何时将散热器用于稳压器?


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有时在小型项目中,Im使用输出为8V或5V的稳压器,例如LM7805。功率为I * V,但我想知道何时真正需要散热器。有时,来自稳压器输出的电流为1mA,但在其他项目中为20mA或更高。有什么经验法则可用于何时考虑加热并考虑使用散热器?考虑操作时间为12小时。


如果您的电流需求确实高达20 mA,那么您可能要考虑使用LM78L系列稳压器(这是它们的数据表示例)。
安德鲁·莫顿

Answers:


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我个人的经验法则是,TO-220 3端子线性稳压器不需要散热器(小于600mW)(垂直安装)。这是基于工业服务和高可靠性,因此这是一个保守的数字。

如果需要更多,那么我会进行计算,甚至可能进行测试,并确定最佳方法。

您可以进行适度的铜浇注,并使用(表面贴装)TO-252,比没有散热器的TO-220 可获得更好的热性能 -空气中的温度通常为65°C / W。除了一点点的PCB面积外,这不花任何钱-无需考虑紧固件,组装工时或散热器的成本,无需额外的(二次)操作以及组装工人拧紧东西的额外方法。

在此处输入图片说明

我认为,如果您几乎需要线性稳压器的散热器,那么除非您有特殊要求(例如低EMI),否则至少应该考虑使用开关电源。


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很简单。

零件数据表将指定热阻。查看飞兆半导体LM7805数据表(这是在搜索中第一个弹出的数据表),热阻为5C / W结到外壳,而65C / W结为空气。

最高工作温度为125C。如果设备处于25°C的环境中,则可以承受100°C的上升(尽管有些情况通常会在“最高工作温度”下下降),因此大约1.5W(100C / 65C / W)的热量将不需散热片。如果您的输入电源为30V,则可能为60mA。如果输入为12V,则更像是214 mA;如果您的输入为8V,则为500mA。(所有温度均为25C。)

从另一个方向来看该示例,您的注释表明电源为24V,功耗为0.38W。0.38W * 65 C/W = 24.7 C,因此您无需散热器即可在高达100.3 C的环境下运行。

编辑:在以上所有内容中,我显然都忽略了调节器自身的电流消耗5.5-6mA(在全输入电压下),位于数据表下方很远的地方,这会增加功率负载;在您的24V示例中,这会将您的环境安全范围降低到大约90 C

添加散热器时,外壳的5C / W结点(热阻)加上从外壳到散热器的一定量的热阻(受导热油脂,绝缘子的影响等),最后散热器对空气的抵抗力更强。

因此,如果接口为2C / W,而散热器为10C / W,则通过接口和散热器从结点到空气的总和为5 + 2 + 10 = 17C / W。

由于7805的外壳/接片已接地,如果需要,可以很容易地将其螺栓固定在金属外壳/底盘的侧面进行一些“自由散热”。进行原型制作时,如果使用具有热过载保护功能的零件(在数据表中已声明但没有充实),尽管您应该在完成设计之前就进行编号,尤其是使用原型后,您仍可以“仅查看零件是否变热并关闭”通常比成品具有更好的自然对流性。


想象一下,输入电压为24V,输出为5V,输入电流为20mA。因此,功率=电压差*电流= V * I =(24-5)* 0.02A = 0.38W。由于该功率小于1.5W,因此不需要散热器?我了解您正确吗?
user16307

... 1.5W取决于设备暴露于25°C的空气温度。是的,你应该没有散热片高达100℃的环境很好,如果你只耗散0.38W(这会导致24.7C的温升)
Ecnerwal

散热器的外壳卡舌是否应该接地?如果是,您是指电路接地还是地线?
user16307'1

这是工程决策。对于诸如7805的零件,接线片位于电路接地点,因此很容易处理。对于带有热标签的物品,您可能需要一个绝缘体(会增加热阻)或您有一个热的散热器(在带电电路上工作时有电击危险,并且还存在安装/硬件问题以使其与绝缘隔离)案件)
。– Ecnerwal

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简单的例子

例如https://www.fairchildsemi.com/datasheets/lm/LM7805.pdf

  1. 计算LDO中的功耗。例如100 mA时8V至5V为0.3 W(电压差乘以平均电流)。

  2. 计算上升到空气的温度(无散热器):65°C / W * 0.3 W = 20°C

  3. 查看最恶劣的环境工作温度:例如〜40°C

  4. 最高外壳温度为40°C + 20°C = 60°C,低于最高工作温度。

请注意,对于这个很小的电压降,此温度升高非常小。这就是为什么通常建议将散热器用于较大电流或较大压降的原因。我想说的是,我总共看到的LDO中可能有10%有散热器。

但:

  • 散热器是一个附加组件,会增加BOM成本。
  • 它很重,需要正确安装以吸收操作或运输过程中的机械冲击

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功耗是电压降,即输入电压-输出电压*输入电流。

数据手册中将说明最高结温,并且外壳的热阻以°C / W为单位。如果器件处于高温状态,则这将是环境温度的升高(因此,如果您在热带地区工作,则环境温度会更高)。自由空气,无散热器

如果计算得出的结温低于最高温度,则无需散热器

运行时间通常不是问题-除非您的应用程序仅运行几秒钟,否则热滞将导致结点处的上升幅度降低。

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