7805 liegend - Kühlung ?

[konservator]

In professionellen Schaltungen sieht man liegende 7805 und andere Chips im TO220 Gehäuse. Das nimmt sehr viel weniger Platz weg und sieht besser und stabiler aus als stehende TO220 mit Kühlkörper. Allerdings frage ich mich, wie es im Design beachtet wird, da der Kühlkörper ja weggelassen wird, muß die Schaltung irgendwie als Wärme(ab)leiter wirken...

[SprinterSB]

-1- Es gibt auch Kühlkörper für liegende Montage
-2- U.U ist die Wärmeentwicklung nicht so groß, daß ein Kühlblech gebraucht wird. ZB wenn hohe Leistung nur kurzzeitig gebraucht wird
-3- Kühlfläche auf der Platine: Durch Leiternahnfläche, evtl mit vielen Durchkontaktierungen um beidseitig zu kühlen.

[konservator]

-2- U.U ist die Wärmeentwicklung nicht so groß, daß ein Kühlblech gebraucht wird. ZB wenn hohe Leistung nur kurzzeitig gebraucht wird
Beispiel: 7812: 12V, 1A = 12W. Ist 12W also hohe Leistung ? Was ist kurzzeitig, welche Formeln meinst du ?


-3- Kühlfläche auf der Platine: Durch Leiternahnfläche, evtl mit vielen Durchkontaktierungen um beidseitig zu kühlen.
Du meinst: Massefläche... Wie heiß darf der Kühlkörper bzw. eine FR4-Platine im Bereich des Kontaktes werden ?

[Andree-HB]

Beispiel: 7812: 12V, 1A = 12W


...Du musst da noch die in Wärme umgesetzte Verlustleistung in Verbindung zur höheren Eingangsspannung hinzurechnen - wenn Du z.B. mit 15 V einspeist, dann musst Du (3V*1A=)3W hinzurechnen !

[PICture]

Hallo!

Im Spannungsregler wird nur (Eigangspannung-Ausgangspannung)*Eingangstrom in Wärme umgesetzt. Im Beispiel handelt sich um Leistung im Last, es sei denn die Eigangspannung ist gleich 24V.

MfG

[SprinterSB]

@konvervator

Den Wärmekreis kannst du dir vorstellen wie einen elektrischen Schaltkreis.


Der Linearregler ist Wärmequelle (entspricht Stromquelle). Die Wärme wird in der Kühlfläche "vernichtet" (entspricht Widerstand bzw. dessen Leitfähigkeit)).

Ein Linearregler in Betrieb entspricht also einer Stromquelle mit Parallelwiderstand. Je mehr Wärme erzeugt wird, desto mehr strom liefert die Stromquelle, je mehr Wärme abgeleitet wird, desto kleiner ist der Widerstand.

Diese Analogie trifft für des stationären Zustand zu, d.h. die Temperatur (entspricht in der Analogie "Spannung"). Ist auf einem festen Endwert.

Ein Kühlkörper/Bauteil hat aber auch eine Wärmekapazität. In der Analogie würde diese einem Kondensator parallel zur Stromquelle entsprechen. Je größer die Wärmekapazität, desto größer die Kapazität des C.

Die Maximaltemperatur entspricht einer maximalen Spannung, die an der Stromquelle auftreten darf. Wird diese überschritten, gibt's Probleme. In der Ersatzschaltung sorgt der C dafür, daß die Spannung nicht sofort auf den Maximalwert steigt, sondern langsam. Wird die Leistung am Linearregler nur in Intervallen abgegeben, dann entspricht das einer Stromquelle, die nie zwei Zuständen ist: einmal liefert sie keinen Strom, ansonsten (an) eben einen konstanten Strom. Obwohl die Schaltung ohne C kaputt ginge, weil die Spannung zu hoch wird, ist der Betrieb mit C möglich, weil bei richtiger Auslegung der Bauteile nie die Maximalspannung überschritten wird.

Ich hoff mal das wird etwas klarer. Ich hab hier ein einfaches elektrischen Modell gewählt, weil das wohl am vertrautesten ist (ebenso könnte man ein mechanisches Modell wählen oder eines mit Spule, R und Spannungsquelle in Reihe).

Die Wärmekapazität der Schaltung kann man evtl abschätzen, wenn man den Temperaturverlauf verfolgt (ist eine e-Funktion, genauso wie beim Laden eines C über R).

Dazu muss die Wärme auch noch verteilet werden, etc. Das Modell wird also beliegig kompliziert. Es geht zwar in einer Gleichung zu beschreiben, aber diese partielle Differenzialgleichung (Wärmeleitungsgleichung (http://de.wikipedia.org/wiki/W%C3%A4rmeleitungsgleichung)) will und kann man hier auch garnicht lösen... Manche Schaltungs-Simulationsprogramme bieten auch Simulation der Wärmebilanz an.