°C bist du 
dann bei 160°C.

Unter diese Umständen auf 150°C zu kommen, bedarf es dann eben 
tatsächlich eines negativen Wärmewiderstandes des Kühlkörpers ;-)
Sollte das zu denken geben? Nicht jede mathematische Lösung ist 
praktisch nutzbar.

Der Regler L200 ist eben für solche Anwendung so einfach nicht mehr 
geeignet.

Schau mal hier:
Beitrag "Re: Problem beim Durchschalten von IRFP064N im Linear Betrieb."
Wir haben gerade das Thema Laborstromversorgung angefasst.
Solches NT soll dann aber noch einige weitere feine Features haben.

Hier sind auch alte Schaltungen, die alle tatsächlich aufgebaut wurden 
und funktionieren.
http://uwiatwerweisswas.schmusekaters.net/Uwi/ELEKTRONIK/StromVersorgung/ALTE_NT/
Zum Ideen sammeln bringt das evtl. was.
Gruß Öletronika
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Axel S. #3677619
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Dani schrieb:
> Annahme:
>   theta_A = 50°  (im Gehäuse, grob geschätzt, was ich zulassen will)
>   theta_J <= 150°
>   R_theta_JC = 3°/W
>
> Ergibt:
>
>   R_theta_K_max = Delta_th_max / P_max - R_theta_JC
>                 = 100° / 36W - 3°/W
>                 = - 0.2222 °/W
>
> Und sowas gibt's natürlich nicht.... Das wäre ja irgendwie besser als
> Supraleitung.... :)  Wo mache ich den Fehler?

Du machst keinen Fehler. Der Transistor mit R_th_jc = 3K/W ist schlicht 
ungeeignet - er hat einen zu hohen inneren Wärmewiderstand.

Wenn du die Datenblätter einschlägiger Bauelemente studierst, wirst du 
feststellen, daß die Grenzwerte alle unter der Auflage gemacht werden, 
daß du das Gehäuse auf maximal 25°C kühlst. Wie du das tun sollst (gar 
bei 50°C Umgebungstemperatur) das verraten sie dir nicht.

Die Abhilfe besteht darin, einen besseren Transistor zu nehmen (TO-3 
geht bis unter 1K/W) oder mehrere parallel. Und im Extremfall mußt du 
halt die Umgebungstemperatur (des Kühlkörpers) verringern. Indem du ihn 
außerhalb des Gehäuses anbringst und/oder zwangsbelüftest.


XL
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Dani Gast #3678844
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Ok, danke Euch für die Antworten.

Axel Schwenke schrieb:
> ... und/oder zwangsbelüftest.

Das war sowieso meine Idee, gesteuert über einen Temperaturfühler. Das 
würde also bedeuten, dass trotz der obigen Berechnung sowas machbar 
wäre?

Meine Berechnung ist ja eigentlich, um den Extrem-Fall zu kennen. Es ist 
ja nicht gerade üblich, resp. ich erwarte als "Hobby-Bastler" eigentlich 
nicht, dass ich derart viel Strom bei geringer Spannung brauche. Als 
Festspannung stehen mir 5V/4A und 12V/4A zur Verfügung, falls ich das 
tatsächlich irgendwann mal bräuchte.

Ich denke dass sich die üblichen Anwendungen (hauptsächlich digitales 
Zeugs mit TTL oder CMOS, oder mal ein Motörchen...) wo ich die Spannung 
zu regulieren brauche entweder unter 5V mit sehr geringem Strom, oder 
über 12V mit etwas mehr Strom bewegen werden.

Es erstaunt mich halt etwas, dass die Eckdaten des L200 solche Werte 
zulassen, man das Teil dann am Ende aber fast noch in Flüssigstickstoff 
tauchen muss.... ;)

Wenn ich wenig Strom brauche, sollte da ja auch nichts merklich warm 
werden oder? Und wenns dann trotzdem mal mehr wird, springt der Lüfter 
an, und wenns dann doch noch mehr wird, würde der L200 durch den 
thermischen Schutz abschalten...

Kann ich das mit gutem Gewissen so angehen?
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