[_AlX_]

Hellau,


also die Situation ist folgende: Ich habe kürzlich meinen 1HE-Preamp fertiggestellt, bin soweit auch so sehr zufrieden mit allem. Läuft ansonsten super, rauscht kaum, klingt geil 
Die Heizungen der Röhren, 2x ECC83 und 1x ECC832, sowie 3x 33ma-Relais und eine 20mA-Led hängen dabei als Verbraucher hinter dem 12,6V Spannungsregler-Bausatz hier aus dem Shop, bei dem ja ein 7812er zum Einsatz kommt. Das ganze macht also knappe 600mA.

Jetzt lief die Geschichte die letzten Tage noch gut, aber heute ist hier eine Bullenhitze. Ich hatte trotzdem gerade den Preamp laufen, wobei es sich nun ergab, dass mir ganz offensichtlich die Heiz- bzw. Schaltspannung abgesoffen ist, da der thermische Überlastungsschutz des 7812 angesprungen ist. Nach kurzer Abkühlung funktioniert alles beim wieder Einschalten, bis es dann halt wieder zu warm wird.

Ich kann eigentlich den Spannungsregler leider nicht zur Kühlung einfach ans (geerdete) Chassis schrauben, da die Masse der Hilfsspannung anderweitig noch geschaltet wird in meinem Preamp. Daher habe ich einfach, ohne besser drüber nachzudenken, den 27 K/W-Aufsteckkühlkörper hier aus dem Shop für den Spannungsregler verwendet, der aber offensichtlich nicht ausreicht, wenn es mal was wärmer wird. Nun ist die Frage, was für einen anderen Kühlkörper sollte ich verwenden? Ist klar, je größer desto gut, aber der Platz ist ja auch begrenzt, gibt es daher sowas wie eine Regel im Sinne von "beim 78xx für soundsoviel W einen Kühlkörper mit soundsowenig K/W, damit konstanter Betrieb auch in hitziger Bühnenumgebung gewährleistet ist"?

Danke und Gruß,
Alex

[Schimanski]

Hej,

kannst Du schreiben, wie hoch die Eingangsspannung unter Last ist? Das ist für die Berechnung eines passenden Kühlkörpers wichtig.

Aber mal als Beispiel:
Der LM7812 hat einen Wärmeübergangswiderstand (vom Halbleiterkristall zur kühlenden Metallfläche außen) von 4K/W, der Kühlkörper hat 27K/W. Angenommen, im Preamp-Gehäuse werden 50°C erreicht, was im Sommer und neben anderen Wärmequellen durchaus auftreten kann. LM78XX werden bei 120°C Kristalltemperatur abgeschaltet, damit sie nicht kaputtgehen. Etwas Reserve schadet aber nicht.

Gesamtwärmewiderstand: Rt(Kühlkörper)+Rt(Kristall)=Rt(gesamt): 27K/W+4K/W=31K/W
Temperaturdifferenz zwischen "Innen" und Umgebung: 120°C-50°C=70°C
Maximal mögliche Verlustleistung: P(Verlust)=Temperaturdifferenz/Gesamtwärmewiderstand: P=70°C/31K/W=2,26W. Die Verlustleistung am Spannungsregler ist das Produkt aus der Differenz von Ein- und Ausgangsspannung und dem Strom: P(Verlust)=(U(Ein)-U(Aus))*I
Bei 600mA wäre folgende Spannungsdifferenz zwischen Ein- und Ausgangsspannung höchstens zulässig: 2,26W/0,6A=3,76V

Das ist aber schon hart an der Grenze, mich wundert auch nicht, warum der Regler abgeschaltet hat, selbst bei minimaler Differenzspannung, die zum Ausregeln gebraucht wird, ist die Verlustleitung zu hoch ohne Kühlkörper.

[Manfred]

Hallo Alex,

Du kannst den 7812 durchaus auf dem Chassis montieren. Dafür gibt es fertige Wärmeleitfolie und Isolationsbuchsen für das TO220 Gehäuse.
Die Folie kommt zwischen Gehäuse des ICs und dem Chassis. Die Isolationsbuchse wird von oben durch die Bohrung gesteckt,
So kann die Befestigungsschraube die Metallfahne des ICs nicht mehr berühren.
Von einer Kunststoffbefestigungsschraube ist abzuraten, da diese nicht die mechanische Festigkeit hat wie eine Metallschraube.

@Dirk
Es wäre vielleicht gut so ein Montageset zur Isolation im Shop zu den Spannungsregler mitbestellen zu können.

Gruß
Manfred

[_AlX_]

Hallo zusammen,

danke für die schnellen und vor allem guten Antworten! 

Also unter Last sieht der 7812 am Eingang ca. 17,6Vdc, und ist damit dann ja ordentlich drüber. Wenn ich das richtig verstanden habe, zählt die "künstliche" Spannungsanhebung um 0,6V durch die Diode in Flußrichtung Masse am Fuß des Spannungsreglers ja nicht mit (oder?), und wir haben hier eine Spannungsdifferenz von 5,6V zwischen Ein- und Ausgang. Das käme dann einer Verlustleistung von 5,6V*0,6A=3,36W gleich. Demnach dürfte also der Thermische Widerstand von Spannungsregler und Kühlkörper für einen Betrieb in 50°C Umgebung nicht höher sein als 70°C/3.36W=20,83K/W, und ich habe mit 21K/W-4K/W=17K/W meinen absoluten minimalwert für den Kühlkörper gefunden, ist das soweit korrekt?

