Özet: ŞİMDİ BİR ISITMA İHTİYACI VAR !! :-)
[ve bir dizi direncin olması da zarar vermez :-)]
İyi sorulan soru Sorunuz iyi yapıldı - normalden çok daha iyi.
Devre şeması ve referanslar takdir edilmektedir.
Bu, ilk defa iyi bir cevap vermeyi çok daha kolaylaştırır.
Umarım bu bir ... :-)
Mantıklı (ne yazık ki): Davranış tamamen bekleniyor.
Regülatörü termal olarak aşırı yüklüyorsunuz.
Bu şekilde kullanmak istiyorsanız bir soğutucu ekleyin.
Neler olduğunun doğru bir şekilde anlaşılmasından büyük ölçüde faydalanabilirsiniz.
Güç = Volt x Akım.
Doğrusal bir regülatör için Güç toplamı = Yükte güç + Regülatörde güç.
Regülatör V düşüşü = V giriş - V yükü
Burada regülatördeki V düşüşü = 24-5 = 19V.
Burada Güç girişi = 24V x I yük Yükte
güç = 5V x I yük
Regülatörde güç = (24V-5V) x I yükler .
100 mA yük akımı için, regülatör
V damla x I yükü (24-5) x 0,1 A = 19 x 0,1 = 1,9 Watt dağıtacaktır.
Ne Kadar Sıcak ?: Veri sayfasındaki 2. sayfa, birleşme noktasından ortama (= hava) olan termal direncin Watt başına 50 ° C olduğunu söylüyor. Bu, harcadığınız her Watt için 50 derece C artışı anlamına gelir. 100 mA'da, yaklaşık 2 Watt'lık bir dağılım veya yaklaşık 2 x 50 = 100C'lik bir artış olacaktır. IC üzerinde su mutlu bir şekilde kaynar.
İnsanların uzun vadede en sıcakları 55C'dir. Seninki bundan daha sıcak. Kaynar sudan bahsetmedin (ıslak parmak cızırtı testi). 80 ° C kasa sıcaklığına sahip olduğunuzu varsayalım. 20C hava sıcaklığını varsayalım (çünkü kolay - bir kaç dereceye kadar) çok az fark yaratır.
T artışı = T durum -T ortam = 80-20 = 60 ° C. Yayımı T = artış / R inci = 60/50 ~ = 1.2 Watt.
19v düşüşünde 1.2 W = 1.2 / 19 A = 0.0632 A veya yaklaşık 60 mA.
yani , yaklaşık 50 mA çekiyorsanız , 70 ° C - 80 ° C derece aralığındaki bir sıcaklık elde edersiniz.
Bir soğutucuya ihtiyacın var .
Sabitleme: Veri föyü sayfa 2, Rjj-case = bağlantı noktasından kasa ısısına direnç 5C / W = hava bağlantısının% 10 olduğunu söylüyor .
Bir 10 ° C / W soğutucu ki kullanmak sonra toplam Ar inci R olacak _jc + R c_amb (havaya durumdan duruma göre birleşme ekleme).
= 5 + 10 = 15 ° C / Watt.
50 mA için 0.050A x 19V = 0.95W veya 15 ° C / Watt x 0.95 ~ = 14 ° C yükseliş elde edersiniz.
20 ° C yükselme ve 25V ortam bile olsa, 20 + 25 = 45 ° C soğutucu sıcaklığı elde edersiniz.
Soğutucu sıcak olacak, ancak çok fazla acı çekmeden tutabileceksiniz.
Isıyı dayak:
Yukarıda olduğu gibi, bu durumda bir lineer regülatörde ısı dağılımı, 100 mA başına 1.9 Watt veya 1A'da 19 Watt'tır. Çok fazla ısı var. 1A'da, ortam sıcaklığı 25 ° C iken, kaynar su (100 ° C) sıcaklığının altında tutmak için (100 ° C - 25 ° C) / 19 Watt = 3,9 ° C'den daha yüksek olmayan bir genel termal direnç gerekir. W. Rthjc vakası için birleşme zaten 5 C / W'de 3,9'dan büyük olduğu için, bu koşullarda birleşme noktasını 100 ° C'nin altında tutamazsınız. 19V ve 1A'da tek başına olan duruma bağlantı, 19V x 1A x 5 C / W = 95 ° C artış ekleyecektir. IC, 150 ° C'ye kadar sıcaklıklara izin verecek şekilde derecelendirilmiş olsa da, bu güvenilirlik için iyi değildir ve mümkünse kaçınılması gerekir. Tıpkı bir egzersiz olarak, yukarıdaki durumda SADECE 150 ° C'nin altına getirilmesi için harici soğutucunun (150-95) C / 19W = 2.9 C / W olması gerekir. 'O ulaşılabilir ancak kullanmayı umduğunuzdan daha büyük bir soğutucu. Bir alternatif, harcanan enerjiyi ve dolayısıyla sıcaklık yükselmesini azaltmaktır.
