LM 317 wird heiß ???

[BadPoldi]

Hallo,

mal eine Frage an die Experten:

Eingansspannung: 6 NiMh Akkus also ungefähr 7,2 V
Ausganspannung: 3,02 Volt 300mA
Realisiert mit 100Ohm Vout an Adjust und 140Ohm Adjust und Ground
Entstörkondensatoren jeweils 1000p und 15µF je eingang und ausgang
Freilaufdiode über den LM317

Trotz normalen Kühlblech wird der LM317 sehr heiß, wenn ich 2 Akkus weniger nehme regelt der LM nicht mehr sauber wenn die Akkus nicht 100% voll sind...

Trotz Kühlblech wird der LM317 sehr heiß, normalerweise sollte der ja locker 1A können...

Gibts Alternativen zu dem Regler? Sollte sehr Spannungsstabil und Einstellbar zwischen 3,00 bis 3,30 Volt

Wie kann ich einen Tiefentladeschutz für die Akkus realisieren?

Gruß

BadPoldi

[ba4_philipp]

Naja, da werden bei dir dannn ja auch 1,25W verbraten, das kann den schon ganz gute heizen. Das Problem wirst du aber mit jedem Linearregler haben.
Mit einem LowDrop Regler sollte es aber auch mit 4 Zellen (4,8V) funktionieren bei weniger Verlustleistung.

Gruß Philippp

[ranke]

Hallo BadPoldi,
bei Deiner Applikation verbrät der LM 317 eine Leistung von 1,25 Watt. Es gibt verschiedene Gehäuseformen, leider schreibst Du nicht, welches Gehäuse Du verbaut hast. Verbreitet ist z.B. TO 220. Das hat etwa 50°C pro Watt (ohne Kühlblech).

Datenblatt:
https://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm117.pdf

Bei einer Umgebungstemperatur von 20°C sollte das Bauteil etwa: 20 °C + 1,25 W * 50 °C/W = 82,5 °C warm werden.
Wenn man nicht gerade Bäcker, Koch oder Schweißer ist, empfindet man das als "sehr heiß".
Wenn Dein Kühlblech nicht außerordendlich groß ist, ist die Welt also eigentlich in Ordnung.
Zur Info: Die typische maximale Dauertemperatur des Chips liegt bei 125°C (es gibt auch andere Angaben), die Chiptemperatur ist bei dem Angegebenen Gehäuse um 4 °C/W höher als die Gehäusetemperatur, also bei etwa 87,5 °C. Ist also noch im grünen Bereich.
Gruss, Uli

[BadPoldi]

Hi Ranke,

ja, verwende das TO220 Gehäuse...

verwendet hab ich nur einen einfachen U-Kühlkörper, nach kurzer zeit geht der aber über 65°C, hab dann mal vorsichtshalber abgeschaltet...

dürfte also kein Problem darstellen wenn ich das richtig verstehe?

ok, wie schütze ich nun meine akkus noch gegen tiefentladen?

gibts da evtl. irgendwo eine einfache schaltung? (leider nix passendes gefunden auch mit google nicht, nur welche bei entladeschaltungen mit relais und viel aufwand) suche was einfaches wenn möglich...

Danke schonmal...

gruß

BadPoldi

[ranke]

Zum Schutz gegen Tiefentladen:
Der LM 317 braucht mindestens 2V zwischen Eingang und Ausgang, in Deinem Fall also mindestens 5V am Eingang. 3 Si-Dioden davor geschaltet macht 5V + 3*0,7V= 7,1 Volt.
Vielleicht reicht das ja als Schutzschaltung (sorry, Du wolltest es einfach haben). Außerdem wird er dann nicht mehr so heiß, weil ein Teil der Verlustleistung an den Dioden hängen bleibt.

