Dissipatore per LDO MIC39500-1.8BT

[Andrea454545]

Buongiorno
vorrei usare un regolatore LDO: MIC39500-1.8BT, per alimentare un modulo SDRAM. Deve dare una tensione di uscita a 1.8V e 5A (massimo) di corrente. In ingresso ho 12V.

In base alla valutazione della resistenza termica mi è venuto fuori che non serve il dissipatore. Mi sembra strano però perché la corrente è elevata. Prima di procedere volevo chiedervi conferma.

Direi che la potenza Pd sia (12V - 1,8V) * 5A = 51W.

La temperatura massima è 125°C, vorrei stare in sicurezza al 48% diciamo quindi 60°C.

Seguendo una formula che ho trovato su un vecchio manuale della National Instrument "Voltage Regulator Handbook" formula 5.2 sezione 5-1, mi verrebbe fuori che Ɵja (per 60°C) è 0,6°C/W, mentre Ɵja max (per 125°C) è 1,9°C/W; da questo risulterebbe che il dissipatore non è richiesto. Non sono sicuro di questo risultato e vorrei chiedervi conferma o capire l'eventuale errore nella valutazione.

Se volete riporto una immagine estratta dal manuale.

Ringrazio e resto in attesa di vostre indicazioni.

[stefanodelfiore]

Il dispositivo non può dissipare la potenza che tu richiedi, solamente tenendo conto della reistenza termica giunzione-contenitore che è di 2 °C/W avresti un salto termico di 102 °C. Devi tenere conto della temperatura ambiente, della resistenza termica contenitore-dissipatore e quella del dissipatore.
Diciamo che l'approccio al circuito non è corretto.

[Etemenanki]

Sul datasheet quei chip sono consigliato per ridurre da 3.3 a 2.5 e da 2.5 a 1.8, non certo da 12 ad 1.8 ... inoltre considera che senza dissipatore, un case in TO220 (inteso proprio come case, non quello specifico componente) puo dissipare in sicurezza circa 1W (scaldando comunque moltissimo), mentre il TO263 in SMD, se non e' saldato su un'adeguata area dissipante in rame, anche di meno.

Forse, se lo munisci di un'abbondante aletta di dissipazione molto ben accoppiata termicamente e di una ventolina adeguata, riesci ad usarlo, altrimenti te lo fumi via in pochi secondi (con 51W da dissipare in calore, non so neppure se la protezione termica riuscirebbe ad intervenire prima che si frigga)

[stefanodelfiore]

Etemenanki non c'è alcuna possibilità che funzioni anche mettendo tutti i dissipatori e le ventole che vuoi. Considerando una temperatura ambiente di 30 °C e solo il salto termico giunzione-case la temperatura di giunzione si porterebbe a 132 °C, la temperatura di giunzione massima del dispositivo è di 125°C.

[Andrea454545]

Grazie molto per le risposte. Diciamo allora componente non adeguato. Devo sostituirlo...
Il problema che 5A di corrente mi servono così come 1.8V.
Conoscete qualche LDO in grado di funzionare con questi vincoli? Altrimenti bisogna ricorrere ad uno switching ma richiede molti più componenti e rende il progetto molto più complesso (disturbi) volevo evitarlo.

Ma quale soluzione mi potreste suggerire?

Anche solo pensando uno stadio a monte che da 12V abbassi a 2.5V (con una corrente 5 - 10A), usando sempre il MIC39500 a valle per avere 1,8V, comunque dovrebbe reggere i 51W.

[Etemenanki]

... Considerando una temperatura ambiente di 30 °C e solo il salto termico giunzione-case ...

Giusto, c'e' anche quello da tenere in considerazione .

... Conoscete qualche LDO in grado di funzionare con questi vincoli? ...

Con 5A di corrente ed una differenza simile fra entrata ed uscita, non mi vengono in mente componenti non switching (anche se non ti serve affatto che sia un LDO).

