Dimensionare il dissipatore di calore per un LM338

[Fire91]

Ciao ragazzi, scrivo questa discussione perché sto cercando di comprendere i criteri di dimensionamento corretti per l'aletta di raffreddamento di un componente elettronico, con riferimento ad LM338 con package TO-220. Facendo un po' di ricerche ho formulato un ragionamento che credo di aver sbagliato, visto il risultato stranissimo. Considerando che la resistenza termica totale tra giunzione e ambiente è ho calcolato dapprima la applicando la formula , dove , sono rispettivamente la temperatura di giunzione e la temperatura ambiente, invece la potenza dissipata da LM338 è pari a . A questo punto ho calcolato ottenendo un valore di circa °C/W, successivamente ho ricavato la resistenza tra dissipatore e ambiente con la formula iniziale ottenendo lo strano risultato °C/W con presa dal datasheet e °C/W il contributo della mica più la resistenza che offre il contenitore plastico. Tuttavia questo valore negativo mi sembra al quanto inverosimile, com'è il procedimento corretto per dimensionare un dissipatore?

[richiurci]

ma non è inverosimile, è corretto ma non realizzabile

Semplicemente ... senza rivedere i tuoi conti che do per giusti... per dissipare 53W (un'enormità su quel package) ti servirebbero 1,27°C/W...peccato che già la resistenza termica tra giunzione e case sia maggiore di 1,27...

Puoi ragionare al contrario... hai R tra giunzione ecase, quella tra case e dissipatore puoi trascurarla se usi grasso conduttivo, i dissipatori per quei package viaggiano intorno ai 5-8 °C/W... ne scegli uno, ti calcoli la R totale e ricavi la potenza massima che puoi dissipare, ben minore di 53W...

Diciamo che è dura andare sopra i 4-5W...

[TITAN]

be , con una aletta sovradimensionata , usando grasso termico , magari utilizzando un piccolo dissipatore anche anteriormente sulla vite di fissaggio , dimenticando i vari isolatori di mica o siliconici , eventualmente tramite piccola ventolina forzare il raffreddamento si dovrebbe anche arrivare intorno ai 10-12 W e forse anche più.certo che se si puo anche abbassare al limite la tensione di ingresso tanto meglio.

[Fire91]

Avevo la mezza idea che fosse corretto, almeno teoricamente, ma studiandomi questo problema solo da pochi giorni per la prima volta credevo avessi fatto un errore. In pratica in quelle condizioni il componente dovrebbe stare nel freezer . Ho fatto il procedimento a ritroso che mi hai spiegato tu, e considerando una Rjc = 4 °C/W con il dissipatore che vedi a fine messaggio da 7 °C/W mi sono ricavato la Rja trascurando la resistenza tra case e dissipatore. Allora mi è uscito Rja = Rjc + Rda = 4 + 7 = 11 °C/W . Da questo valore mi è possibile dissipare massimo Pd = (Tj - Ta)/Rja = (125 - 50)/11 = 6.8 W. Che mi risulta una corrente massima di I = Pd/(Vin - Vout) = 0.5 A circa, in pratica quando il regolatore fornisce la sua minima tensione da 1.25 V. Al massimo della tensione, con analogo procedimento, ottengo una corrente massima I = Pd/(Vin - Voutmax) = 6.8/(13 - 11) = 3.4 A ipotizzando una tensione massima di uscita di 11 V a meno della caduta di tensione sul regolatore. E' corretto questo calcolo? Pian piano sto cominciando a comprendere che al di sopra di 2-3 A, quando permesso, è consigliabile sfruttare gli alimentatori switching. Ma su quelli ancora non ho competenze, se non una scarsa conoscenza a livello teorico sul funzionamento base. Faccio parte della formula SAE universitaria e dobbiamo progettare lo stadio di alimentazione per i circuiti vari presenti nella vettura. Si è stimato approssimativamente che il carico richiede circa 3 A di corrente (un carico complessivo di più circuiti separati). Sono 4 regolatori LM338 che devono fornire ciascuno 5V, 3.3V, 9V ed uno a tensione variabile. Ma ora soffermiamoci solo sulle prime tre linee, visto che 3.4 A dovrebbero essere sufficienti, mi domando se sia più conveniente regolarli tutti e tre a 11 V in modo da avere una bassa tensione di dropout e poter erogare una corrente maggiore, successivamente per queste tensione utilizzare un regolatore di bassa potenza per i singoli circuiti. E' fattibile? Sempre ammesso che non abbia sparato qualche cavolata al principio .

