Hallo zusammen, ich habe eine Frage zum Thema Kühlung. Ich habe folgendes Bauteil: LM 7805 CT von Texas Instruments https://www.reichelt.de/ICs-A-A-/-A-7805/3/index.html?ACTION=3;ARTICLE=187796;SEARCH=LM7805 Ich gehe einfach mal von den folgenden Werten aus: VIN: 20V IOUT: 1A Umgebungstemperatur: 25°C ////////Teil mit dem Denkfehler///////// Dies ergibt ja eine Verlustleistung von 15W, die in Wärme abgegeben wird. Wenn ich jetzt davon ausgehe, dass dieses Bauteil senkrecht auf eine Platine gelötet ist, absolut frei steht und ich nun einen Kühlkörper berechne würde das da so aussehen oder? Tdelta= 150°C - 25°C = 125K Gesamtwärmewid.: 125K / 15W = 8,33K/W Wärmewid.-Kühlk.: 8,33K/W-4K/W-35K/W= -30,67K/W Ergo würde hierbei ja kein Kühlkörper benötigt werden, was ja auch durch (Internal Power Dissipation = Internally Limited) im Datenblatt schon angegeben ist. Dass man bei der Temperatur sicherheiten von ca -10 - -30K einrechnet weiss ich und hab ich schon hier im Forum gelesen Das bedeutet doch, dass der Hersteller das Gehäuse ja quasi schon überdimensioniert hat, da es ja eig nur einen Widerstand zur Umgebung von 4,33 K/W haben müsste. Habe ich das bis hierhin alles richtig berechnet und verstanden? //////////////////Ende Denkfehler////////////////// -30,67K/W heist natürlich nicht, dass ich keinen Kühlkörper brauche, sondern, dass ich die Hitze garnicht wegkühlen kann, (weil ein kleinerer Wärmewiderstand vom Kühlkörper ja mehr Kühlung also ein großeren Kühlkörper benötigt) da es, so wie ich es denke, keinen Kühlkörper im Minusbereich gibt. Heißt also, wenn VIN fest ist, darf ich nur weniger Strom aus dem Regler entziehen, z.B 150mA Draus würde sich folgendes ergeben: Tdelta= 150°C - 25°C = 125K Gesamtwärmewid.: 125K / 2,25W = 55,56K/W Wärmewid.-Kühlk.: 55,56K/W-4K/W-35K/W= 16,56K/W Da der Wärmewiderstand entweder genau gleich oder kleiner sein muss, würde ich jetzt sagen, dass dieser Kühlkörper passt. https://www.reichelt.de/Finger-Aufsteckkuehlkoerper/FK-216-SA-CB/3/index.html?ACTION=3&LA=2&ARTICLE=166469&GROUPID=7767&artnr=FK+216+SA+CB&trstct=pol_0 Habe ich das jetzt verstanden und keinen Denkfehler mehr drin? :D Des Weiteren frage ich mich wann ich erkenne, dass ich keinen Kühlkörper mehr benötige? Wenn ich z.B. VIN 20V und IOUT 100mA nehme, komme ich auf einen Wärmewiderstand des Kühlkörpers von 44,33K/W, da Kühlkörper aber zumindest bei Reichelt bei 27K/W anfangen würde ich denken, dass ich hier keinen Kühlkörper benötige. In einem anderen Forum habe ich aber gelesen dass 1,5W ohne Kühlkörper nicht funktioniert, das verwirrt mich. Jetzt zu den weiteren Fragen: Wenn ich den Regler jetzt zum Beispiel biege und an die Platine schraube oder die Platine in ein Gehäuse setze, dann passt ja der Wärmewiderstand Gehäuse - Umgebung nicht mehr, da entweder die Platine direkt am Gehäuse anliegt oder die Umgebungstemperatur deutlich schneller erwärmt. Wie geht man in so einem Fall vor? Klar kann ich einfach mega überdimensionieren und den fettesten Kühlkörper dran bauen den ich habe, aber das wäre teuer und eventuell passt der dann nicht ins Gehäuse. Klar kann ich nen größeres Gehäuse bauen, aber vielleicht muss es ja auch nicht der größte Kühlkörper sein. Ich sag schonmal danke fürs Lesen und Helfen. MfG Xizeru
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P. W. schrieb: > Wärmewid.-Kühlk.: 8,33K/W-4K/W-35K/W= -30,67K/W Ich würd' sagen, daß Du Dir das noch mal genauer ansehen solltest. Deine 150°C sind die maximal junction temperature, das ist kein Wert, der in Deiner Designbetrachtung einfließen darf, sondern das absolute Maximum, das Du nie überschreiten bzw. auch nur erreichen darfst. Deine 35K/W sind der Wärmewiderstand, wenn das Ding ohne Kühlkörper betrieben wird. Pro Watt 35 K, d.h. bei 15 Watt würde das Teil 525 K wärmer als die Umgebungstemperatur werden. Aus Deiner Rechnung muss dieser Wert verschwinden. Die Wärmewiderstände Junction-to-Case und Deines Kühlkörpers musst Du addieren, nicht subtrahieren.