Regülatörde ısı dağılımını azaltmanın yolları şunlardır:
(1) NatSemi basit anahtarlayıcı serisi gibi bir anahtarlama regülatörü kullanın. Sadece% 70 verimliliğe sahip bir performans değiştirme regülatörü, regülatörde sadece 2 Watt harcandığından ısı dağılımını önemli ölçüde azaltır.
yani Enerji = 7.1 Watt. Enerji çıkışı =% 70 = 5 Watt. 5V = 1A'da 5 Watt'ta akım.
Başka bir seçenek, 3 terminalli bir regülatör için önceden yapılmış bir düşürme değişimidir. Aşağıdaki görüntü ve link, Jay Kominek'in yorumunda belirtilen bölüme aittir . OKI-78SR 1.5A, LM7805 için anahtarlama regülatörünün değiştirilmesinde 5V düşüş . 7V - 36V giriş
36 Volt'ta, 5V çıkışta, 1.5A verim% 80'dir. Pout = 5V x 1.5A = 7.5W =% 80 olduğundan, regülatörde harcanan güç% 20 /% 80 x 7.5W = 1.9 Watt'tır. Çok tolere edilebilir. Soğutucu gerektirmez ve 85 ° C'de 1.5A sağlayabilir. [[Errata: Sadece aşağıdaki eğri 3.3V olduğunu fark ettim. 5V kısım, 1.5A'da% 85'i yönetir, bu nedenle yukarıdakilerden daha iyidir.]]
(2) gerilimi azaltmak
(3) akımı azaltmak
(4) Regülatörün dışındaki bir miktar enerjiyi dağıtın.
Seçenek 1 teknik olarak en iyisidir. Eğer bu kabul edilebilir değilse ve 2 ve 3 sabitse, seçenek 4'e ihtiyaç duyulur.
En kolay ve (muhtemelen en iyisi) harici dağıtım sistemi bir dirençtir. Regülatörün maksimum akımda kabul edeceği bir gerilime 24V'dan düşen bir seri güç direnci işi iyi yapacaktır. Bir filtre kapasitör istemek unutmayın de bağlı arz yüksek empedansı yapma dirence regülatöre giriş. 0.33 uF hakkında daha fazla zarar vermeyeceğini söyle. Bir 1 uF seramik yapmalı. 10 FF ile 100 FF alüminyum elektrolitik gibi daha büyük bir başlık bile iyi olmalıdır.
Vin = 24 V. Varsayalım Min.
1A'da gerekli düşüş = 24 - 8 = 16V. "Güvenli" olmak için 15V deyin.
R = V / I = 15/1 = 15 ohm. Güç = I 2 * R = 1 x 15 = 15 Watt.
20 Watt'lık bir direnç marjinal olur.
25W + direnç daha iyi olurdu.
İşte stokta 3.30 $ / 1 olarak fiyatlandırılmış 25W 15R direnç burada veri sayfası ile birlikte ücretsiz . Bunun bir soğutucuya da ihtiyacı olduğunu unutmayın !!! 100 Watt'a kadar ücretsiz hava dereceli rezistanslar satın alabilirsiniz. Kullandığın şey senin seçimin ama bu iyi sonuç verecek. 25 Watt ticari veya 20 Watt askeri olarak derecelendirildiğine dikkat edin, 15W'de "iyi gidiyor". Başka bir seçenek, uygun şekilde monte edilmiş uygun bir şekilde derecelendirilmiş direnç telinin uzunluğudur . Olasılıklar bir direnç üreticisi zaten bunu sizden daha iyi yapıyor.
Bu düzenleme ile:
Toplam güç = 24W
Direnç gücü = 15 Watt
Yük gücü = 5 Watt
Regülatör gücü = 3 Watt
Regülatör birleşimindeki artış, durumdan 5 C / W x 3 = 15 ° C olacak. Regülatörü ve soğutucuyu mutlu tutmak için bir soğutucu sağlamanız gerekecek, ancak bu şimdi "sadece bir mühendislik meselesi".
