"Offene" Spule kühlen

OP #5587165
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Hallo Community,

möchte ein einigermaßen vertrauenswürdiges China Gerät noch 
vertrauenswürdiger machen (da am Körper getragen) indem ich die Kühlung 
verbessere.
Am wärmsten wird eine Spule wie die im Anhang.
Mit dem Laserthermometer messe ich so etwa 68°C maximal, allerdings ist 
so ein Thermometer schlecht darin den wärmsten Punkt zu messen, weswegen 
ich davon ausgehe dass es in witrklichkeit noch ein paar Grad wärmer 
ist.

Gibt es da eine sinnvolle Möglichkeit die Kühlung zu verbessern?
Wärmeleitkleber habe ich und auch ein paar 1.5cm x 1.5cm Kühlkörper.
Macht das Sinn?

Schon mal vielen Dank :)

Viele Grüße,
Alex
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OP #5587200
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zyxw schrieb:
> Kümmere dich um die Ursache, nicht um die Wirkung.
> Schaltfrequenz? Wird der Kern  heiß oder die Wicklung?
> Welcher Strom? Welche Topologie? Schaltplan?
> Vorher gibt es keine weitere Antwort.

Also mit Schaltplan kann ich wohl nicht diesen, aber mit ein paar 
Werten.
Geht um dieses Teil das ich gründlich mit den mir zur Verfügung 
stehenden Mitteln (ein DSO320 Mini-Oszilloskop) untersucht habe.
https://www.ebay.de/itm/LCD-Mini-DC-Power-Supply-USB-Konverter-Modul-Adjustable-For-Himbeere-pi-5V-2A/322935684728

Mit den Werten bin ich recht zufrieden. Besonders mit dem Minimum von 
nur 0.55V zwischen Eingang und Ausgang bei 12V, womit es prima für eine 
12V+5V Versorgung an einem 4-Zellen LiFe Paket ist.

Auf der 12V Leitung entsteht bei 1.9A ohmsche Last, ein Ripple von etwa 
8mV und an der 5V Versorgung bei etwa 1.5A, etwa 35mV. Jedenfalls wenn 
ich mit besagtem Oszi richtig gemessen hab.

Dieses hat eine ripplefrequenz von 6.250hz und 7.812Hz, wie auf den 
Bildern zu sehen, festgesetzt, Denke das ist auch der interne Takt, 
oder?


So warm wird die Spule unten rechts am USB Anschluss. Die für die 12V, 
bleibt erstaunlicherweise kühl trotz noch höherer Last. Eingangsspannung 
war übrigens 24V.
Ob Kern oder Draht so warm wird, kann ich nicht sagen. Wie könnte man 
das feststellen?


hinz schrieb:
> Alex G. schrieb:
>> Am wärmsten wird eine Spule wie die im Anhang.
>> Mit dem Laserthermometer messe ich so etwa 68°C maximal,
>
> Das macht der Spule nichts aus, die verträgt noch deutlich mehr.
Das habe ich auch so gelesen, aber ein wenig mulmig ist mir halt schon. 
Vorallem weil ich mit offenem Gehäuse gemessen hab.

Christian S. schrieb:
> Hallo,
>
> wohl am besten und einfachsten wäre es, sie anzublasen mit einem kleinen
> Ventilator.
>
> MfG
Schwierig, denn dann braucht das Teil auch irgendwie Zugang zu 
Frischluft.
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Gast #5587231
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Alex G. schrieb:
> Dieses hat eine ripplefrequenz von 6.250hz und 7.812Hz, wie auf den
> Bildern zu sehen, festgesetzt, Denke das ist auch der interne Takt,
> oder?

Ist das mit (Nenn-)Last gemessen oder im Leerlauf?
Bei Leerlauf sind diese Frequenzen eher herrührend vom Burstmode, in den 
viele Regler bei sehr geringer Last gehen. Für 6-8kHz erscheinen mir die 
Spulen falsch, auch wird man diese Frequenz nicht wählen, weil sonst das 
Netzteil im Hörbereich liegt und lästig pfeift.
Üblich sind so Schaltfrequenzen ab 50kHz bis zu einigen MHz.
Gast #5587241
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Alex G. schrieb:
> Ob Kern oder Draht so warm wird, kann ich nicht sagen. Wie könnte
> man das feststellen?

Ohne Schaltplan kann man nur Standard-Vorgehensweisen empfehlen.

