Wählen Sie einen Kühlkörper für den Spannungsregler

Ich muss von einem Spannungsregler abführen . Es ist ein 7805 in einem TO-220-Paket. Das Datenblatt ist hier.$2W$

Es ist das erste Mal, dass ich diese auswählen muss, damit ich die folgende Entscheidung überprüfen kann, weil ich Angst habe, etwas zu verpassen, da dieser Sound für mich wirklich kompliziert ist. Also werde ich Ihnen hier meine gesamte Argumentation vorstellen.

$R_{thJC}$ ist 5 C°/Wfür das TO-220-Paket und ist (Tabelle 3, Seite 7). Da ich mich zerstreuen muss, habe ich ohne Kühlkörper Wärme auf dem Chip. Der Raum ist herum . ist so sicher, dass ich definitiv einen Kühlkörper brauche. In diesem Fall wird es nur basierend auf dieser Formel oder T o p M a x ein m b i a n t + R t H J C × W d i e s i p a t e $R_{thJA}$50 C°/W2W100°21°$T_{op}$0° to 125°31°$Max_{ambiant}+ R_{thJC} \times W_{dissipated}$21 + 50 * 2

Aber jetzt bin ich blockiert. Für das Beispiel nehme ich diesen Kühlkörper . Er ist bewertet als 40 K/W. Ich nehme an, K ist für Kelvin-Grade. Bedeutet das in diesem Fall, dass er als bewertet wurde 233°C/W? Ich habe diese Formel gefunden:

$Max_{JunctionTemp} >= Max_{AmbientTemp} + (W_{Dissipated} \times (R_{thJC_{C°/W}} + R_{thHeatSink_{C°/W}}))$

Welche geben mir:

$21 + (2.5 \times (5 + 233) = 595°C$

Es stimmt also etwas nicht, da dies bedeuten würde, dass die Verbindung zwischen Chip und Kühlkörper 600 ° heiß sein wird ... Was habe ich vermisst?

Siehe Wikipedia

Die SI-Einheiten des Wärmewiderstands sind Kelvin pro Watt oder die äquivalenten Grad Celsius pro Watt (die beiden sind die gleichen, da die Intervalle Δ1 K = Δ1 ° C sind).

K / W ist dasselbe wie C / W und das liegt daran, dass sie eher eine Temperaturdifferenz pro Watt als eine absolute Temperatur darstellen.

$21 + (2.5 \times (5 + 40)) = 112.5°C$

Es scheint ein Missverständnis hinsichtlich der Bedeutung der K / W-Bewertung und der Kühlleistung eines bestimmten Kühlkörpers zu bestehen.
Wenn Sie zwei Kühlkörper vergleichen, ist der Kühlkörper umso besser, je niedriger die K / W-Bewertung ist. Eine niedrigere K / W-Bewertung bedeutet, dass mehr Leistung bei geringerem Temperaturanstieg abgeführt werden kann.

Als Beispiel:
Ein 40K / W-Kühlkörper erhöht die Temperatur für jedes Watt um 40 Grad Celsius (über der Umgebungstemperatur). Ein effizienterer Kühlkörper (in Bezug auf die Kühlleistung) ist ein Modell mit einer niedrigeren K / W-Leistung wie beispielsweise 20 K / W, da die Temperatur für jedes verbrauchte Watt nur um 20 Grad Celsius ansteigt.

Sie können ein Wärmeproblem auf die gleiche Weise lösen, wie Sie ein Problem mit dem Strom durch einen Widerstand lösen würden. Strom entspricht Wärme, Widerstand ist Wärmewiderstand und Spannung ist Temperatur.

Sie haben 2 W Wärmestrom durch eine Reihe von Wärmewiderständen: Rj-c (5 K / W), 1 K / W für den unvollständigen Kontakt zwischen dem Gehäuse und Ihrem Kühlkörper und den Kühlkörper-Luft (40 K / W). Die Summe beträgt 46K / W. Bei einem Wärmestrom von 2 W führt dies zu einem Temperaturgradienten von 98 K: Die Verbindungsstelle ist 98 K heißer als die Umgebungsluft.

Eine schwierige Frage bei solchen Berechnungen ist, wie niedrig Sie die Umgebungsluft garantieren können. Nehmen wir (maximal) 40C an. Dann beträgt die (maximale) Sperrschichttemperatur 40 + 98 = 138 ° C.

Der (Fairchild) LM7805 listet 125 ° C als maximale Betriebstemperatur unter den „absoluten Maxima“ auf. Beachten Sie, dass die absoluten Maxima im Prinzip NICHT für Konstruktionsberechnungen verwendet werden können, die Diagramme jedoch später Kurven bis zu 125 ° C aufweisen. Aus DIESEM Grund kann die Zahl 125 ° C verwendet werden.

125 <138, bei einer Umgebungstemperatur von 40 ° C und 2 A reicht Ihr Kühlkörper möglicherweise nicht aus. (Ich sage vielleicht, weil ich die schlimmsten Zahlen verwendet habe. Aber als Designer sollten Sie!)

Ich schlage vor, Sie finden einen Kühlkörper, der etwas größer ist und 20K / W anstrebt. Dadurch wird der Kühlkörper auch weniger heiß bis hart (aber immer noch viel zu heiß, um ihn bequem zu berühren! Berechnen Sie selbst, wie heiß er sein wird.).