Disipador de calor LM317, ¿de qué tamaño?

Question

Gracias a la ayuda de algunos de los otros chicos tengo mi rectificador de CA a CC funcionando, y el resto de la fuente de alimentación funcionando.

Ahora, al probar la fuente de alimentación, mi transformador de 18V AC se rectifica y se pone en mi circuito de abajo

Y termino con una salida de 1.3-26V DC seleccionable a través del pote R2.

Ahora, mientras se ejecuta este @12V con una tira de luz LED, corriendo alrededor de 600mA mi disipador de calor se puso bastante caliente. No lo suficientemente caliente como para causar la protección térmica en el LM317 para cortar en pero lo suficientemente caliente para hacerme pensar.

Potencia disipada = (Vin - Vout)*Il = (26 - 12)*0,6 = 8,4W

Mi disipador de calor está clasificado a 11 C/W y pegué el LM317(TO-220).

Max C/W es = (MaxRunningTemp - ambientTemp) / potencia = (60-25)/8,4 = 4,2 C/W

Suena bien, nunca he hecho cálculos de disipadores de calor. Así que necesitaría un disipador de calor clasificado en <4.2 C/W

No me vería a mi mismo corriendo esto por encima de 500mA pero corriendo este circuito a 5V cambiaría mucho? La potencia disipada sería de 42W si 5V @ 500mA. ¿Qué puedo hacer para evitar la necesidad de un disipador de calor ENORME? y ¿son mis cálculos anteriores correctos?

Answer 1

Definir:

• Tmax = temperatura más alta deseada de la caja (o del disipador).
  Imax = corriente máxima para este diseño.
  Tamb = temperatura del aire ambiente
  Vin = Tensión de la fuente de alimentación
  Vout = Tensión de salida del regulador.
  Tj = temperatura de unión
  Rjc - resistencia térmica unión a la caja.
  Rca = Resistencia térmica del disipador.
  Preg = Disipación de potencia del regulador.

Disipador mínimo requerido = (Tmax-Tamb)/(Vin-Vout)/ Imax C/W

Temperatura de unión = (Vin-Vout)x Imax x (Rjc + Rca) + Tamb

Preg = (Vin - Vout) x Imax.

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Añade una resistencia en serie para reducir la disipación del regulador:

• Vinreg = Tensión de entrada del regulador.
  R = Resistencia del resistor. Pr = Disipación de potencia de la resistencia. Vdo = voltaje de caída del regulador

R <= (Vin - Vo_max_con_resistencia - Vdo) x Imax.

Pr = Imax^2 x R Vinreg = Vin - (Imax x R) Pvreg = (Vin - Vinreg)x Imax.

 E&OE

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Más anon si es necesario.

Tus cálculos son esencialmente correctos (excepto, como señala Mark, tus cifras de 42W - esto parece ser un error mental - multiplicar por 0,5, no dividir por 0,5).

No olvides que hay un Rjc interno de 5 C/W para permitir.

Para el caso de limitación, suponga que la unión máxima permitida es de 125C y que la limitación térmica interna ocurrirá en ese punto.

Para reducir la disipación de energía en el CI para una baja Vout, utilice una resistencia en serie.

R <= (Vin - Vo_max_con_resistencia - 2) x Imax.

por ejemplo Para Vout max con una resistencia dada de digamos 8V y con 26V de entrada y con I out max con esta resistencia de 600 mA -

• R <= (26-8-2)/0,6 <= 26,666 ohmios. Digamos que 27 ohmios

A 0,6A caerá 0,6 x 27 =+ 16 V.
Vin_reg = 26-16 = 10V.
Esto le da al regulador 2V de margen.

Hoja de datos del LM317 dice que el espacio de cabeza a 600 mA, caliente ~= 1,8V (fig 3) por lo que es sólo marginal.

La resistencia dejará caer V^2/R = (26-10)^2/27 = 9,5 vatios.

El regulador caerá (10-5) x 0,6 = 3 vatios.

Ya es hora de que tengas una fuente de alimentación conmutada :-).

Por interés, en estas condiciones el Rjc interno de 5 C/W caerá 3 x 5 = 15C.
Para la unión JUST a 125C Tc = 125 - 15 = 110C.
Chisporrotea con el dedo mojado. Tca = (110-25) = 85C
Disipador térmico necesario = 85/3 ~= 25 C/W.

Es decir, un disipador modesto será suficiente si no te importan las temperaturas de agua hirviendo en la carcasa y el disipador. La resistencia estará caliente :-).

Answer 2

Tus cálculos son correctos en su mayoría, pero 5V y 500mA son 10,5W, no 42W.

De todos modos, has descubierto por qué las fuentes de alimentación conmutadas son tan populares. Un regulador de conmutación no quema la energía extra en forma de calor. Un regulador de conmutación es un poco complicado de diseñar.

Los disipadores de calor pueden mejorar mucho su eficacia si se les añade un ventilador. De hecho, puedes apropiarte de un conjunto disipador/ventilador de un ordenador antiguo. (Los antiguos Pentium podían disipar más de 70 vatios. Enlace a Wikipedia hasta que los supresores lo consigan).