Dann wollte ich noch fragen, wo ich die Angabe für diese 4K/W für den 7812 finden kann; In meinem Datenblatt steht unter "thermal resistance" einmal (j-c) mit 6,25°C/W und (j-a) 62,5°C/W. Ich vermute, dass diese etwas höheren 6,25°C/W der gesuchte Wert sind (also 6,25K/W), aber was bedeuten j-c und j-a?


An die Möglichkeit von elektrisch isolierendem Wärmeleitmaterial habe ich natürlich mal wieder nicht gedacht, das ist ja super! Ich glaube auch, beim R mit Isolierbuchse und Isolier/Glimmerscheibe für TO220 die entsprechenden Centartikel gefunden zu haben. Ich denke, ich werde mir nun bis zur nächsten R-Bestellung mit einem quadratischen Aluminiumrohr als Kühlkörper behelfen, und dann einfach mal entsprechend berechnete Kühlkörper als auch das Isoliermaterial ordern, und gucken, was im Endeffekt besser funktioniert. Wie ist denn, im Hinblick auf die Kühlung, die auf das blanke Bodenblech aus Stahl (mit dem Isoliermaterial) befestigte Montage des Spannungsreglers zu bewerten, im Vergleich zur "schwebenden" Montage mit einem Kühlkörper, gerade wenn man überlegt, dass irgendwann die ein oder andere Röhrenendstufe mit entsprechender Abwärme direkt unter den Preamp gestellt wird?


Danke und Gruß,
Alex

[Manfred]

Hallo Alex,

bei der Glimmerscheibe brauchts Du noch Wärmeleitpaste auf beiden Seiten, bei der Wärmeleitfolie dagegen nicht, die klebrige Schmiererei entfällt.
Auch kann man, je nach Platz, einen runden oder viereckigen Auschnitt in das Chassis machen, einen Kühlkörper fest von außen montieren,
auf diesen Kühlkörper dann von innen den Spannungsregler. Der Kühlkörper kann dann auch z.B eine Stück U-Profil aus Aluminium sein.

Gruß
Manfred

[Schimanski]

Hallo,

Dann wollte ich noch fragen, wo ich die Angabe für diese 4K/W für den 7812 finden kann; In meinem Datenblatt steht unter "thermal resistance" einmal (j-c) mit 6,25°C/W und (j-a) 62,5°C/W. Ich vermute, dass diese etwas höheren 6,25°C/W der gesuchte Wert sind (also 6,25K/W), aber was bedeuten j-c und j-a?

"A" steht für air - das ist der Wärmewiderstand von der Metallfahne zur Umgebungsluft. "C" steht für case und meint den Wärmewiderstand der Kühlfahne. "J" ist junction und bezeichnet den eigentlichen Halbleiter bzw. dessen Sperrschicht - (J-A) bezeichnet also den Wärmeübergangswiderstand vom Halbleiter zur Umgebungsluft. Ich habe gestern das erstbeste Datenblatt von SGS Thomson genommen, je nach Hersteller variieren die Werte natürlich bzw. es werden andere Werte angegeben, z.B. (J-C) und (C-A).
Wenn man einen Kühlkörper ohne Isolierscheibe(!) benutzt, kann man näherungsweise von einem Widerstand von 0 ausgehen, die übrigen Wärmewiderstände werden einfach addiert. Mit Scheibe erhöht sich der Widerstand geringfügig um vielleicht 1K/W (Datenblatt!).

Man sollte außerdem beachten, dass bei Montage am Gehäuse die Stelle unangenehm warm werden kann. Gewisse Reserven sind in Hinblick auf lange Lebensdauer und Betriebssicherheit sinnvoll!

[_AlX_]

Hi,

ich habe vorhin das ca. 70*20*2mm starke Alurohr als Wärmetauscher installiert (inkl. etwas Wärmeleitpaste am 7812), und den Ausfalleffekt bisher nicht mehr reproduzieren können. Allerdings ist es heute auch bei weitem nicht so warm wie gestern. Ich würde ja versuchen, eine entsprechende Umgebung wiederherzustellen, aber ich hab keine Netzsteckdose im Backofen  . Jedenfalls danke ich euch schonmal für die Hilfe. Für die "Serienreife" sollte es so ein Kauf-Kühlkörper mit 2,7K/W ja eigentlich reichlich tun, den Berechnungen nach, da hat man evtl. dann auch ne bessere Chance, dass die Abwärme der Röhrenendstufe eine Racketage weiter unten den Kühler vom 7812 dann nicht extra "aufwärmt" falls er "direkt" am Chassis wäre, obwohl natürlich damit auch die Umgebung im ganzen Rackkasten aufgeheizt würde. Ich werde trotzdem beide Methoden demnächst berücksichtigen und mal gucken, welche letztendlich am elegantesten ist.

Danke und Gruß,
Alex

[Manfred]

Hallo,

wenn die Verlustleistung bekannt ist gibt es hier ein Onlinerechner für die Kühlkörperdimensionierung:
http://stegem.de/Elektronik/Kuehlkoerper/kuehl.html

Gruß
Manfred