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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Temperaturproblem mit 5V Spannungsregler


Autor: Malte Struebert (Gast)
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Hallo,

ich habe besagte Schaltung aufgebaut und massive Problem mit dem +5V
Spannungsregler. Dieser wird beim Betrieb an 13,8 Volt binnen Sekunden
extrem heiß. Er soltle eigentlich für 1A ausgelegt sein und ich glaube
kaum das das Display + Prozessor so viel strom aufnimmt?!

Ist er evtl. defekt oder kann jemand mal nen blick in den Schaltplan
werfen, vieleicht hab ich ja irgendwo nen fehler drin der mir den
extremen stromverbrauch beschehrt.

Gruß
Malte.

Autor: Marc Donner (Gast)
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miss mal den Strom durch den regler. der Regler hält zwar 1A aus aber
nur mit ausreichender kühlung. wenn über dem regler fast 9V abfallen
und 200mA fliesen dann sind das 1,8W da wird der schon warm.

Marc

Autor: Ratber (Gast)
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Yo,wieder ein Fall von Datenblatt lesen und verstehen (Nicht bös
gemeint).

Jedes Bauteil hat mehrere Grenzwerte.

Bei Spannungsreglern also nicht nur der Maximale Strom sondern auch ne
Maximale Spannung,Minimale Spannungsdifferenz zwischen ein und Asugang
und natürlich ne Maximale Verlustleistung die noch verarbeitet werden
kann.
Unter anderem wird auch der Maximale Strom ohne Kühliung angegeben.


Wie Marc schon sagte kommt es hier auf die "Verheizte" Leistung an.

Bei ner Spannungsdifferenz von 13.8-5V=8.8V ist man bei dem Maximalen
Strom von 1A schon bei Satten 8.8V*1A=8.8W die am Chip in Wärme
umgesetzt werden.

Jetzt schaue ich mal ins Datenblatt (Hab jetzt nur eins von SGS
gefunden aber das is als Beispiel ausreichend.Motorollaodelle sind
ähnlich) und sehe das je nach Modell bei 3 bzw. 4 W Verlustleistung
schon Ende im Gelände ist.
Bei vorhandener Kühlung wohlgemerkt.
Ohne Kühlung bei Raumtemp ist schon bei 0.7 bzw. 1W schluß.
Das wären also 1W/8.8V=ca. 0.11A Dauermaximum.

Bei mehr spricht nach einiger Zeit die Tempsicherung an.
Natürlich kann der Wert etwas variieren da die Umgebungstemperatur und
der Luftzug ne Rolle spielen.Aber mehr wie +- 20-25% wird sich da nicht
rausholen lassen.
Papp den Kammeraden auf nen vernünftigen Kühlkörper (zb. Conrad 188948)
dann kannste auch mehr Strom ziehen.

Ideal wäre natürlich ein Schaltregler.
Die brauchen keine Kühlung und verheizen auch weniger Leistung aber bei
Preisen von 15-25€ verwende ich diese Modelle auch nur wenn es
nicht anders geht.
Ein Simpler Kühlkörper für nen € oder nen Selbstbau sind da
wesentlich billiger.

My 2 Cent

Autor: Malte Struebert (Gast)
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Hi,

mein Problem ist das ich das Teil im Auto einsetzen will und zwar wird
dsa display ein Teil meines Instrumententrägers und da ist der Platz
für die Platine + Display schon sehr sehr beengt.
Ein großer kühlkürper fällt demnach flach.

Das er nach einiger Zeit in die sicherung rennt hab ich auch schon
festgestellt weil die 5 Volt nach ca. 30-40 Sek. nicht mehr stabiel
gehalten werden können und das Display damit Probleme hat. Irgendwann
resettet dann auch der Proz.

Gibts evtl. noch ne alternative, ich mein im Auto bekommt das Teil ja
dann dauerhaft 14 Volt ab und da sollte es schon genug gekühlt werden
bzw. nicht warm werden wenn man eine einigermaßen Lebensdauer haben
möchte...