[ba4_philipp]

Aber was passiert wenn er weniger als 2V Differenz hat? Dann schaltet er ja nicht zwangläufig ab, sondern kann nur nicht mehr richtig regeln oder? (Transistor kommt nicht mehr in die Sättigung)

[BadPoldi]

Zum Schutz gegen Tiefentladen:
Der LM 317 braucht mindestens 2V zwischen Eingang und Ausgang, in Deinem Fall also mindestens 5V am Eingang. 3 Si-Dioden davor geschaltet macht 5V + 3*0,7V= 7,1 Volt.
Vielleicht reicht das ja als Schutzschaltung (sorry, Du wolltest es einfach haben). Außerdem wird er dann nicht mehr so heiß, weil ein Teil der Verlustleistung an den Dioden hängen bleibt.

Hi,

jup 2 Dioden vorschalten ist kein schlechter ansatz (kann sein das ich später 3,20 V hochgehe ist ein verstärker mit maximum ratings 3,30 V).

allerdings wie ba4_phillipp schon schreibt, wird mir sicherlich der akku tiefentladen, hab das mal mit 4 zellen probiert, die ausgangspannung sinkt, schaltet aber nicht ab...

gruß

BadPoldi

[ranke]

Ja, das kam mir jetzt auch, das war ein bißchen aus der Hüfte geschossen.
Schau mal im obigen Datenblatt, dort gibt es auf Seite 15 eine Applikationsschaltung, die einen Weg weisen könnte (5V Logic Regulator with Electronic Shutdown).
Allerdings fehlt dazu noch ein Komparator, der die Batteriespannung mit einer Vergleichsspannung vergleicht. Der sollte dann auch eine ausreichende Schalthysterese haben, damit er im Grenzbereich nicht ständig hin- und herschaltet (Die Batteriespannung geht ja sofort wieder etwas hoch, wenn man den Strom abschaltet).
Ein ähnliches Problem wird gerade hier diskutiert:
https://www.roboternetz.de/phpBB2/viewtopic.php?t=24843
Zusätzlich sollte man die Schaltung so auslegen, daß im abgeschalteten Modus wenig Strom verbraucht wird, und daß es keine niedrigere Spannung gibt, bei der es sich wieder einschaltet.

[BadPoldi]

Hi,

in der applikationsschaltung wird über den transistor nur der R2 abgeschaltet, sprich ich denke mal die Referenzspannung von 1,25V bleibt bestehen... also keine abschaltung...

wegen der hysterese mach ich mir keine gedanken, es soll nur sichergestellt werden das die akkus nicht jedesmal tiefentladen werden, im regelfall wird eh vorzeitig aufgeladen...

mal sehen evtl. find ich noch was, oder evtl. hat noch jemand eine andere idee ?

gruß

BadPoldi

[ranke]

Wenn Du 2 Si-Dioden an den Ausgang des Spannungsreglers legst, hast Du die 1,25 V erschlagen.

[BadPoldi]

Wenn Du 2 Si-Dioden an den Ausgang des Spannungsreglers legst, hast Du die 1,25 V erschlagen.

Hi,

das ändert aber nix daran das der akku trotzdem tiefentladen wird oder?

gruß

BadPoldi

[ranke]

Hallo BadPoldi,
die beiden Dioden machen die Spannung am Verbraucher abschaltbar. Zum Schutz vor Tiefentladung muß dann auch bei einem entsprechenden Kriterium abgeschaltet werden. Das hatten wir schon weiter oben angesprochen.
Gruß, Uli

[kalledom]

@ranke
hast Du Deine Vorschläge schon mal ausprobiert ?
Mich würde interessieren, wie Dioden eine Spannung am Verbraucher 'abschaltbar' machen.

@BadPoldi
Es geht nicht mit einfachen Bauteilen. Mit den 'Dioden-Vorschlägen' verpulverst Du nur Batterieleistung als Wärme in die Luft.
Ein Tiefentladeschutz geht nur über einen Vergleicher / Komparator, der bei Unterschreitung einer Spannung schaltet.
Jetzt beginnt das eigentliche Problem:
wenn die Last von der Batterie getrennt wird, geht die Batterie-Spannung wieder rauf, wird die Last wieder zugeschaltet, bricht die Batterie-Spannung wieder zusammen, .... usw.
Deshalb muß der Vergleicher eine relativ große Hystere haben, die dieses ständige ein- und ausschalten verhindert.
Alternativ gibt es die Möglichkeit, daß bei Unterschreitung einer bestimmten Spannung ein Ladegerät für eine festgelegte Zeit und unter Berücksichtigung der angeschlossenen Last eingeschaltet wird.
Einfacher geht es leider nicht.

