Regulador de voltaje demasiado caliente para tocar [duplicar]

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Estoy trabajando en un proyecto de LED RGB. Estoy usando esto como fuente de alimentación: enlace Utiliza un LM317 que, de acuerdo con la hoja de datos, puede suministrar hasta 1.5A. Los LED que estoy usando son estos: enlace

Y la fuente de alimentación principal que estoy usando es una de 12v DC 2 AMP.

Aquí está el problema. Si tengo encendidas todas las partes rojas de los LED (tengo 8 LED), en un minuto aproximadamente, el regulador de voltaje está demasiado caliente para tocarlo y lo desconecté cuando comenzó a oler de forma extraña. Coloqué una moneda en la parte del disipador de calor del regulador de voltaje (No lo sé, pero aún estoy esperando algunos disipadores de calor adecuados que ordené que llegasen) y dentro de un minuto eso también estaba demasiado caliente como para tocarlo.

¿Cómo puede ser esto? Cada parte roja del LED usa 20 mA, por lo que multiplicado por 8, es decir, 160 mA. Entonces el circuito no está tomando demasiada corriente, ¿verdad? Estoy usando resistencias de 150 ohmios para cada LED.

¿Por qué se está calentando tanto y qué hago mal?

Gracias

(Además, si encendí todas las partes rojas, verdes y azules de los 8 LED, el regulador de voltaje se calienta)

(Acabo de leer sobre el uso de reguladores de "conmutación" ya que producen menos calor, ¿sería una mejor idea?)

    
pregunta Lloyd

4 respuestas

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Un regulador lineal disipa el calor proporcional a la cantidad de voltaje que debe caer y la cantidad de corriente que fluye a través de él.

Suministro de entrada = 12 voltios

Opción A:

Salida V out = 3.3 Volts
V f red = 2.1 Volts
Corriente = (V fuera - V f ) / R = 7.5 mA por LED = 60 mA en total
Potencia disipada por el regulador, P = (V entrada - V out ) x I = 522 mW

En este caso, el regulador lineal disipa más de la mitad de un vatio. Agregue los canales verde y azul, y la disipación tenderá a triplicar esa cifra.

Opción B:

Salida V fuera = 5 voltios
V f red = 2.1 Volts
Actual = (V out - V f ) / R  = 19.33 mA por LED = 154.67 mA en total
Potencia disipada por el regulador, P = (V entrada - V out ) x I = 1082.67 mW

En este caso, el regulador lineal disipa más de 1 vatio. 1 vatio es una cantidad sustancial de energía que se emite como calor. El regulador que se calienta demasiado para tocarlo no es inesperado en este caso. Agregar los canales verde y azul empeorará las cosas.

Recomendaciones:

  1. Use la fuente de alimentación de la placa de pruebas en el modo de 3.3 voltios hasta que tenga un buen disipador de calor conectado, incluso 7.5 mA por canal de LED debe proporcionar una cantidad razonable de iluminación de los LED.
  2. Cambie a un regulador de conmutación de CC / CC o regulador de palanca, estos consumen mucha menos energía que el calor.
respondido por el Anindo Ghosh
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Problema:
Alimenta el LM317 con 12 V y genera una salida de 5 V a 160 mA.
Entonces 12V - 5V = 7V @ 160 mA que el lm317 necesita disipar (calor).

P (vatio) = I * U
        = 0.160 A * 7V
        = 1.12 W de calor

La hoja de datos del LM317 dice:

La resistencia térmica, unión a la carcasa es de 5 ° C / W
La resistencia térmica, unión a ambiente es 80 ° C / W (sin disipador térmico)
por lo que la resistencia térmica total es: 85 ° C / W

El aumento de temperatura es: 1.12 W * 85 ° C / W = 95.2 ° C
Cuando la temperatura ambiente sea de 21 ° C, la temperatura de la caja será de 116.2 ° C. El LM317 tiene protección por lo que comienza a apagarse cuando se calienta.

Recomendaciones:

Realmente necesita un mejor disipador de calor O menor uso de corriente O una menor tensión de entrada O ...

    
respondido por el Spikee
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Sí, el LM317 puede manejar hasta 1.5A, pero al bajar 12V a 5V, ¡necesita deshacerse de 10.5 vatios de calor en el proceso! No hay forma de que pueda hacer esto sin un disipador de calor sustancial adjunto.

Incluso a los 160 mA que sus LEDs rojos están dibujando, el regulador se está disipando más de 1 vatio. Su temperatura aumentará hasta que la cantidad de calor que se transfiere al aire sea igual a la cantidad de calor que se genera. Si no hay mucha superficie sobre la que pueda suceder, la temperatura subirá rápidamente por encima de la clasificación máxima del dispositivo. La moneda agrega un poco de área (y un poco de masa térmica), pero no lo suficiente.

    
respondido por el Dave Tweed
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La corriente máxima citada que el LM317 puede suministrar requiere que usted proporcione una forma para que el chip elimine el calor que debe producir para "eliminar" la diferencia de voltaje. No dices cuál es el voltaje de salida del LM317, asumo 5V. Eso significa que cada LED de parte que enciendes causó que el LM317 disipara 0.02 * (12 - 5) = 0.14 vatios. Un paquete TO220 sin ningún disipador de calor adicional puede disipar ~ 1 W (¡pero se calentará!). Para 24 piezas de LED que es de 3,4 vatios. Eso requiere un disipador de calor decente para el LM317.

Un disipador de calor se puede calcular de manera muy similar a una resistencia. Desea disipar 4 vatios, por encima de una diferencia de temperatura de, digamos, 40 grados C. Por lo tanto, necesita un disipador térmico de (como máximo) 40 grados / 4 vatios = 10C / W. Eso no es muy grande.

No dio detalles sobre su circuito, pero otras opciones podrían ser

  • utilizando una fuente de alimentación que emita 9V en lugar de 12V, o incluso una que emita 5V

  • si usa controladores de colector abierto de estilo 2803: alimente los LEds directamente desde los 12V. Esto no reducirá la disipación de potencia total, pero la distribuirá entre todas las resistencias.

  • use un pequeño convertidor de conmutación para producir el 5V

(Eliminé la sugerencia de poner los LED de los mismos colores en serie, porque eso no es posible con los LED RGB, y Loyd parece querer controlar los LED de forma individual).

    
respondido por el Wouter van Ooijen

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