Wie gesagt was dran hängt wisst ihr ja so ca. vom Schaltplan her...

Gruß
Malte.

Autor: Ratber (Gast)
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Im KFZ haste es eigentlich einfach.
Da der Kühlkörper auf masse hängt kannste den also einfach an eine
vorhandene Stelle der Karosserie hängen wenn es geht.
Die dient dann als Kühlkörper.

Nebenbei gesagt sollteste je nach Schaltung für ausreichnde Siebung der
Spannung sorgen.
Nen KFZ.-Boardnetz ist nicht gerade Störungsfrei.


Wenn das nicht gehen sollte bleibt noch die Teure Schaltreglerlösung
(Die werden genauso angeschlossen wie die 78xx.Nur ist das Gehäuse
größer als bei den 78xx).

Autor: Andreas Schwarz (andreas) (Admin) Benutzerseite Flattr this
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Autor: Marc (Gast)
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danke für den link!! ist ja wirklich geil.
ich hab da gleich bei mir gestöbert, da ich so gut wie alles da habe
bis auf die drossel. nu hab ich bei mir was gefunden, was folgende
bezeichnung hat:
Drosselspule
Stehende Induktivität
mit mittlerem Nenn-
gleichstrom.
Toleranz: ±5%
Induktivitätsangaben
bei 20KHz
Fr: 1,60 MHz
R: 2,6 Ohm
IDC: 280 mA
09P 1,0M

bzw
Drosselspule
Stehende Induktivität
mit mittlerem Nenn-
gleichstrom.
Toleranz: ±5%
Induktivitätsangaben
bei 20KHz
Fr: 1,40 MHz
R: 3,0 Ohm
IDC: 250 mA
09P 1,2M

sind das verwendbare drosseln oder wofür sind die?



und zum ausgangsproblem, was passiert, wenn vor dem 7805 noch ein 7809
steht, dann sollten doch die hitze wesentlich sinken, oder?

Autor: Frank Linde (Gast)
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Nein, die Gesamtwärmeentwicklung bleibt konstant, sie verteilt sich nur
auf zwei Regler. Ob Dir das unter'm Strich in der Enge etwas nützt,
wage ich zu bezweifeln.

Autor: Andreas Schwarz (andreas) (Admin) Benutzerseite Flattr this
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Deshalb lieber eine Low-Drop Regler einsetzen. Für's KFZ am besten
etwas robustes wie das im dse-faq genannte Teil.

Autor: Stefan (Gast)
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Bevor Du Dir über Kühlung Gedanken machst, schau erstmal, dass Du den
Strom runterkriegst. Für eine CPU und ein Display sollten eigendlich
ein paar mA ausreichen, den meisten Strom dürfte die Displaybeleuchtung
benötigen. Alles andere ist Rumdoktorn an den Symptomen. Und die
Batterie wirds Dir auch danken.

Kannst Du Deinen Schaltplan nicht als PDF reinstellen? Bei .sch kann
man nur mutmassen ... wahrscheinlich Eagle?

Stefan

Autor: Ratber (Gast)
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@Andreas

Was soll nen Low-drop Regler hier für nen Sinn machen ?

Die Ein/Ausgangsdifferenz beträgt mal eben Satte 8.8V da könnte man
sogar noch mit nem uralten Mechanischen Regler arbeiten und die kommen
schon mit 5V zurecht.



Es werden bei 13.8V (Natürlich schwankt es im KFZ aber ich nehme es mal
als mittel) eben das Produkt der Differenz von 8.8V und dem
Betriebsstrom verbraten egal welchen Linearregler ich nehme.

Entweder ich Kühle vernünftig oder es kommt nen Schaltregler zum
Einsatz.
Mehr Möglichkeiten gibbet eben nicht.

Autor: Malte Struebert (Gast)
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Hi,

so hier ist nochmal mein Schaltplan im PDF Format... hab angenommen das
die mehrheit hier Eagle hat ;-) aber naja egal... für alle nicht Eagle
nutzer, hier nochmal dsa PDF...

