Diodo Zener: Aliviando la carga de un regulador

Question

Resumen: Estoy usando un LM317 para manejar una bomba de líquido que consume 1A. Desafortunadamente mi regulador está disipando demasiada energía y se calienta demasiado. ¡Actualmente mi voltaje de entrada al regulador es de 12V y estoy tratando de crear 7V así que eso es 5Watts! Así que compré un disipador de calor PERO también me gustaría bajar un poco el voltaje de entrada del regulador, no es necesario que sea de 12V.

Objetivo: Bajar la tensión de entrada de 12V a unos 9V para el regulador utilizando un diodo zener, de esta manera la disipación de energía se reduce a unos 2W.

Pregunta: 1) ¿Podría obtener una comprobación de cordura en mi circuito que he creado? 2) ¿Debo preocuparme por la corriente que pasa por el diodo zener porque es de 1A? 3) ¿Podría simplemente utilizar una resistencia de 3,3 ohmios en lugar de un diodo zener en todo lo que 3,3ohmd * 1A es 3,3V caída que debe hacer lo mismo.

Answer 1

En principio, esto funcionará - el zener tendría que disipar más de 3W, por lo que tendrá que ser algo así como un zener de 5W - no es barato. El calor tiene que ir a alguna parte en un regulador lineal, añadiendo el zener moverá parte de ella al diodo.

La resistencia funcionará si la corriente de salida es una corriente constante de 1A, sin embargo, los motores, especialmente los utilizados en aplicaciones como la suya, tienden a consumir una corriente mucho más alta durante el arranque, por lo que puede terminar parando su bomba y quemando la resistencia.

A este nivel, le sugiero encarecidamente que utilice un regulador de conmutación (regulador buck), como los basados en el LM2596 . Funcionará en frío. Hay módulos baratos disponibles en China que pueden o no usar LM2596s genuinos, pero parecen funcionar lo suficientemente bien.

Answer 2

Suponiendo que se utiliza el TO-220 LM317 sin disipador, tiene un aumento de la temperatura de la unión a la temperatura ambiente de 19 grados C / vatio. Teniendo en cuenta que necesita disipar 5 vatios, esto daría un aumento de temperatura de unos 95 grados C. Con una temperatura ambiente de 21 grados C que es de 116 grados (HOT). Dado que la pieza tiene una temperatura máxima de funcionamiento de 125C, es posible que no se queme inmediatamente, pero está demasiado cerca del límite.

Si tienes un disipador de calor que es de 5 grados C / vatio y añadir la unión a la resistencia térmica trasera de 3 grados C / vatio que daría 8 grados C / vatio y dar un aumento de la temperatura de 40 grados C + los 21 grados C ambiente da una temperatura de 61 grados C (alrededor de 142 grados F), que es mucho mejor para la parte, pero todavía demasiado caliente para sostener su mano.

Si usas el diodo Zener como sugieres, como otros han señalado, necesitas un diodo Zener de 4 o 5 vatios, para la mayoría de estas partes la resistencia térmica de la unión al cable es de unos 15 grados C por vatio (con cables de 0,25") lo que tendría el diodo a un aumento de temperatura de 49,5 grados C lo que pone su temperatura a unos 71,5 grados asumiendo que está montado en una placa significativa que puede hundir el calor bien a través de los cables. El Zener debería estar bien a esta temperatura. Para el LM317 en este caso, tendrá que disipar 1,7 vatios que es un aumento de temperatura de 32,3 grados C y debe ser de unos 53,3 grados C.

Sugiero que la mejor opción es conseguir un disipador adecuado o utilizar un método diferente de regulación de voltaje (es decir, de conmutación).

Answer 3

Tu razonamiento es erróneo porque sólo estás trasladando parte de la disipación de energía al zener que es mucho menos tolerante a ese tipo de corriente. Lo más probable es que se derrita en segundos, a menos que se trate de un gran zener de 4W.

Es mejor que intentes utilizar disipadores para mejorar el rendimiento de tu regulador. El aluminio es excelente para el disipador, y la pasta térmica especial para la transferencia de calor. Cuando se utilizan disipadores, todo gira en torno a la superficie y el flujo de aire para una mejor refrigeración.