Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Wie heiß sollte ein Laderegler-IC im Betrieb werden (Langlebigkeit)?


von DC (Gast)


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Hallo,

habe hier ein kleines Laderegler-IC für einen LiIon-Akku auf einer 
Platine.

Die Schaltung wird mit 5V betrieben.

Beim Ladevorgang erhitzt sich der Laderegler-IC auf max. 65°C.

Im Datenblatt wird ein Betrieb unter 85°C empfohlen, gleichzeitig wird 
gesagt, die maximale Betriebstemperatur darf nicht über 125°C liegen.

Es wird eine möglichst hohe Langlebigkeit des Geräts angestrebt.
Deshalb ist die Frage, ob man die Temperatur des ICs so lassen kann 
(also bei 65°C), oder ob man besser noch zusätzliche Maßnahmen zur 
Kühlung ergreifen sollte.

Oder hat der Hersteller eine Langlebigkeit schon garantiert, wenn er 
eine Betriebstemperatur unter 85°C garantiert?

von DC (Gast)


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Hätte im Betreff besser noch das Wort "maximal" eingefügt:

Wie heiß sollte ein Laderegler-IC im Betrieb maximal werden (bei 
angestrebter Langlebigkeit)?

von Max D. (max_d)


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also solange die Hitze von dem IC keine nahegelegenen Elkos mitkocht, 
dann würde ich mir da keine Sorgen machen.

von Olaf (Gast)


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> Beim Ladevorgang erhitzt sich der Laderegler-IC auf max. 65°C.

Heute auf deinem Basteltisch oder im Sommer bei +45Grad? Oder gar wenn 
die Sonne direkt drauf scheint?

Olaf

von DC (Gast)


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Danke für die schnellen Antworten!

Die Umgebungstemperatur beim Test war ca. 25°C.

von Knut B. (Firma: TravelRec.) (travelrec) Benutzerseite


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DC schrieb:
> Beim Ladevorgang erhitzt sich der Laderegler-IC auf max. 65°C.
>
> Im Datenblatt wird ein Betrieb unter 85°C empfohlen, gleichzeitig wird
> gesagt, die maximale Betriebstemperatur darf nicht über 125°C liegen.

Gestalte die Platine so, dass sie möglichst viel Wärme vom IC abführt. 
Elkos gehören dann möglichst entfernt vom IC platziert, stattdessen 
direkt am IC mit Keramik-Cs abblocken.

von oszi40 (Gast)


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DC schrieb:
> Die Umgebungstemperatur beim Test war ca. 25°C.

... ohne Gehäuse? Wärmestau im Gehäuse + 35 Grad im Büro oder 70 Grad im 
Auto???

von DC (Gast)


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Danke für die Antwort!

Knut B. schrieb:
> Gestalte die Platine so, dass sie möglichst viel Wärme vom IC abführt.

Habe ich gemacht. Leider ist der IC winzig und die Beinchen hauchdünn 
(MSOP10-Package). Vermute, dass sie relativ schlecht die Wärme an die 
umgebenden Kupferflächen ableiten können.

Besser wäre meiner Meinung, wenn die Wärme über die Kupferfläche unter 
dem IC sicher abgeleitet würde.
Die Frage ist aber, wie man einen guten Kontakt zwischen der 
IC-Unterseite und der Kupferfläche darunter herstellen kann. Glaube, das 
ist beim normalen Löten nicht automatisch gewährleistet.

von Axel S. (a-za-z0-9)


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DC schrieb:

> habe hier ein kleines Laderegler-IC für einen LiIon-Akku auf einer
> Platine.

Und welches IC ist das? Ist das geheim?

> Beim Ladevorgang erhitzt sich der Laderegler-IC auf max. 65°C.
> Im Datenblatt wird ein Betrieb unter 85°C empfohlen, gleichzeitig wird
> gesagt, die maximale Betriebstemperatur darf nicht über 125°C liegen.

Kontext!

Betrieb bei 85°C was? Umgebungstemperatur? Die 125°C wiederum sind ein 
Standardwert für Silizium-Die und Epoxy-Gehäuse. Dieser Wert darf auf 
dem Die nicht überschritten werden. Wegen einerseits thermischem Stress 
(abgerissene Bondung) und andererseits Parameteränderung.

> Es wird eine möglichst hohe Langlebigkeit des Geräts angestrebt.
> Deshalb ist die Frage, ob man die Temperatur des ICs so lassen kann
> (also bei 65°C), oder ob man besser noch zusätzliche Maßnahmen zur
> Kühlung ergreifen sollte.
>
> Oder hat der Hersteller eine Langlebigkeit schon garantiert, wenn er
> eine Betriebstemperatur unter 85°C garantiert?

Du hast da IMHO ein massives Verständnisproblem. Das Die des IC darf in 
keinem Fall heißer als 125°C werden. Das impliziert natürlich, daß die 
Umgebungstemperatur nicht höher als 125°C werden darf. Was aber in der 
Praxis irrelevant ist, weil andere Bauteile viel eher kaputt gehen.

Beim IC kommt aber hinzu, daß das Die durch Verlustleistung wärmer wird 
als die Umgebung. Auch dann gelten die 125°C noch. Wieviel wärmer als 
die Umgebung das Die wird, hängt von der Verlustleistung und der Montage 
des IC (vulgo: Kühlung) ab. Für SMD gibt es "Standard" Bedingungen, 
meist 1 Quadratzoll Kupferfläche für die dann der thermische Widerstand 
und Derating-Kurven gelten. Steht meist in einer Fußnote.

Viele (die meisten?) Leistungs-IC haben heute einen Übertemperaturschutz 
eingebaut. Sobald die Die-Temperatur die erlaubten 125°C erreicht, 
regeln sie den Ausgangsstrom (oder die äquivalente Größe) runter, um die 
Verlustleistung zu verringern. Solche IC gehen dann nicht kaputt, wenn 
es zu warm ist, bringen aber nicht mehr die normalen Werte. Ein Akku 
lädt z.B. langsamer (mit weniger Strom) oder ein Spannungsregler liefert 
geringere Ausgangsspannung.

Dein IC ist fast sicher eines mit Temperaturschutz. Dann bedeuten die 
85°C wahrscheinlich, daß bei Standard-Montage das IC bis zu dieser 
(Umgebungs-) Temperatur alle Werte bezüglich Ladestrom etc. einhält. Bei 
Temperaturen darüber geht es nicht kaputt, funktioniert aber nur noch 
eingeschränkt. Über 125°C kann es natürlich trotzdem kaputt gehen. Aber 
dann brennt vermutlich sowieso schon das ganze Gerät.

von Knut B. (Firma: TravelRec.) (travelrec) Benutzerseite


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Wenn der Chip kein Thermalpad unten dran hat, sind weitere Maßnahmen 
zwecklos. Wenn er eins hat, wird das ja mit der Platine verlötet und 
somit hat man die beste thermische Kopplung. Ist Deine 
Versorgungsspannung vielleicht auch in bisschen hoch? Wobei 40K über 
Umgebungstemperatur für so einen Winzling wohl eher normal sind. 
Vielleicht nimmst Du doch einen anderen Chip mit thermisch besserem 
Gehäuse, wenn Dir der jetzt zu heiß ist.

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