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Thema: Kühlkörper für Spannungsregler

  1. #1
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    Kühlkörper für Spannungsregler

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    Liebe Community,

    ich habe hier einen Spannungsregler (LM323 in der TO220 Ausführung). Ausgangsspannung = 5V, theoretisch maximal belastbar mit 3A.
    In meiner Schaltung regelt er 9V runter um 108 LED's mit Strom zu versorgen. Jede LED bekommt rund 20mA. Sind somit im maximal Betrieb 108*20mA = 2,16A. (Ich glaub zwar nicht dass es einen einfluss drauf hat aber die LEDs werden mit PWM geregelt.). Nicht verwunderlich wird der Spannungsregler warm. Klar bei ~8W Verlustleistung (P = (9V - 5V) * 2,16A).
    Jetzt bin ich am Überlegen was für einen Kühlkörper ich dem Ding drauf schrauben kann. Gibt es denn da überhaupt einen der gut genug ist (und nicht im unleistbaren High-End bereich liegt)?
    Meinen Berechnungen zu Folge müsste er unter 4K/W haben.
    Rechengang:
    Ausgehend von einer Aussentemperatur von 40°C und einer Chiptemperatur von 125°C. Das wären 85K Temperaturdifferenz welche erreicht werden darf. Für die Verlustleistung rechne ich mit 3A (also der vollen Auslastung des Spannungsregler) wodurch ich auf 12W komm. Das macht also 7 K/W, wovon 3 K/W der IC laut Datenblatt braucht um vom Chip zum Gehäuse zu kommen. Es bleiben 4 K/W für Kühlkörper übrig.


    Kennt ihr einen guten Kühlkörper den ich hier verwenden könnte?
    Was hält ihr von diesem:
    http://www.reichelt.de/Leistungs-Kue...+PR127%2F94-M3

    Liebe Grüße
    PeruNova

  2. #2
    Erfahrener Benutzer Begeisterter Techniker Avatar von Chypsylon
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    Aktive Kühlung mittels Lüfter kommt nicht in Frage?

  3. #3
    Erfahrener Benutzer Robotik Visionär
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    4 K/W sind noch kein so unmöglich großer Kühlkörper, der Verlinkte Typ passt in etwa. Ob das dann auch mit dem Gehäuse passt muss man sehen. Die Alternative zum Kühlkörper wäre ggf. gleich ein Schaltregler.

  4. #4
    Benutzer Stammmitglied
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    Späte Antwort (War 3 Monate im Ausland und hab das Projekt pausieren müssen):

    @Besserwessi: Wie kann ich heraus finden ob das Gehäuse passt? Und wie schaut das mit den Schaltreglern aus? Ich find da keine sinnvollen Produkte.

    Danke für die Geduld und ich hoffe, dass ich spät aber doch eine Antwort bekomm.

  5. #5
    Erfahrener Benutzer Robotik Visionär
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    Ob der Kühlkörper in der Gehäuse passt muss man aus den Abmessungen sehen. Bei etwa 4K/W gibt es aber einige zur Wahl, ggf. auch einfach ein Alu Gehäuse, dass dann auch als Kühlkörper dient.

    Ein möglicher Schaltregler wäre so etwas wie LM2596 oder ähnliches - halt ein Step down Regler für 3 A. Vermutlich wäre die einstellbare Version besser als die 5 V Version, denn für LEDs sollte man auch mit weniger als 5 V auskommen, etwa 4 V (3,5 V für eine weisse LED + 0,5 V für den Widerstand).

  6. #6
    Erfahrener Benutzer Robotik Visionär Avatar von oberallgeier
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    ... Wie kann ich heraus finden ob das Gehäuse passt? ...
    Ne Weile zurück stellten sich mir ähnliche Fragen. Ich hatte einen 78S05, TO-220 und eine Entwurfs-Rohversorgung von 12 .. 14 V. Bei den Testläufen mit dem Netzteil im Bereich der späteren Versorgung, öfters nicht nur kurzzeitig im 2A-Bereich, lief sich der ganz schön heiß. Also mal ein paar Fähnchen aus 0,6mm-Alu drangeschraubt - und schon läuft er unterm Grenzwert. Verbaut wurden 2 Fähnchen 10x15 mm² und 2 Stück 10x10 mm², Kosten unbedeutend, da Abfallstreifen. Aussehen tuts - na ja, schon etwas simpel - sieh selber Video im Posting, bis etwa 15sec, links unten.
    Ciao sagt der JoeamBerg

