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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik LM1085-3.3 - Temperatur?


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Autor: Joe M. (joednemesis)
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Hallo zusammen,

zur 3,3V Spannungsversorgung für einen ESP-01, der mit GPIO2 über einen 
220Ohm Widerstand einen MOSFET (IRLB8721) steuert, nutze ich einen 
LM1085-3.3.

Der MOSFET schaltet ein einfarbiges LED Band mit 12V.

Die Beschaltung des LM1085-3.3 habe ich als PNG mal angehängt.

Hat jemand eine Idee, warum der LM1085-3.3 sehr warm wird? Laut 
Datenblatt kann ich dem bis zu 27V geben. Mit meinen 12V bin ich da ja 
weit weg und der ESP-01 zieht auch nicht besonders viel Strom.

Autor: Harald W. (wilhelms)
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Joe M. schrieb:

> Hat jemand eine Idee, warum der LM1085-3.3 sehr warm wird?

Weil er die Verlustleistung, die sich aus der Differenzspannung
und dem fliessenden Strom ergibt, irgendwie loswerden muss.

Autor: Thomas W. (goaty)
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Bei 80mA und einer Differenzspannung von 12-3.3 = 8.7V wären das 
0,7Watt, was bei 20-40°C/W einer Temperaturerhöhung von 13-26°C 
entsprechen würde.

Autor: Uwe (Gast)
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Linearregler erzeugen aus der Überflüssigen Spannung nur Wärme.

Bei der Differenzspannung von 12 V - 3.3 V => 8,7 V
muss der alleine für den ESP glaube ich ca. 0,2A bereitstellen

Das ergibt eine Verlustleistung von 8,7V * 0,2A = 1,74W. Das muss man 
als wärme erst einmal abführen.

Autor: Joe M. (joednemesis)
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Alles klar, mir war nicht bewusst, dass selbst 1.x W schon so eine 
Temperaturerhöhung bedeuten.

Autor: Harald W. (wilhelms)
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Joe M. schrieb:

> Alles klar, mir war nicht bewusst, dass selbst 1.x W schon so eine
> Temperaturerhöhung bedeuten.

Datenblatt lesen hilft...

Autor: Joe M. (joednemesis)
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Harald W. schrieb:
> Datenblatt lesen hilft...

Danke für diesen super hilfreichen Beitrag. :-(

Ich lese schon sehr lange in diesem Forum mit und selbstverständlich bin 
ich des Lesen mächtig. Allerdings wird mir jeder, der das Datenblatt 
(http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm1085.pdf)gelesen hat zustimmen, dass 
die Herleitung des Zusammenhangs "Erwärmung der Sperrschichttemperatur 
in Grad Celsius : Verlustleistung" nicht gerade trivial in dem Dokument 
beschrieben ist.

Insofern halte ich meine höflich gestellte Frage für duchaus legitim in 
diesem Forum. Vielen Dank an Thomas und Uwe für die hilfreichen 
Antworten.

Was mich aber viel mehr interessieren würde:

Kann mir jemand einen Rat geben, wie ich aus den vorhandenen 12V DC 
effizienter die 3,3V für den ESP8266 gewinnen kann?

Autor: Stepdown (Gast)
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mit einem Stepdownregler (besserer Wirkungsgrad)

Autor: Thomas W. (goaty)
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Es gibt die ganz einfachen Step-Down Regler von Diodes,
kann man wirklich problemlos aufbauen, das Layout ist recht einfach.
z.B. AP1510
(Sag ich mal so naiv als Hobbyelektroniker, wie das im Detail mit EMV 
dann aussieht ist ne andere Geschichte)

Autor: Joe M. (joednemesis)
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Danke für die Tipps, habe dazu eine interessante Seite gefunden:

https://webench.ti.com/power-designer/switching-regulator

Autor: Harald W. (wilhelms)
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Joe M. schrieb:

>> Datenblatt lesen hilft...
>
> Danke für diesen super hilfreichen Beitrag. :-(
>
> Ich lese schon sehr lange in diesem Forum mit und selbstverständlich bin
> ich des Lesen mächtig. Allerdings wird mir jeder, der das Datenblatt
> (http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm1085.pdf)gelesen hat zustimmen, dass
> die Herleitung des Zusammenhangs "Erwärmung der Sperrschichttemperatur
> in Grad Celsius : Verlustleistung" nicht gerade trivial in dem Dokument
> beschrieben ist.

Im hier im Forum verlinkten Datenblatt unter Punkt 6.4 stehen
verschiedene Werte für den Wärmewiderstand unter verschiedenen
Bedingungen in °C pro Watt. Dieser Wert besagt nichts anderes,
als das sich Dein Chip bei einer Verlustleistung von einem Watt
um die angegebene Gradzahl erwärmt. Hast Du eine andere Verlust-
leistung, musst Du diesen Wert mit Deiner Leistung multiplizie-
ren (malnehmen), um die richtige Temperaturerhöhung zu ermitteln.
Dieser Wärmewiderstandswert steht praktisch in jedem Datenblatt
eines elektronischen Bauelements ziemlich weit vorn. Das war
jetzt eine Erklärung auf Grundschulniveau. Ich hoffe, das ist
trivial genug?

