Disipador de calor LM317, ¿qué tan grande?

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

Ahora, mientras pruebo la fuente de alimentación, mi transformador de CA de 18 V se rectifica y se coloca en mi circuito a continuación.ingrese la descripción de la imagen aquí

Y termino con una salida de 1,3-26 V CC seleccionable a través del potenciómetro R2.

Ahora, mientras ejecuto este @ 12V con una tira de luz LED, funcionando alrededor de 600 mA, mi disipador de calor se calentó bastante. No lo suficientemente caliente como para hacer que la protección térmica en el LM317 se active, pero lo suficientemente caliente como para hacerme pensar.

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

Mi disipador de calor tiene una potencia nominal de 11 C/W y pegué el LM317 (TO-220).

Max C/W es = (MaxRunningTemp - ambientTemp) / power = (60-25)/8.4 = 4.2 C/W

¿Suena bien? Nunca antes había hecho ningún cálculo del disipador de calor. Entonces necesitaría un disipador de calor con una clasificación de <4.2 C/W

No me vería ejecutando esto a más de 500 mA nuevamente, pero ejecutar este circuito a 5 V cambiaría mucho. La potencia disipada sería de 42W si 5V @ 500mA. ¿Qué puedo hacer para evitar necesitar un disipador de calor ENORME? ¿Son mis cálculos anteriores correctos?

Respuestas (2)

Definir:

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

Disipador de calor 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.

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

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

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

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

 E&OE

Más anon si es necesario.

Sus cálculos son esencialmente correctos (excepto como señala Mark, sus cifras de 42W, esto parece ser un error tipográfico mental, multiplique por 0.5, no divida por 0.5).

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

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

Para reducir la disipación de energía en IC para Vout bajo, use una resistencia en serie.

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

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

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

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

La hoja de datos de LM317 dice margen de maniobra a 600 mA, cálido ~= 1,8 V (fig. 3), por lo que es marginal.

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

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

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

Por interés, bajo estas condiciones el 5 C/W Rjc interno caerá 3 x 5 = 15C.
Para empalme SOLO a 125C Tc = 125 - 15 = 110C.
Chisporrotea con el dedo mojado. Tca = (110-25) = 85C
Se necesita tinta térmica = 85/3 ~= 25 C/W.

es decir, un disipador de calor modesto será suficiente si no le importa la temperatura del agua hirviendo en la carcasa y el disipador de calor. La resistencia estará caliente :-).

@Ashley Hughes: más material al comienzo de mi respuesta

Sus cálculos son en su mayoría correctos, pero 5V y 500mA son 10.5W, no 42W.

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

Los disipadores de calor pueden mejorar mucho en efectividad con la adición de un ventilador. De hecho, puede apropiarse de un conjunto de ventilador/disipador de calor de una computadora vieja. (Los viejos Pentium podían disipar más de 70 vatios. Enlace de Wikipedia hasta que los delecionadores lo consigan).

Creo que buscaré cambiar las fuentes de alimentación, pero, de nuevo, es solo para mi trabajo de banco. Agregar un ventilador es una opción que pensé antes, pero esto generaría mucho ruido, ¿no es así?
Sí, el ruido es la desventaja de un ventilador. Si no va a obtener mucha energía de su suministro la mayor parte del tiempo, puede configurar un interruptor térmico para encender el ventilador solo cuando el disipador de calor se calienta.
Creo que podría dejarlo en el disipador de calor que tiene y reducir el voltaje de entrada, lo que a su vez debería reducir la cantidad de energía que tiene que disipar.
Un voltaje de entrada más bajo debería funcionar bien.
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