T-Messung direkt an Draht + Ringkern? Oder vielleicht mit einer FLIR,
und zwar aus dem kalten Zustand heraus (wenn Kern noch kalt). Da würde
sich der Draht stärker/besonders hervorheben, wenn er das Problem.
Wäre es der Kern, würde dieser schnell warm, und der Kontrast von
Draht zu Kern bliebe von Anfang an gering. Ist wohl Erfahrungssache,
man würde Betrachtungen von Vergleichsdrosseln heranziehen können.
Den Strom zu messen und Grundtauglichkeit des Drahtes (Querschnitt
und RMS-Strom) zu eruieren, wäre auch eine Möglichkeit.

Hast Du diese Möglichkeiten nicht, bliebe, einen etwas höheren Kern
(mehr Durchmesser paßt vermutlich nicht wegen der Bauhöhe) zu nehmen.
Der hätte mehr Querschnitt. Und natürlich etwas dickeren Draht.

Dazu müßten aber zuallererst die Grundwerte der vorh. Drossel so weit
als irgend möglich festgestellt werden - die neue Drossel müßte einen
Induktivitätswert gleich bis minimal größer, Sättigungsstrom natürlich
ebenso haben. (Sehr viel größere Induktivität ist nicht anzuraten,
ohne den Schaltplan zu kennen.)

Wie gesagt - ohne Schaltplan geht nichts anderes. Durchaus lösbar, wie
Du siehst, aber auch nicht "von allein".
Gast #5587243
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hinz schrieb:
> Das ist nicht gemessen, sowas kann das DSO320 doch gar nicht.

Was verstehe ich an deiner Aussage nicht?
Dass es keine Messung, sondern eine Schätzung der Ripplefrequenz aus der 
Darstellung war? Ist doch egal, als Schaltfrequenz ist das viel zu 
gering.

Er zeigt doch ein Foto vom Skope mit dem Ripple und ich wollte nur 
wissen, ober das Netzteil im Leerlauf war oder nicht.
Gast #5587273
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Alex G. schrieb:
>Gibt es da eine sinnvolle Möglichkeit die Kühlung zu verbessern?

Nein es ist nicht sinnvoll die Kühlung zu verbessern, sondern
du solltest dich die Frage stellen, warum wird die Spule warm?
Schaltnetzteile sollen ja eigentlich einen hohen Wirkungsgrad
haben und keine Wärme erzeugen.
OP #5587275
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HildeK schrieb:
> Alex G. schrieb:
>> Dieses hat eine ripplefrequenz von 6.250hz und 7.812Hz, wie auf den
>> Bildern zu sehen, festgesetzt, Denke das ist auch der interne Takt,
>> oder?
>
> Ist das mit (Nenn-)Last gemessen oder im Leerlauf?
Unter den sleben Umständen wie die Bilder vom Display; also unter Last.

HildeK schrieb:
> Bei Leerlauf sind diese Frequenzen eher herrührend vom Burstmode, in den
> viele Regler bei sehr geringer Last gehen. Für 6-8kHz erscheinen mir die
> Spulen falsch, auch wird man diese Frequenz nicht wählen, weil sonst das
> Netzteil im Hörbereich liegt und lästig pfeift.
> Üblich sind so Schaltfrequenzen ab 50kHz bis zu einigen MHz.

Allerdings bin ich mir grad nicht sicher ob ich die Anzeige richtig 
lese. Da steht ja "7.812Khz". Wenn der Punkt nicht als Komma zu 
verstehen ist, wären das 7812 Khz -> 7.8Mhz. Wäre das denkbar?
EDIT: Grad mal anhand der sichtbaren Ausschläge und Felder (je a 0.2ms) 
überlegt, ja das kommt in etwa hin.

Also 7.8Mhz.

hinz schrieb:
> HildeK schrieb:
>> Ist das mit (Nenn-)Last gemessen oder im Leerlauf?
>
> Das ist nicht gemessen, sowas kann das DSO320 doch gar nicht.
Nun, der triggert eben bei jedem Ripple und errechnet daraus die 
Frequenz. Zumindest bei PWM geht das zuverlässig.


verspult schrieb:
> Wie gesagt - ohne Schaltplan geht nichts anderes. Durchaus lösbar, wie
> Du siehst, aber auch nicht "von allein".
Nungut, Bauteile erstzen wollte ich eigentlich nicht. Alternative Lösung 
wäre andere/überdimensionierte Step-Down Wandler zu nehmen.