  7. #7
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein
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    Zitat Zitat von PeruNova Beitrag anzeigen
    In meiner Schaltung regelt er 9V runter um 108 LED's mit Strom zu versorgen. ...
    (Ich glaub zwar nicht dass es einen einfluss drauf hat aber die LEDs werden mit PWM geregelt.)...
    Wenn der Strom für die LEDs via PWM geregelt wird (LEDs werden ja mit Strom und nicht mit Spannung betrieben), wozu dann überhaupt einen Spannungsregler. Einfach die PWM so einstellen, daß das zu 9V passt. Das spart Strom, den Spannungsregler und den Kühlkörper.

    MfG Klebwax
    Strom fließt auch durch krumme Drähte !

  8. #8
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie
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    In die Richtung wäre ich auch gegangen:
    A)
    Entweder einen Schaltregler, und bei diesem direkt die Ausgangsspannung (Poti mit Begrenzung) regeln ohne weiteres PWM
    (Ebay: http://www.ebay.de/itm/LM2596-DC-DC-...-/290572036224 )

    B)
    Oder, wenn die Spannung davor unstabilisiert ist, anstelle von 9V => 5V regeln , die Spannung auf 9V => 7,5V erhöhen (2,5V Z-Diode in GND Pin des Reglers),
    und das PWM entsprechend auf ca 66% maximal begrenzen.

    C) Um den Linear-Regler zu entlasten, einen Leistungswiderstand (z.B. 17W 80 cent bei reichelt) oder ein paar Dioden vorbauen, damit ca 2,5V bei Maximallast an diesen abfallen.
    => ein 1 Ohm Vorwiderstand hätte bei 2,1 Ampére 2.1V Spannungsabfall.
    (Dafür könnte man z.B. 2 Stück 9W Drahtwiderstände von Reichelt verwenden,
    einen in der [+], einen in der [-] Leitung. Kosten= 2x 0,55 Euro = 1,10€. => Artikel-Nr.: 9W AXIAL 0,51 )

    A) und B) (B speziell ganz ohne Linearregler) sind wesentlich effizienter.
    Bei der originalen 9V => 5V Schaltung sind ja schon immer 45% Verluste vorhanden,
    was die effizienten LEDs nicht verdienen.

    Hinweis:
    Bei verfügbaren 9V ist eine Reihenschaltung von jeweils 2 LEDs + 1x Vorwiderstand effizienter als alle parallel zu betreiben.
    Wenn man von einem Maximum von 3,8V für weiße LEDs ausgeht (eher 3,6V!) ergibt dies bei 9V
    einen Rest von 9V - (3,8 + 3,8V) = 1,4V welcher am Widerstand mindestens abfallen müsste.
    - Mit PWM über einen guten N-Mosfet ergibt sich der Vorwiderstand als größter unnötiger Energieverbraucher.
    Durch Begrenzung des PWMs auf 85% ( 9V => 7,65V ) könnte man den Stromverteilwiderstand=Verluste noch deutlich reduzieren.
    GrußundTschüß \/
    ~Jürgen

  9. #9
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie Avatar von White_Fox
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    Zitat Zitat von Klebwax Beitrag anzeigen
    Wenn der Strom für die LEDs via PWM geregelt wird (LEDs werden ja mit Strom und nicht mit Spannung betrieben), wozu dann überhaupt einen Spannungsregler. Einfach die PWM so einstellen, daß das zu 9V passt. Das spart Strom, den Spannungsregler und den Kühlkörper.

    MfG Klebwax
    Hm...ich dachte er regelt die Helligkeit, d.h. er dimmt die LEDs per PWM. Und das ist nicht das gleiche wie den Strom zu regeln, im Gegenteil.

  10. #10
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie
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    Ob nun der mittlere strom oder die mittlere spannung oder Helligkeit, das hängt dank URI zusammen, und ob er helligkeit, spannung oder strom regelt,
    er kann damit Spannung,Strom, Helligkeit begrenzen und somit stimmt das schon:
    Wenn PWM vorhanden = LinearRegler überflüssig.
    GrußundTschüß \/
    ~Jürgen

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