Hallo, ich habe ein Verständnisproblem bei der Auslegung eines Kühlkörpers für einen LowDrop-Spannungsregler. Folgende Ausgangssituation: - Eingangsspannung Regler: 7,6V - Ausgangsspannung unter Last: 6,3V - Laststrom: 4,2A (ohmsche Last) - LowDrop-Regler: Micrel MIC29502 (5A Typ im TO-220 Gehäuse) - Kühlkörper: AAVID 529802B25G mit einem thermischen Widerstand von 3,7°C/W - Der MIC29502 ist mit Glimmerscheibe & Wärmeleitpaste am Kühlkörper montiert Laut Datenblatt und Appnote (beides im Anhang) von Micrel berechnet sich die Verlustleistung zu: P_D = (7,6V - 6,3V)*4,2A * 1,01 = 5,5Watt Der Kühlkörper sollte sich also dann um 3,7°C/W * 5,5W = 20,35°C gegenüber der Umgebungstemperatur erwärmen, also auf ca. 42°C bei einer Raumtemperatur von 21°C. Der Kühlkörper wird aktuell nicht über einen Luftstrom (Ventilator) gekühlt. Also nur Konvektion… Ich bin davon ausgegangen, dass der thermische Widerstand eines Kühlkörpers bei Konvektion angegeben ist und ein Luftstrom diesen dann weiter verringern kann. Ich beobachte aber folgendes: Nach ca. 30min im Betrieb hat sich der Kühlkörper am Labortisch (Raumtemp: 21°C) auf ca. 78°C erhitzt. Ich habe dann erst einmal abgebrochen… Die Temperatur habe ich mit einem IR-Oberflächentemperaturmeßgerät gemessen. Was übersehe bzw. missverstehe ich hier? Designänderungen wie z.B. anderer Regler, Schaltregler, niedrigere Eingangsspannung, Drop-Resistor vor dem Regler, aktive Kühlung, größerer Kühlkörper usw… interessieren mich hier erst einmal nicht. Ich würde gerne verstehen, warum ich mit diesem Setup die beobachtete (hohe) Temperatur messe. Vielen Dank! Jochen
Moin, Ist sicher, dass der KK 3.7 K/W hat? Komma vielleicht verrutscht? Wie sieht der KK denn aus? Gruss WK
Jochen H. schrieb: > Laut Datenblatt und Appnote (beides im Anhang) von Micrel berechnet sich > die Verlustleistung zu: > P_D = (7,6V - 6,3V)*4,2A * 1,01 = 5,5Watt So weit, so gut. > Der Kühlkörper sollte sich also dann um 3,7°C/W * 5,5W = 20,35°C > gegenüber der Umgebungstemperatur erwärmen, also auf ca. 42°C bei einer > Raumtemperatur von 21°C. Stimmt. > Der Kühlkörper wird aktuell nicht über einen Luftstrom (Ventilator) > gekühlt. Also nur Konvektion… Freie bzw. natürliche Konvektion. > Ich bin davon ausgegangen, dass der thermische Widerstand eines > Kühlkörpers bei Konvektion angegeben Ja, freie, siehe oben. > ist und > ein Luftstrom diesen dann weiter verringern kann. Das nennt man erzwungene Konvektion (neudeutsch forced convection) . > Ich beobachte aber folgendes: > Nach ca. 30min im Betrieb hat sich der Kühlkörper am Labortisch > (Raumtemp: 21°C) auf ca. 78°C erhitzt. > Ich habe dann erst einmal abgebrochen… 80°C sind für einen Kühlkörper nicht so tragisch. Aber es ist halt eine große Abweichung zum berechneten Wert. Entweder hat dein Kühlkörper deutlich mehr als 3,7K/W oder du setzt deutlich mehr Leistung um oder du hast einen Wärmestau in einem Gehäuse. > Die Temperatur habe ich mit einem IR-Oberflächentemperaturmeßgerät > gemessen. OK, und welche Farbe hat der Kühlkörper? Er darf NICHT metallisch blank sein! Aber selbst wenn, dann würde man WENIGER und nicht MEHR messen. Miss einfach mal mit einem normalen Temperaturfühler.
Hallo WK, ja, laut Angabe 3,7°C/W Hier der Link: https://www.mouser.de/ProductDetail/Aavid/529802B02500G?qs=%2Fha2pyFaduh3uEY%2Fef4I%252BuIs0QaYw7jId64lweQb6SKlFyqALUsM8w%3D%3D Viele Grüße Jochen
OK, der könnte 3,7K/W haben. Hast du mal die Eingangs- und Ausgangsspannung des Reglers sowie den Ausgangsstrom gemessen?
https://www.mouser.de/datasheet/2/2/Board-Level-Cooling-Extruded-5290-1275070.pdf Bei 200 Fuß pro Minute liegt der Wärmewiderstand bei 4 K/W. Darunter ist er im Diagramm nicht mehr angegeben.
Jochen H. schrieb: > ja, laut Angabe 3,7°C/W Ich sehe im Datenblatt selbst nicht diese 3.7K/W, sondern +40 GradC bei ca. 6 Watt was eher auf den doppelten Wärmewiderstand schliessen lässt, bei senjrechter Montage so dass sich ein kühlender Luftstrom einstellen kann. Trotzdem sollte damit der Kühlkörper ausreichend sein, die Glimmerisolation mit ihren 0.5K/W kann man auch weglassen, der KK ist ja mit nichts anderem verbunden. Wenn ein Kühlkörper an einem LDO deutlich wärmer wird als berechnet, kann es sein dass der LDO schwingt wegen schlechtem Layout und unpassender Abblockung.