Mich würde eher interessieren ob mein Ansatz mit Kühlkörper per 
Leitkleber ankleben, sinnvoll oder gar kontraproduktiv wäre?
OP #5587283
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Günter Lenz schrieb:
> Alex G. schrieb:
>>Gibt es da eine sinnvolle Möglichkeit die Kühlung zu verbessern?
>
> Nein es ist nicht sinnvoll die Kühlung zu verbessern, sondern
> du solltest dich die Frage stellen, warum wird die Spule warm?
> Schaltnetzteile sollen ja eigentlich einen hohen Wirkungsgrad
> haben und keine Wärme erzeugen.
Sorry, den Beitrag hatte ich noch nicht gesehen.
Nunja, der hat auch einen brauchbaren Wirkungsgrad.
Soweit ich so gelesen habe, ist der Wirkungsgrad solcher universellen 
Wandler allerdings nicht optimal weil man die Komponenten nur für eine 
bestimmte Kombination aus EIngans- und Ausgangsspannung auslegen kann.

Konkret muss ich mit 12-17.2V Eingang auskommen können.

Könnte allerdings gut sein dass das zufällig so gewählt ist, dass der 
12V output bei den 24V Input recht optimal ist. Die 5V Versorgung 
dagegen weniger.

Stefanus F. schrieb:
> Alex G. schrieb:
>
>> Mich würde eher interessieren ob mein Ansatz mit Kühlkörper per
>> Leitkleber ankleben, sinnvoll oder gar kontraproduktiv wäre?
>
> Dann denke doch mal darüber nach, wohin denn der Kühlkörper die Wärme
> transportieren würde.

Passive Kühltechnik ist ja wohl nicht generell sinnlos. Der Kühlkörper 
würde die Fläche erhöhen wo Wärme abgegeben werden kann. Dadurch bliebe 
der Draht oder Kern der Spule kühler.

hinz schrieb:
> Alex G. schrieb:
>> Also 7.8Mhz.
>
> Auf einem, mit gutem Willen, 200kHz Spielzeug....

Wie interpetierst du die etwa 18 sichtbaren Ausschläge bei einer 
Einstellung von 0.2ms pro Rechteck (im 5V Ripple Bild)?

Sicherlich ist es nicht genau, aber Ausschläge aus dem Nichts 
produzieren sollte das Gerät ja nicht...
Wenn ich das Oszi abklemme, verwenden die Ausschläge sofort.
Beitrag #5587285 wurde von einem Moderator gelöscht.
Gast #5587286
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Alex G. schrieb:
> Da steht ja "7.812Khz". Wenn der Punkt nicht als Komma zu
> verstehen ist, wären das 7812 Khz -> 7.8Mhz. Wäre das denkbar?
> EDIT: Grad mal anhand der sichtbaren Ausschläge und Felder (je a 0.2ms)
> überlegt, ja das kommt in etwa hin.

Nein, 0.2ms = 200µs Periode sind 5kHz.
Abgesehen von der zu geringen Bandbreite deines Skopes wären 7MHz auch 
schon sehr viel für einen Schaltregler. Wenn, dann macht man das nur, um 
die Spulen absolut klein zu bekommen. Deine sind dagegen riesig. Und für 
7.8kHz erscheinen sie mir zu klein. Kann aber täuschen, ich kenne ja das 
Kernmaterial nicht.
Gast #5587291
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Nebenbei: zeigt das Skope 0.2ms/div an oder 0.2ms über die ganze 
Schirmbreite? Denn dann wären es (beim 5V Bild) rund 100kHz, das passt 
dann schon besser zu einer möglichen Schaltfrequenz.
Ich kenne das Teil nicht ...
OP #5587292
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HildeK schrieb:
> Alex G. schrieb:
>> Da steht ja "7.812Khz". Wenn der Punkt nicht als Komma zu
>> verstehen ist, wären das 7812 Khz -> 7.8Mhz. Wäre das denkbar?
>> EDIT: Grad mal anhand der sichtbaren Ausschläge und Felder (je a 0.2ms)
>> überlegt, ja das kommt in etwa hin.
>
> Nein, 0.2ms = 200µs Periode sind 5kHz.
> Abgesehen von der zu geringen Bandbreite deines Skopes wären 7MHz auch
> schon sehr viel für einen Schaltregler. Wenn, dann macht man das nur, um
> die Spulen absolut klein zu bekommen. Deine sind dagegen riesig. Und für
> 7.8kHz erscheinen sie mir zu klein. Kann aber täuschen, ich kenne ja das
> Kernmaterial nicht.

