Buena foto, puede que tengas "suerte" porque has untado la grasa del disipador, y porque no has sujetado los reguladores al disipador con un tornillo y una arandela aislante. La mala suerte puede hacer que se funda el regulador de 5v, o que los +12v lleguen al terminal de salida de +5v - el disipador conecta eléctricamente ambas salidas si la grasa aislante del disipador falla. Yo he tenido "suerte" haciendo lo que tú has hecho (pero he sujetado esos reguladores al disipador con cuidado).
Sobre la disipación de calor... tienes un buen disipador grande, pero esos reguladores están demasiado cerca el uno del otro - uno puede sobrecalentar al otro. Si puedes mantener un dedo sobre cada regulador mientras están trabajando duro entregando energía a una carga, entonces el disipador es probablemente adecuado. Tu regulador de +5v tiene una mayor caída de tensión desde la entrada no regulada hasta la salida regulada, por lo que puede calentarse más que el regulador de +12v para una corriente de salida similar. Estoy asumiendo que ambos reguladores tienen sus entradas alimentadas desde la misma fuente de tensión continua.
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La forma de hacerlo es aislando eléctricamente ambos reguladores del disipador. Hay kits de aislamiento que se venden para hacer esto (arandela de mica y una arandela de plástico para el tornillo de montaje, sin la cual, no se obtiene suficiente contacto térmico para un buen disipador)
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Estás cortocircuitando ambas salidas, conectando la salida de 5 voltios a la de 12 voltios. El voltaje de salida resultante es impredecible. Sólo obtendrás una tensión de salida que no será ni de 5 voltios ni de 12 voltios. Sigue el consejo de Brian y aísla eléctricamente las lengüetas del disipador de calor, manteniendo el contacto térmico entre las lengüetas y el disipador de calor. O sierra el disipador de calor en dos piezas.
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De paso, considere también la posibilidad de utilizar tuercas y tornillos aislantes. Personalmente, no voy a ir a través de esta ruta sin embargo. Prefiero comprar otro disipador de calor que pasar por este problema.
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Los reguladores de la serie 78xx (tensión de salida fija) tienen la masa conectada a su placa posterior, por lo que se podrían montar ambos en el mismo disipador sin aislarlos. Pero la serie 78xx tiene una corriente de salida máxima de 1 A, por lo que es menos potente que el LM338.