P. W. schrieb: > Ergo würde hierbei ja kein Kühlkörper benötigt werden, was ja auch durch > (Internal Power Dissipation = Internally Limited) im Datenblatt schon > angegeben ist. Dieser logische Kurzschluss war jetzt aber nicht schlecht... > Des Weiteren frage ich mich wann ich erkenne, dass ich keinen Kühlkörper > mehr benötige? Faustformel: wenn du dir in und an der Schaltung die Finger nicht mehr sofort verbrennst. Als kleinen Denkanstoß: es gibt Lötkolben mit 15W. Die schaffen es, Lötzinn zu schmelzen. Das musst du bei solchen Betrachtungen immer im Hinterkopf behalten. > Wie geht man in so einem Fall vor? Ist das eine rein theoretische Frage? Falls nein: man nimmt einen Schaltregler...
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P. W. schrieb: > Das bedeutet doch, dass der Hersteller das Gehäuse ja quasi schon > überdimensioniert hat, da es ja eig nur einen Widerstand zur Umgebung > von 4,33 K/W haben müsste. Das Gehäuse hat aber einen Wärmewiderstand von 65 K/W zwischen Chip und Umgebung. Mal 1,5 W bedeutet: der Chip wird 130 K heisser als die Umgebung des IC. Bei Wärmestau um den Regler wird es lustig.
Rufus Τ. F. schrieb: > P. W. schrieb: >> Wärmewid.-Kühlk.: 8,33K/W-4K/W-35K/W= -30,67K/W > > Ich würd' sagen, daß Du Dir das noch mal genauer ansehen solltest. > > > Deine 150°C sind die maximal junction temperature, das ist kein Wert, > der in Deiner Designbetrachtung einfließen darf, sondern das absolute > Maximum, das Du nie überschreiten bzw. auch nur erreichen darfst. > > Deine 35K/W sind der Wärmewiderstand, wenn das Ding ohne Kühlkörper > betrieben wird. > > Pro Watt 35 K, d.h. bei 15 Watt würde das Teil 525 K wärmer als die > Umgebungstemperatur werden. > > > Aus Deiner Rechnung muss dieser Wert verschwinden. Die Wärmewiderstände > Junction-to-Case und Deines Kühlkörpers musst Du addieren, nicht > subtrahieren. Subtrahieren mache ich ja nur ich dem Gesamtwiderstand von 8,33K/W habe den muss ich ja dann -4K/W(sperr zu Gehäuse nehmen) darum ja minus....andersrum wenn ich den gesamtwiderstand haben will nehme ich Kühlkörper + Gehäuse zu sperr. Würde dann ja bedeuten dass ich das so rechnen muss: Wärmewiderstand Kühlkörper = Gesamtwärmewiderstand - Wärmewiderstand Sperr/Gehäuse also 8,33K/W - 4K/W = 4,33 K/W das würde bedeuten, dass ich diesen Kühlkörper nehmen müsste: https://www.reichelt.de/Leistungs-Kuehlkoerper/V-6716Z/3/index.html?ACTION=3&LA=2&ARTICLE=22274&GROUPID=7771&artnr=V+6716Z&trstct=pol_1 Das man den Wärmewiederstand zwischen Gehäuse und umgebung weglässt macht wirklich Sinn, aber zwischen Gehäuse und Kühlkörper ist ja trotzdem ein Wärmewiderstand, hier im Artikel Kühlkörper als case-heat sink angegeben. Wo finde ich den denn? Der Wärmewiderstand vom Kühlkörper ist ja nur bezogen auf Kühlkörper zur Umgebung also zur Luft.
Route 6. schrieb: > P. W. schrieb: >> Das bedeutet doch, dass der Hersteller das Gehäuse ja quasi schon >> überdimensioniert hat, da es ja eig nur einen Widerstand zur Umgebung >> von 4,33 K/W haben müsste. > > Das Gehäuse hat aber einen Wärmewiderstand von 65 K/W zwischen Chip und > Umgebung. Mal 1,5 W bedeutet: der Chip wird 130 K heisser als die > Umgebung des IC. Bei Wärmestau um den Regler wird es lustig. Wo findest du denn die 65 K/W? im Datenblatt finde ich das nicht. Die 1,5 Watt waren auf den Teil nach dem Denkfehler bezogen.