Hmm, okey, irgendwann investiere ich in ein ordentliches (und ordentlich 
dokumentiertes) Oszilloskop :)

Denke ich versuchs mit dem Kühlkörper auf der einen Seite und vergleiche 
die Temperatur dann mit der anderen Seite. Wenn die ähnlich ist, hieße 
das, der Kühlkörper führt wärme ab und gibt sie auch ab.
Gibt es einen großen Unterschied, "staut" sich dagegen zuviel Energie im 
Wärmeleitkleber.
Gast #5587305
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Bei Dir staut sich die Wärme im Gehäuse. Ein Kühlkörper innerhalb des 
Gehäuses wird daran nichts ändern. Er wird lediglich die Verteilung 
zugunsten der Spule verschieben, aber dazu sehe ich keine Notwendigkeit.


Spulen funktionieren weder besser noch länger, wenn sie gekühlt werden. 
Dafür schadet die durch den Kühlkörper verteilte Wärme einigen anderen 
Bauteilen (z.B. den Kondensatoren und dem Display.
Gast #5587323
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Alex G. schrieb:
>
> Gibt es da eine sinnvolle Möglichkeit die Kühlung zu verbessern?

Grôssere Spule verbauen. Baulich grösser heisst dickerer Draht und damit 
geringerer Drahtwiderstand und mehr Oberfläche zur Wärmeabfuhr. Es wäre 
gut, wenn der Kern nicht wesentlich grösser wäre (mehr Verluste, da 
hilft auch die grössere Oberfläche nicht) sondern aus besserem Material.
Gast #5587360
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Es folgende Moeglichkeiten :

-Kern mit mehr Querschnitt
-Kernmaterial mit weniger Verlusten bei der betreffenden Frequenz
-Dickerer Draht
-Mehrere feine isolierte Draehte parallel, resp HF Litze

Welche Massnahmen am meisen Sinn machen sind diskutierbar.
Gast #5587448
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Fotografiere uns mal bitte nochmal (mach mal die Linse vom Smartphone 
richtig sauber vorher) den kleinen 8-Beiner an der Spule. Hier sieht man 
evtl., um welchen Schaltregler es sich handelt.
(Was wird'n das, dass Du es am Körper tragen willst? da hätte man sicher 
etwas kleineres gebaut, als solch einen Trum mitsich zu tragen...)
OP #5587595
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Stefanus F. schrieb:
> Ich nehme es zurück, der TO hat ja noch weitere glaubwürdigere Bilder
> nach gereicht.
Hab schon im ersten Post geschrieben "eine Spule wie die im Anhang.". 
Hätte ich zugegeben, besser verdeutlichen oder gleich ein echtes Bild 
reinstellen sollen...


Äxl schrieb:
> (Was wird'n das, dass Du es am Körper tragen willst? da hätte man sicher
> etwas kleineres gebaut, als solch einen Trum mitsich zu tragen...)

Kein winziges Wearable, sondern Stromversorgung eines Kostüms. Betreibt 
einen Raspberry samt 2 kleinen Displays an der 5V leitung, sowie mehrere 
12V EL_inverter.

Das Teil ist zumindest "relativ" flach und hat gleich eine 
Spannungsanzeige (wenn die Outputspannung von 12V nicht mehr gehalten 
werden kann, weiss ich dass sich die Akkus dem Ende zuneigen), sowie nen 
An/Aus Schalter.


Äxl schrieb:
> Fotografiere uns mal bitte nochmal (mach mal die Linse vom Smartphone
> richtig sauber vorher) den kleinen 8-Beiner an der Spule. Hier sieht man
> evtl., um welchen Schaltregler es sich handelt.
Fürchte das geht jetzt leider nicht mehr, denn der wird von einem 
Kühlkörper verdeckt bzw. mitgekühlt.

Mache grad besagten Test und zwar im geschlossenen Gehäuse.
OP #5588370
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So, das Ergebnis sind mit geschlossenem gehäuse und Kühlkörper, sehr 
ähnliche temperaturen wie vorher ohne. Die Kühlkörper sind aber 
eidneutig warm, also denke es bringt was.
Wahrscheinlich mache ich den Sack zu und baue doch einen winzigen Lüfter 
ein.

Denke trotzdem für die Hilfe hier!

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