Soğutucu örnekleri:
Watt başına 21 derece C (veya K)
7,8 C / W
Digikey - bu 5.3 C / W soğutucu dahil birçok soğutucu örneği
2,5 C / W
0,48 C / W !!!
119mm genişlik x 300mm uzunluk x 65 mm boyunda.
1 ayak uzunluğunda x 4.7 "genişlik x 2.6" boyunda
Soğutucu seçimi hakkında iyi yazı
Zorla konveksiyon ısınma direnci
Seri giriş direnci ile doğrusal regülatör dağılımını azaltmak:
Yukarıda belirtildiği gibi, bir lineer regülatörden önce voltajı düşürmek için bir seri direnç kullanmak regülatördeki dağılımı büyük ölçüde azaltabilir. Bir regülatörün soğutulması genellikle soğutucuya ihtiyaç duyarken, bir soğutucuya ihtiyaç duymadan 10 veya daha fazla Watt dağıtabilen hava soğutmalı dirençler ucuz bir şekilde elde edilebilir. Yüksek giriş gerilimi problemlerini bu şekilde çözmek genellikle iyi bir fikir değildir, ancak yerini alabilir.
Aşağıdaki örnekte, 12 V'den çalıştırılan bir LM317 5V çıkış 1A kaynağı. Bir direnç eklemek, en kötü durum koşullarında LM317'deki güç dağıtımını ucuz hava soğutmalı kabloya monteli seri giriş direnci ekleyerek yarıya çıkarabilir.
LM317, düşük akımlarda 2 ila 2,5V tavan boşluğuna ihtiyaç duyar veya aşırı yük ve sıcaklık koşulları altında 2,75V der. ( Veri sayfasında Şekil 3'e bakınız - aşağıda kopyalanmıştır).
LM317 tavan boşluğu veya düşme voltajı
Rin, V_12V minimumda olduğunda aşırı voltajı düşürmeyecek şekilde boyutlandırılmalıdır, Vdropout koşullar için en kötü durumdur ve seri diyot düşüşü ve çıkış voltajına izin verilir.
Direnç üzerindeki voltaj her zaman = değerinden düşük olmalıdır
Öyleyse Rin <= (v_12 - Vd - 2.75 - 5) / Imax.
Minimum 12V için, ve 0,8V diyot düşüşünü söyleyin ve 1 amp çıkışı söyleyin ki
(12-0.8-2.75-5) / 1
= 3.45 / 1
= 3R45
= 3R3 deyin.
Gücü R = I ^ 2R = 3,3W yani 5W'lık bir parça marjinal olarak kabul edilebilir ve 10W daha iyi olacaktır.
LM317'deki dağılım> 6 Watt'tan <3 Watt'a düşer.
Telin üzerine monte edilmiş uygun bir hava soğutmalı rezistörün mükemmel bir örneği, 2W ila 40W hava soğutmalı olarak derecelendirilmiş üyelere sahip olan bu iyi tanımlanmış Yageo wirewound direnç ailesinin bir üyesi olacaktır . Digikey'de 10 Watt'lık bir birim stokta US $ 6.53 / 1.
Direnç ortam sıcaklığı değerleri ve sıcaklık artışı:
Gerçek veri dünyasının sonuçlarının tahmin edilmesini sağlayan yukarıdaki veri sayfasındaki iki grafik.
Soldaki grafik, 3W3'te çalışan bir 10 Watt'lık bir rezistörün =% 33'ünün% 33'ünün =% 33'lük bir izin verilen ortam sıcaklığına sahip olduğunu göstermektedir (grafiksel olarak çalışma noktasını çizerseniz, ancak üretici 150 C maks. izin verdi.
İkinci grafik, 3W3'te çalışan 10W'luk bir direnç için sıcaklık artışının ortamın yaklaşık 100C üstünde olacağını göstermektedir. Aynı aileden gelen 5W'lık bir direnç,% 66 oranında çalışıyor olacak ve ortamın üzerinde 140 ° C'lik bir sıcaklık artışına sahip olacaktı. (Bir 40W yaklaşık 75C'lik bir artışa sahip olacaktır, ancak 2 x 10W = 50C'nin altında ve 10 x 2W sadece 25C'de olacaktır !!!.