P. W. schrieb: > Kühlkörper als case-heat sink angegeben. Wo finde ich den denn? Das kommt darauf an, wie gut du den KK montieren kannst und wieviel Wärmeleitpaste du dranschmierst und wie fest du die Schraube anziehst... Jetzt mal die Betrachtung in kleinen Schritten von innen nach aussen: Für Rthjc nehmen wir mal mangels geneuerer Angaben 3K/W. Bei 15W muss also der Flansch um 3K/W*15W = 45K kälter als die Sperrschicht sein. Damit darf der Flansch nur 105°C warm werden. Davon ziehen wir noch ein wenig ab, denn der Übergang vom Flansch zum KK hat auch noch einen thermischen Widerstand, verbleiben also etwa erlaubte 100°C am Kühlkörper. Und damit hast du ein Temperaturgefälle von 100°C-25°C = 75K für den Kühlkörper. Das geteilt durch 15W ergibt 5K/W. Und jetzt musst du allerdings dafür sorgen, dass sich die Luft am Kühlkörper auch nicht wesentlich über 25°C erwärmt und zirkulieren kann. Das ist das andere praktische Problem. Aus diesem Grund solltest du mit deutlich höheren Umgebungstemperaturen rechnen...
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P. W. schrieb: > Ich sag schonmal danke fürs Lesen und Helfen. Mit deinen Werten und Datenblattangaben brauchst Du einen Kuehlkoerper mit einem Waermewiderstand von (mindestens!) 3.833333°C/W oder kleiner - natuerlich auf die 6. Kommastelle genau...? http://mustcalculate.com/electronics/heatsink.php?tj=150&tamb=25&p=15&rjc=4&rcs=0.5 Gib testweise verschiedene Werte ein und versuche mit vorhandenen Formeln im Internet hinter das Geheimniss der Berechnung zu kommen.
Lothar M. schrieb: > P. W. schrieb: >> Kühlkörper als case-heat sink angegeben. Wo finde ich den denn? > Das kommt darauf an, wie gut du den KK montieren kannst und wieviel > Wärmeleitpaste du dranschmierst und wie fest du die Schraube anziehst... > > Jetzt mal die Betrachtung in kleinen Schritten von innen nach aussen: > Für Rthjc nehmen wir mal mangels geneuerer Angaben 3K/W. Bei 15W muss > also der Flansch um 3K/W*15W = 45K kälter als die Sperrschicht sein. > Damit darf der Flansch nur 105°C warm werden. Davon ziehen wir noch ein > wenig ab, denn der Übergang vom Flansch zum KK hat auch noch einen > thermischen Widerstand, verbleiben also etwa erlaubte 100°C am > Kühlkörper. > Und damit hast du ein Temperaturgefälle von 100°C-25°C = 75K für den > Kühlkörper. Das geteilt durch 15W ergibt 5K/W. > > Und jetzt musst du allerdings dafür sorgen, dass sich die Luft am > Kühlkörper auch nicht wesentlich über 25°C erwärmt und zirkulieren kann. > Das ist das andere praktische Problem. > > Aus diesem Grund solltest du mit deutlich höheren Umgebungstemperaturen > rechnen... Okay, also das habe ich verstanden....Rthjc wäre dann laut dem Datenblatt von Reichelt unter (3) die 4K/W (4°C/W) oder? Okay das mit dem Übergang zwischen Kühlkörper und Gehäuse verstehe ich. Das heisst wenn ich das genau berechnen wollen würde, was wahrscheinlich kein Hobbybastler macht, müsste ich hier mit der Wärmeleitfähigkeit der Wärmeleitpaste rechnen oder? Die 25°C waren auch einfach nur ein Beispiel zum rechnen, würde ja allein im Hochsommer nicht mehr klappen:D
P. W. schrieb: > Rthjc wäre dann laut dem Datenblatt von Reichelt unter (3) die 4K/W Ja. > Das heisst wenn ich das genau berechnen wollen würde, was wahrscheinlich > kein Hobbybastler macht, müsste ich hier mit der Wärmeleitfähigkeit der > Wärmeleitpaste rechnen oder? Ich hatte angeführt, was da alles mit reinspielt. Dabei noch eine vtl. Balligkeit bei der Montage vergessen... Langer Rede kurzer Sinn: nimm einfach (0,5..) 1K/W für diesen Widerstand an.
Lothar M. schrieb: > Toxic schrieb: >> (mindestens!) 3.833333°C/W oder kleiner > "Höchstens"? Ich hatte mir noch ueberlegt ob ich es so stehen lassen soll und deswegen sicherheitshalber noch "oder kleiner" hinzugefuegt". Ist manchmal so eine Interpretationssache,wie ich es des oefteren schon im "www" gesehen hatte.....
P. W. schrieb: > Wo findest du denn die 65 K/W? im Datenblatt finde ich das nicht. Als Maximum im Datenblatt von Fairchild aus 2014.
Zitronen F. schrieb: > So ganz nebenbei... ein TO220 auf den Print runtergeschraubt macht 1W > weg. ... wenn genug Kupferfläche und -dicke an der Stelle ist wo er auf den Print (PCB) geschraubt ist, und die Umgebungstemperatur moderat ist .-) Geanuso wie die Aussage das man mit 8 Liter Diesel 150 km weit kommt.
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