[ranke]

@kalledom
Nein, habe ich konkret nicht probiert. Der Baustein hat eine Ausgangsspannung von 1,25 V, wenn man den Steuereingang auf Null Volt zieht. Daher mein Vorschlag mit den beiden seriell geschalteten Dioden. Die Abschaltung selbst erfolgt nicht durch die Dioden, sondern dadurch, daß men den Steuereingang auf Null Volt zieht, die Dioden sorgen nur dafür, daß für den Verbraucher keine Spannung mehr übrig bleibt. Ich sehe eigentlich nicht, warum das nicht gehen soll.
Für die Abschaltung bei drohender Tiefentladung habe ich einen Komparator mit Hysterese vorgeschlagen. Wie ich sehe, stimmt Dein Vorschlag dann ziemlich mit meinem überein.

[DerWarze]

Hallo

Nim doch an stelle des 317 einen Simple Switcher LM2575 der hat einen Shut Down Eingang. Wenn Du an diesem einen Komparator schaltest der bei Batterieunterspannung abschaltet hast Du den Tiefentladeschutz. Auserdem bleibt das Teil schön kühl bei hohem Wirkungsgrad.
Wenn maximal 500mA ausreichen reicht dann schon der LM2574 den gibts im DIP8 und SMD Gehäuse.
Bessser ist noch die LM50xx Serie nur ist die noch schwer zu bekommen.

[ranke]

Du kannst die Sache auch diskret aufbauen, die Regelung ist dann nicht so präzise wie mit einem IC, aber für die meisten Fälle ausreichend. Der angefügte Schaltplan könnte eine Anregung geben (ich habe die Schaltung nicht erprobt, nur kurz im Simulator gehabt, da sah es ganz brauchbar aus).
Den Wirkungsgrad eines Schaltreglers (den DerWarze vorschlägt) erreichst Du damit natürlich nicht, dafür ist die Schaltung in der Bauteilauswahl und Fehlersuche einfacher.

[BadPoldi]

Hi,

@ranke, danke wer ich mal testen, muß aber erstnoch bei reichelt die benötigten teile ordern...

Der Spannungsteiler R1 und R4 ist zum einstellen der spg. soweit klar.

R3 stellt vermutlich den verbraucher dar, die zpd 6,2V ist dann die Abschaltung...

oder hab ich was falsch verstanden?

eine frage womit simuliert man so eine schaltung?

gruß

BadPoldi

[ranke]

Hallo,
zur Simulation habe ich SwitcherCad genommen, siehe hier:
https://www.roboternetz.de/wissen/index.php/SwitcherCAD-Tutorial
Für die Schaltung habe ich Bauteile aus der default Bibliothek von SwitcherCad genommen, die Halbleiter sind eher unüblich in Deutschland. Man kann für Q1 praktisch jeden Kleinsignal PNP nehmen, für Q2 und Q3 bietet sich ein Darlington an. Auch bei den Z-Dioden habe ich genommen, was da war und halbwegs in der Spannung gepasst hat. Da sollte man nochmals drübersehen, ob es da nicht besser geeignete Typen gibt. (Richtig dimensionieren konnte ich sowiso nicht, ich weiß ja nicht, was für eine Last dranhängt.)
Zur Funktion:
Wenn die Akkuspannung mindestens um 0,6 Volt höher ist als die Spannung an der Basis von Q1, dann kann ein Kollektorstrom durch Q1 fliessen (das ist die Abschaltung bei Unterspannung).
Dieser Strom fließt dann über R2 und D2 zu Masse, wobei sich am Kollektor von D2 eine Konstante Spannung einstellt. Am Emitter von Q3 erscheint diese Konstante Spannung abzüglich ca. 0,7 V, am Emitter von Q2 abzüglich 1,4 Volt.
Kurzschlußfest ist die Schaltung nicht (außer der Innenwiderstand der Akkus wäre recht hoch).
R3 ist der Verbraucher, richtig
Gruß
Uli