Ist die Frage wie ich den Stromverbraucht rausbekomme? ich mein die
Displaybeleuchtung wird ja wohl auch nicht mehr als 100mA schlucken
oder?!

Wie soll ich denn den verbrauch weiter senken? Um die Batterie mach ich
mir keine Sorgen, da das Display eh nur an ist wenn der Motor läuft von
daher habe ich Stromtechnisch da keine Probleme.

Bin für Tips jederzeit dankbar was verbesserungen an der Schaltung
angeht. Wie gesagt, einziges Problem ist der Platz ;-)

Gruß
Malte.

Autor: Marc Donner (Gast)
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Bei der Schaltung dürfte dein regler nicht sehr warm werden. Kann es
sein dass die Regelung schwingt ? Dann wird der regler nämlich heis. Am
eingang gehören eigentlich auch noch 100nF hin.

Marc

Autor: Malte Struebert (Gast)
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Hi,

was meinst du mit schwingt? es ist schon so das wenn der Regler heiß
wird das die Ausgangsspannung dann rapide abfällt... das ist ja auch
ohne Kühlung mein Hauptproblem.

Gruß
Malte.

Autor: Marc Donner (Gast)
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Spannungsregler können anfangen zu schwingen vor allem dann wenn
digitale schaltung angeschlossen sind. Wenn der Spannungsregler
schwingt wird er auch heiss und die Ausgangspannung bricht zusammen.
also mal 100nF an den Eingang des reglers und an masse.
vielleicht hilfts.

Marc

Autor: Malte Struebert (Gast)
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Hi,

und was mache ich mit dem 22µF Elko?! den 100nF vor den Elko oder
hinter den Elko oder anstelle des Elko?

Hab auch noch ne Diode bzw. ne Überspannungsschutzdiode vor den Eingang
vor den Elko gebaut wies auf der einen Website gepostet wurde...

Gruß
Malte.

Autor: Marc Donner (Gast)
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kannste alles so lassen nur mal 100nF zwischen pin 1 und masse
drüberlöten.

Marc

Autor: Ratber (Gast)
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@Malte

Ich habs ja schon erwähnt das im KFZ-Bereich eh ne bessere Siebung
erforderlich ist aber unabhängig davon sollte immer dafür gesorgt
werden das die Schwingungsneigung der Regler unterdrückt wird.

In der Regel sind das 100-300nF (Folie) zwischen eingang und masse
(Gewöhnlich Pin 1 und 3) und 1-2 Mikrofarad (Elko reicht) zwischen
Ausgang und masse (Gewöhnlich Pin 3 und 2)

Dabei ist zu beachten das die Kondensatoren möglichst dicht am Regler
angebracht werden.
Insbesondere der Kondensator am Eingang muß möglichst kurz angebunden
werden.

Der Kond. am Eingang schluckt die Regelspitzen des Reglers und sollte
deswegen ein Folientyp sein da diese besser mit Kurzfristigen Impulsen
zurechtkommen.

Der Kond. am Ausgang hat die gleiche Aufgabe um Verbrauchsspitzen
abzumindern.

Ohne würden diese Spitzen den eigentlichen Regelkreislauf aus dem Tritt
bringen und ihn dann zum Schwingen anregen.

Die Folge ist das der Regler nurnoch Heizt und die ausgangsspannung
schon bei geringer Last gegen Null tendiert.



Warum das ganze obwohl es doch nen Regler ist ?

Naja,"Leitungen" sind auch nur Widerstände an denen Spannungen
abfallen also muß vorort (Am Regler eben) für etwas Pufferung gesorgt
werden da der Regler nicht in "Nullzeit" schwankungen ausgleichen
kann.
Diese Regelzeit wird eben mit den angegebenen Kondensatoren
ausgeglichen.

Unabhängig würde ich am Eingang noch einen Elko mit ca. 100 uF
empfehlen um Schaltspitzen zu eliminieren aber darüber kann man
Vortrefflioch streiten.