Azalan boyutu arttıkça hacim başına daha az soğutma yüzeyi alanı olarak her durumda aynı kombine vat ile direnç artan sayısı ile sıcaklık artışı "Kare küp yasa" eylem muhtemelen ilgilidir.
http://www.yageo.com/documents/recent/Leaded-R_SQP-NSP_2011.pdf
________________________________________
Ağustos 2015 tarihinde eklendi - Örnek olay incelemesi:
Biri makul soruyu sordu:
Nispeten yüksek kapasitif yükün (220 FF) daha muhtemel bir açıklaması değil mi? Örneğin, regülatörün dengesiz hale gelmesine neden olmak, salınımlar regülatörde çok fazla ısının dağılmasını sağlamak. Veri sayfasında, normal çalışma için tüm devrelerin çıkışta sadece 100 nF kapasitöre sahip.
Yorumlarda cevapladım, ancak bunlar zaman içinde silinmiş olabilir ve bu konuyla ilgili kayda değer bir katkıdır, işte cevap olarak düzenlenmiş yorumlar.
Bazı durumlarda, regülatörün salınım ve kararsızlığı kesinlikle bir konudur, ancak bu durumda ve bunun gibi pek çok durumda, en olası neden aşırı dağılmadır.
78xxx ailesi çok eskidir ve hem modern düşük bırakma düzenleyicileri hem de seri güç kaynağı (LM317 stili) modellerini hazırlar. 78xxx ailesi, Cout ile ilgili olarak esasen koşulsuz olarak kararlıdır. Gerçekte düzgün çalışma için hiçbir şeye ihtiyaç duymazlar ve sıklıkla gösterilen 0.1 uF, ekstra dalgalanma veya başak taşıma için bir rezervuar sağlamaktır.
İlgili veri sayfalarının bazılarında Cout’in “sınırsız olarak arttırılabileceğini” söylüyorlar ancak burada böyle bir not görmüyorum - fakat aynı zamanda (beklediğim gibi) yüksek Cout’ta dengesizliği öne süren bir not yok. Veri sayfasının 31. sayfasındaki şekil 33'te, "yüksek kapasitans yüklerine" karşı koruma sağlamak için bir ters diyot kullanımı, yani, çıkışa boşaldığında hasara neden olacak kadar yüksek enerjiye sahip kapasitörler, yani 0,1 uF'den daha fazla olduğu gösterilmektedir. .
Dağılımı: 24 Vin ve 5 Vout'ta, regülatör mA başına 19 mW dağıtır. TO220 paketi için Rthja 50C / W, bu nedenle mevcut mA başına 1C yükselişi elde edersiniz.
Dolayısıyla, 20C çevre havasında 1 Watt'lık bir dağılma söz konusu olduğunda durum yaklaşık 65 ° C olacaktır (ve durumun nasıl yönlendirildiğine ve yerleştirildiğine bağlı olarak daha fazla olabilir). 65C, bir miktar "parmağımı yak" sıcaklığının sınırının üstünde.
19 mW / mA'da 1 Watt'ın dağılması 50 mA alacaktır. Verilen örnekteki gerçek yük bilinmiyor - yaklaşık 8 veya 9 mA (kırmızı ise) bir gösterge LED'i artı kullanılan regülatör iç akımının bir yükünü (10 mA altında) + "PIC18FXXXX), birkaç LED ... "Bu toplam PIC devresine bağlı olarak 50 mA'ya ulaşabilir veya onu aşabilir veya çok daha az olabilir. |
Genel olarak verilen düzenleyici aile, diferansiyel gerilim, gerçek soğutma belirsizliği, Tambent belirsizliği, C / W tipik rakam ve daha fazlası, tamamen dağılması, bu durumda gördüklerinin ve lineer düzenleyicileri kullanan birçok insanın deneyimleyeceklerinin makul bir nedeni gibi görünüyor. benzer davalar. Daha az belirgin olan nedenlerden dolayı kararsızlığın bir şansı var ve bunun hiçbir zaman iyi bir sebep olmadan reddedilmemesi gerekiyor, ama ben dağılmaya başlıyorum.
Bu durumda, bir seri giriş direnci (örneğin 5W hava soğutmalı), dağıtmanın çoğunu, bununla başa çıkmak için daha uygun bir bileşene hareket ettirir.
Ve / veya mütevazı bir soğutucu harikası işe yaramalı.