Hallo Falk, danke für deine Antwort! Ja, die Eingangs- und Ausgangsspannung, sowie den Strom habe ich mehrfach mit einem Fluke gemessen. Dass passt alles und die Meßwerte sind wie angegeben. Als Last verwende ich eine elektronische Last im CC-Mode, eingestellt auf einen Laststrom von 4,2A. Diesen Strom(verbrauch) zeigt die Last auch an. Die Spannung am Reglerausgang beträgt gemessene 6,3V, an den Eingängen der Last messe ich ca. 6V aufgrund der Leitungsverluste. Den Strom habe ich zusätzlich auch mit dem Fluke gemessen. Da fliessen die gewünschten 4,2A... Ich werde mir das jetzt mal alles mit dem Scope ansehen. Ich kann mir zwar nicht vorstellen, dass hier etwas schwingen könnte, aber ich möchte die Meßwerte auch mal zeitlich untersuchen.... Jochen
Moin, Ich bin zu bloed, aus diesen Diagrammen irgendwas zweifelsfrei abzulesen. Aber so ausm Bauch raus hat das Dingens mit den Abmessungen niemals nur 3.7 K/W in stehender Luft. Und die 3.7 K/W Angabe beim Mouser ist halt sowas wie die 1000W P.M.P.O bei PC-Bruellwuerfeln. Gruss WK
Wenn ich 6,3 Volt mal 4,2 Ampere rechne und das mit 3,7 multipliziere, komme ich sogar auf 98 Grad Celsius!
Um deinen Regler aus der Betrachtung heraus zu nehmen könntest du ja mal den KK an einen Leistungswiderstand schrauben und den mit z.B. 5 W belasten und dabei die Temperatur messen. Mach ich manchmal um die Plausibilität zu checken.
Benjamin schrieb: > Wenn ich 6,3 Volt mal 4,2 Ampere rechne und das mit 3,7 multipliziere, > komme ich sogar auf 98 Grad Celsius! Verluste im Regler sind aber (7.6 V - 6.3 V)* 4.2 A = 5.46 W
Benjamin schrieb: > Wenn ich 6,3 Volt mal 4,2 Ampere rechne und das mit 3,7 multipliziere, > komme ich sogar auf 98 Grad Celsius! Und wenn ich daraus die Wurzel ziehe, und noch mal 4.2 Amper rechne, dann komme ich fast auf 42. Das kann kein Zufall sein!!!einsELF1!! SCNR, WK
Dergute W. schrieb: > Das kann kein Zufall sein Stimmt, da kommen dann tatsächlich fast 42 raus (41,6). Aber warum sind hier die 42 so wichtig?
Dergute W. schrieb: > Ich bin zu bloed, aus diesen Diagrammen irgendwas zweifelsfrei > abzulesen. Wo du recht hast hast du recht. Aus dem Datenblatt geht hervor, dass der Wärmewiderstand von 3,7 K/W bei einer Luftgeschwidigkeit von 300 Fuss pro Minute gilt - hast du das eingehalten? Georg
Benjamin schrieb: > Aber warum sind > hier die 42 so wichtig? Das ist das Doppelte der angegebenen Raumtemperatur. :-)
Benjamin schrieb: > Aber warum sind > hier die 42 so wichtig? https://de.wikipedia.org/wiki/42_(Antwort) Gruss WK
Benjamin schrieb: > Aber warum sind hier die 42 so wichtig? Jochen H. schrieb: > also auf ca. 42°C bei einer Raumtemperatur von 21°C. Stimmt, da sollten sowieso am Ende 42 rauskommen. Jetzt habe ich es auch verstanden. Nur das mit der Wurzel verstehe ich noch nicht.
Jochen H. schrieb: > - Kühlkörper: AAVID 529802B25G mit einem thermischen Widerstand von > 3,7°C/W Achtung: Das gilt aber nur bei bewegter Luft (= Lüftereinsatz). Der von dir genannte KK entspricht einigermaßen dem https://www.fischerelektronik.de/web_fischer/de_DE/K%C3%BChlk%C3%B6rper/A04/Strangk%C3%BChlk%C3%B6rper%20f%C3%BCr%20Leiterplattenmontage/$catalogue/fischerData/PR/SK129_38.1_/search.xhtml und der ist mit 6.5K/W angegeben. Dieser Wert erklärt auch eher den von Dir gemessenen Temperaturverlauf.
Auserdem gelten solche Rth-Werte eines KK nur bei komplett freier Umgebung, so daß die Konvektion durch nix in der Nähe gestört wird. Der KK muß also im freien Raume schweben. Ich behaupte mal, daß ist beim TO nicht der Fall, sondern der liegt irgendwie auf dem Tisch ...
Der ursprunglich verlinkte Kuehlkoerper ist Spielzeug, passend fuer vielleicht 2W. Bei Kuehlkoerpern muss man unbedingt die Definition der Leitungsabgabe anschauen. Eine, welche ich mal hoerte : Senkrechte Montage, an einer vertikalen Flaeche, oben und unten einen Fuss freien Raum. Kuehlkoerper in einem Gehaeuse sollte man vergessen. Dann waermt man nur die Luft im Gehaeuse auf, und hat dann einen Waermestau.
Falk B. schrieb: > 80°C sind für einen Kühlkörper nicht so tragisch. Richtig, der Schmelzpunkt von Aluminium liegt deutlich höher. Wenn man aber eine Schaltung auf lange Lebensdauer und zuverlässigen Betrieb im Hochsommer / im Regal auslegt, min. 20K zuviel.
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