Die beiden angesprochenen sollteste aber unbedingt installieren sonst
ist Ärger sogut wie vorprogramiert.

Autor: Marc (Gast)
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öh, wäre es sehr schlimm, wenn die wissenden das ganze mal kurz
schematisch(plan oder so) darstellen können, ich bin nun ein wenig
verwirrt....danke

Autor: Frank Linde (Gast)
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Sollte eigentlich im Datenblatt zum Regler zu finden sein.

Gruß, Frank

Autor: Roman Klein (Gast)
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Hi!
Also der Schaltplan ist erstmal ziemlich von hundmiserabler Qualität.
Sowohl unübersichtlich als auch pdf-technisch. Wenn ich das richtig
verstanden hab, läßt Du Deine LCD Beleuchtung mit über den Vreg laufen.
Sind die LED im Display integriert? (Sorry hab im pdf nix gefunden und
auch keine Lust gehabt mir die Optik zu verbiegen... ;-)
Ansonsten 3..4 LED in Reihe, Vorwiderstand, Verpolschutzdiode in Reihe
und an 14V, fertich. (Bei Automotive üblich + vielleicht noch paar
schalttransistoren für PWM, brauchst du aber nicht)  Wenn es interne
LEDs sind die unbedingt 5V haben wollen, dann ist dieser Vorschlag
natürlich nix wert.

73
Roman

Autor: Thany (Gast)
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Hi
Warum kannst du nicht den Stromverbrauch deiner Schaltung ermitteln,
bevor wir über eine vernünftige Lösung diskutieren ?
Es gibt soviel Möglichkeiten, die Verlustleistung zu reduzieren.
Und wie "heiss" ist der Regler denn ? Meiner Meinung nach, wenn der
Stromverbrauch unter 100mA bleibt, kannste den mit einer Kupferfläche
auf deiner Platine kühlen.
Wäre nicht schlecht, wenn eine Didode vorgeschaltet ist.

Gruss

Thanh

Autor: Malte Struebert (Gast)
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Hallo,

sorry für die schlechte Qualität aber das ganze war ne hau ruck aktion
;-) deswegen jetzt vermutlich auch der Fehler mit der Temperatur...

Hab nochmal ein paar Test mit der Originalschaltung gemacht.
Der Spannungsregler wird nur heiß wenn das Display angeschloßen ist
bzw. genauer gesagt die Hinterrundbeleuchtung an ist.

Evtl. ist das Problem dann doch auf einen zu hohen Stromverbrauch
zurückzuführen.

was haltet ihr davon die LEDs nicht über den Regler sondern mit
vorwiderstand direkt am Bordnetz zu betreiben. Oder ist dann da die
Gefahr zu groß das die durch ne Spannungsspitze oder so gehimmelt
werden?


Gruß
Malte.

Autor: Ratber (Gast)
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Das ist kein problem.

Einesaeits kannste ja zur Sicherheit den Widerstand 10% höher auslegen
(Is kaum merkbar dunkler)und zum anderen hinterm Widerstand parrallel
zu den Dioden noch ne Supressordiode anlegen.
Solange dann kein Blitz in die Kiste einfährt wirste dann keinerlei
Probleme damit haben.

Mir ist aber immernoch schleierhaft warum ne standarddisplay-LED
Beleuchtung für solch eine Erhitzung des Reglers sorgen kann.

Bei den Displays sind die LED'S normalerweise alle in Reihe geschaltet
und evtl. noch mit nem passenden Widerstand abgeschlossen so das es
allenfalls 20mA (40mA bei 2 Gruppen) mehr sind was keinen 1A Regler zum
schwitzen bringt.

Häng doch einfach mal nen Multimeter dazwischen un meß den Strom mit
und ohne Beleuchtung.

Autor: Henning (Gast)
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so wie ich das kenne wird vor die lcd beleuchtung nen widerstand
gehängt, damit die nich durchbrennt, darf nur 4,5V und 80mA meine ich?!

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