In passato si mettevano diversi regolatori in cascata su una grossa alettona ben ventilata, quando serviva una grande differenza fra entrata ed uscita (non per gli 1.8V, che componenti che andavano a quelle tensioni ancora non c'erano), se ad esempio serviva ridurre i 24 V della potenza a 5V per la logica (e con i TTL gli Ampere si sprecavano), si faceva a gradini, tipo un regolatore da 24 a 20, uno da 20 a 15, uno da 15 a 10, uno da 10 a 5 ... su una macchina moooolto vecchia ho visto fare cosi per passare da 48 a 5, nove (dicasi nove) triplette di TO3 pilotate ognuna da un regolatore diverso, tutti in cascata, sull'aletta che copriva l'intera schedona del riduttore ci potevi cuocere le uova , oppure nei sistemi piu professionali un regolatore "primitivo" switching che riduceva a 8 o 9 volt e poi i regolatori lineari.

Attualmente nel campo degli switching ci sono componenti professionali che potrebbero reggere quelle correnti, o pilotare mosfet esterni che le reggano, e funzionanti a frequenze decisamente piu elevate dei 10 o 20 kHz di quelli primitivi (500KHz o anche 1MHz), quindi induttanze piu piccole e migliore possibilita' di filtraggio dei disturbi, anche se serve disegnare gli stampati tenendo conto di tali frequenze e delle problematiche che possono causare.

Ma lineari ? ... forse a riuscire a trovare ancora qualche LT1038MK in TO3 (originali, non copie o falsi cinesate, e non C o CK), saresti al limite ma potrebbe anche reggere, con un'abbondante dissipatore, ma sarebbe da provare, non ne sono sicuro, altri proprio non mi vengono in mente.

Anche solo pensando uno stadio a monte che da 12V abbassi a 2.5V (con una corrente 5 - 10A), usando sempre il MIC39500 a valle per avere 1,8V, comunque dovrebbe reggere i 51W.

Uno switching a monte che uscisse con circa 3V dissiperebbe molto meno.

[stefanopc]

Su piccole correnti < 0.5 A con caduta fino al 6-8 V si possono usare i regolatori lineari senza particolari accorgimenti
Con una caduta oltre 10 V e una corrente così elevata non ci sono dubbi è sicuramente conveniente utilizzare un convertitore switching.
A meno che ci siano esigenze particolari.
Se ne trovano anche di già fatti a prezzi modici.
Ciao

[Andrea454545]

Unendo i le due ultime risposte, cambio l'ingresso da 12V a 5V utilizzando un alimentatore esterno switching da 5A minimo e uscita 5V.

A questo punto recupero quello che avevo scelto (MIC39500 da1.8V). La potenza (Pd) sarebbe (5V - 1,8V)*5A = 16W. Per avere Tj 60°C con temperatura esterna 25°C, Ɵja sarebbe (60°C - 25°C)/16W = 2,18°C.
Supponendo contatto diretto case-dissipatore, dovrei dimensionare un dissipatore con Ɵda da 0.18°C (tendo conto che To-220 Ɵjc è 2°C/W) ?

Sarebbe ancora necessario metterlo il dissipatore in questa ipotesi?

[stefanodelfiore]

Il problema che un dissipatore con una resistenza termica di 0,18 °C/W non è cosa da poco.
La temperatura ambiente la devi considerare più alta a meno che l'ambiente non sia condizionato e la temperatura di giunzione la puoi tenere più alta però il tutto cambia poco.
Se vuoi fare una cosa fatta bene devi usare un alimentatore a commutazione.
L'uso di un regolatore lineare a bassa caduta ha senso quando la differenza di tensione tra ingresso e uscita è molto piccola intorno ai 500 mV.

[brabus]

Un DC/DC in questo caso è praticamente obbligatorio. Il discorso sul rumore di switching poteva essere valido negli anni '70; oggi un DC/DC ben dimensionato è più veloce e silenzioso di un lineare.

Vai su un bel buck sincrono, puoi tirare fuori facilmente un 97% di efficienza.