Autor: michael_ (Gast)
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Joe M. schrieb:
> warum der LM1085-3.3 sehr warm wird?

Wie warm ist es denn?

Und wenn du mit den 12V die LED befeuerst, kannst du ruhig den lineraren 
Regler lassen. Da kommt es dann auch nicht mehr drauf an.
Wieviel Strom (gemessen) braucht denn dein ESP wirklich.

Autor: Joe M. (joednemesis)
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    TI.PNG
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Harald W. schrieb:

> Dieser Wärmewiderstandswert steht praktisch in jedem Datenblatt
> eines elektronischen Bauelements ziemlich weit vorn. Das war
> jetzt eine Erklärung auf Grundschulniveau. Ich hoffe, das ist
> trivial genug?

Noch nicht ganz, aber da Du anscheinend ein sehr hilfsbereiter Mensch 
bist und es mich wirklich interessiert, erlaube ich mir zwei Nachfragen. 
In Kapitel 6.4 ist eine Tabelle, habe ich mal hier angehängt.

Die Spalten KTT und NDE sind die Werte für SMD bzw. THT Bauform, so weit 
bin ich schon durchgestiegen. :-)

Ich verwende einen THT. Wenn ich das Teil im Betrieb am Gehäuse anfasse, 
welche Zeile der Tabelle "spüre" ich dann? Nach Deinen vorherigen 
Ausführungen müsste es eine der "thermal resistance"-Zeilen sein.

Was ist der Unterschied zwischen "thermal resistance" und 
"characterization parameter"?

Vorab schon mal Danke. :-)

Autor: Achim S. (Gast)
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Joe M. schrieb:
> Ich verwende einen THT. Wenn ich das Teil im Betrieb am Gehäuse anfasse,
> welche Zeile der Tabelle "spüre" ich dann? Nach Deinen vorherigen
> Ausführungen müsste es eine der "thermal resistance"-Zeilen sein.

Du spürst dann in erster Linie die Gehäusetemperatur. Und die ergibt 
sich aus der Verlustleistung und einer "Reihenschaltung" von mehreren 
thermischen Widerständen. Das Silizium im inneren des Gehäuses ist dann 
nochmal wärmer.

Es gibt im Datenblatt auch noch den Abschnitt "thermal considerations" 
mit der oben angehängten Herleitung. Der dürfte die meisten deiner 
Fragen klären.



Joe M. schrieb:
> Was ist der Unterschied zwischen "thermal resistance" und
> "characterization parameter"?

In der Fußnote zu dieser Angabe wird auf folgendes Dokument verwiesen, 
in dem diese Begriffe erklärt werden:
http://www.ti.com/lit/an/spra953c/spra953c.pdf

Autor: Joe M. (joednemesis)
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michael_ schrieb:
> Joe M. schrieb:
>> warum der LM1085-3.3 sehr warm wird?
>
> Wie warm ist es denn?

Raumtemperatur 23,6 °C
LM1085-3.3 Temperatur 34,0 °C

> Und wenn du mit den 12V die LED befeuerst, kannst du ruhig den lineraren
> Regler lassen. Da kommt es dann auch nicht mehr drauf an.
> Wieviel Strom (gemessen) braucht denn dein ESP wirklich.

78mA

: Bearbeitet durch User
Autor: Mw E. (Firma: fritzler-avr.de) (fritzler)
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34grad ist jetzt alles andere als sehr warm...

Autor: Wolfgang (Gast)
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Joe M. schrieb:
> Hat jemand eine Idee, warum der LM1085-3.3 sehr warm wird? Laut
> Datenblatt kann ich dem bis zu 27V geben. Mit meinen 12V bin ich da ja
> weit weg und der ESP-01 zieht auch nicht besonders viel Strom.

Bei Senden sind es dann mal schnell knapp 400mA. Wie sich das auf die 
mittlere Stromaufnahme auswirkt, hängt von der WLAN-Aktivität ab.

Wieso verwendest du ausgerechnet einen Low-Drop Regler bei 8.7V Drop?
Hast du dich da um eine Zehnerpotenz vertan?

Autor: Thomas (Gast)
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Joe M. schrieb:
> Ich verwende einen THT. Wenn ich das Teil im Betrieb am Gehäuse anfasse,
> welche Zeile der Tabelle "spüre" ich dann? Nach Deinen vorherigen
> Ausführungen müsste es eine der "thermal resistance"-Zeilen sein.

Du spürst das delta-T aus junction to case. Top wenn du es oben 
angreifst.
Für die Berechnung brauchst du aber das junction to ambient, falls du 
keinen Kühlkörper verwendest.


Achim S. schrieb:
> Und die ergibt
> sich aus der Verlustleistung und einer "Reihenschaltung" von mehreren
> thermischen Widerständen. Das Silizium im inneren des Gehäuses ist dann
> nochmal wärmer.

Die Widerstände sind alle von junction(silizium) ausgehend angegeben, 
alle Werte um die Temperatur des Siliziums zu berechnen sind bereits 
angegeben, da muss man nichts in Reihe verwenden, nur um die Antwort zu 
präzisieren.

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