PS: purtroppo abbassa la tensione di ingresso mi è problematico, provenendo da una batteria. Sarei costretto ad usare un partitore di tensione e far dissipare troppa potenza sulle resistenze no?

link dissipatore: http://it.rs-online.com/web/p/products/ ... Alcd8P8HAQ

[TITAN]

sinceramente un partitore non è una buona idea, piuttosto (anche se non è una soluzione elegante) due o tre diodi tolgono un po di potenza da dissipare sul regolatore.
ad ogni modo l'uso del grasso termico dimezza esattamente la resistenza termica.

[Fire91]

Eh, non molto considerando che in gara i giudici valutano tutto. Usare dei regolatori subordinati a valle come ho scritto prima che ne pensi?

[TITAN]

non ho capito se vuoi alimentare i relativi 338 a 11 V tramite altri regolatori a valle.
se cosi è un altro modo forse più elegante dei diodi per ottenere lo stesso effetto.
e utilizzare un regolatore più performante ? ce anche un 338K da 10 A pero in TO3.

dimenticavo : nelle vetture la temperatura ambiente è molto elevata e non ho visto se ne hai tenuto conto.

[richiurci]

comunque regoli (lineari, resistenze o diodi) devi dissipare in calore tutta la dV x I in eccesso..

Quindi non ha senso..anche perché i regolatori "piccoli" sono ancora meno gestibili in quanto a potenza dissipata.

Se vuoi vedere un esempio di calcolo, leggi questo
http://www.electroyou.it/richiurci/wiki ... o-lifeypo4

e poi il link al 3d sullo "scariccatore"....

[Fire91]

Ciao ragazzi, si è vero, ci ho riflettuto subito dopo dell'insensatezza della cosa! Il giorno dopo ho rivalutato l'idea di utilizzare un alimentatore switching, dato che bisogna alimentare solo circuiti digitali si potrebbe implementarlo no? Ho pensato agli LM2576. Nel datasheet ci sono degli schemi per le tensioni fisse ed uno per tensione variabile, sono affidabili o sono giusto elementari per spiegarne il funzionamento? Mi riferisco ai due schemi che vedete in allegato, il nostro fornitore ha solo quello da 5V e quello per tensioni variabili, quindi ho pensato che posso usare quest'ultimo per fornire le linee da 9V e 3.3V.
Inoltre, considerando che non sono circuiti in frequenza, poiché la parte in frequenza sta dentro l'integrato, si realizzare con PCB comuni e con le tecniche non industriali? Ad esempio trasferimento termico o fotoincisione con bromografo. Mi pongo quest'ultimo quesito poiché un mio amico ha detto di fare molta attenzione con l'effetto induttivo che possano creare le piste attorno il circuito integrato, questi effetti possono incidere in maniera così rilevante sul solenoide utilizzato per il suo PCB? Non conosco sinceramente con esatezza l'effetto induttivo che provoca una pista e quindi non so se possa in qualche modo interferire con il solenoide.

[richiurci]

beh un conto è usare un lineare, un altro un alimentatore switching.

Niente di impossibile ma ci sono tantissime considerazioni da fare...leggiti un po' di 3d, ci sono anche vari articoli a riguardo, oltre ovviamente data sheet.

Non è banale, e metallizzazioni di massa, lunghezze delle piste ecc vanno ben dimensionate e progettate per evitare malfunzionamenti, specie con correnti elevate (ma non è il tuo caso).