12V nach 5V, Wärmeproblem, Hilfe!

G

Guido Fischer

Guest
Hallo NG,

ich hab ein Problem das mir schlaflose Nächte bereitet. Gegeben ist:

- ein geschlossene Gerät (dicht!)
- ein LM2940 mit Kühlkörper

das ganze muß nun mit 12V versorgt werden und wird natürlich zu heiß weil
die Wärme nicht nach aussen abgeführt werden kann. Wir haben schon versucht
das ganze mit einem LM3485 Schaltregler zu entschärfen, haben dann aber das
Problem, dass das Gerät einen Empfänger beinhaltet, der durch die
Schaltfrequenz erheblich gestört wird. Andere Schaltregler sind kaum
möglich, da dieser bereits bei 6V laufen muß.

Ich versuche mich gerade verzweifelt dagegen zu währen, dass das Gerät ohne
Rücksicht auf Verluste nun einfach mit einem 12V Netzteil ausgeliefert wird
und mir gehen die Ideen aus das Problem in den Griff zu kriegen.

Das Gehäuse kann nicht mehr geändert werden, das Layout in Grenzen schon.
Ich würde mich über jeden Tip sehr freuen, würde ggf. auch kostenpflichtige
Ingeneursleistungen in Anspruch nehmen.

Gruß, Guido
 
Guido Fischer schrieb:

Hallo NG,

ich hab ein Problem das mir schlaflose Nächte bereitet. Gegeben ist:

- ein geschlossene Gerät (dicht!)
- ein LM2940 mit Kühlkörper

das ganze muß nun mit 12V versorgt werden und wird natürlich zu heiß weil
die Wärme nicht nach aussen abgeführt werden kann. Wir haben schon versucht
das ganze mit einem LM3485 Schaltregler zu entschärfen, haben dann aber das
Problem, dass das Gerät einen Empfänger beinhaltet, der durch die
Schaltfrequenz erheblich gestört wird. Andere Schaltregler sind kaum
möglich, da dieser bereits bei 6V laufen muß.

Ich versuche mich gerade verzweifelt dagegen zu währen, dass das Gerät ohne
Rücksicht auf Verluste nun einfach mit einem 12V Netzteil ausgeliefert wird
und mir gehen die Ideen aus das Problem in den Griff zu kriegen.

Das Gehäuse kann nicht mehr geändert werden, das Layout in Grenzen schon.
Ich würde mich über jeden Tip sehr freuen, würde ggf. auch kostenpflichtige
Ingeneursleistungen in Anspruch nehmen.

Gruß, Guido
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Vom Welcher Leistung (Strom) ist die Rede?
Warum kann die Wärme nicht nach aussen abgeführt werden?
Variante 1 Heatpipe einsetzen
Variante 2 DC-DC Wandler als Fertigbaustein testen. Sind fertig im
Metallgehäuse aufgebaut und unterschiedliche Hersteller haben
unterschidliche Schaltfrequenzen die event. nicht stören - Filter
nachrüsten auf der 5V Seite
Variante 3 Stromverbrauch auf der 5 Volt Seite senken
 
"Gonzo" <viktor93@gmx.at> schrieb im Newsbeitrag
news:1134499405.882640.121480@z14g2000cwz.googlegroups.com...

Vom Welcher Leistung (Strom) ist die Rede?
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max. 420mA

Warum kann die Wärme nicht nach aussen abgeführt werden?
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Weil das Gehäuse geschlossen und nicht verändert werden kann.

Variante 1 Heatpipe einsetzen
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Nicht möglich ohne die Form zu ändern.

Variante 2 DC-DC Wandler als Fertigbaustein testen. Sind fertig im
Metallgehäuse aufgebaut und unterschiedliche Hersteller haben
unterschidliche Schaltfrequenzen die event. nicht stören - Filter
nachrüsten auf der 5V Seite
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Haben wir bereits mit einer eigenen Schaltung versucht. LM3485 inkl. Filter
auf eine Miniplatine die vollkommen im Weißblech eingeschlossen wurde und
den LM2940 ersetzen sollte. Resultat: kein Empfang mehr möglich.
Messversuche mit einem auf VCC eingekoppelten Signal von einigen Hz bis hin
zu 10MHz ergab lediglich eine extreme Anfälligkeit des enthaltenen
Empfängers.

Variante 3 Stromverbrauch auf der 5 Volt Seite senken
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nicht möglich.

Gruß, Guido
 
"Guido Fischer" <gfischer@ispf.de> schrieb im Newsbeitrag
news:dnn69h$6lk$01$1@news.t-online.com...
max. 420mA
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Nun, das Gehaeuse muss bei jedem Linearreglerkonzept maximal 5 Watt an
die Umgebung abfuehren, und bei 85% effektivem Schaltregler immer noch
maximal 2.5 Watt.
Wenn das Gehaeuse aussen bei 2,5 Watt um 10K waermer wird, wird es
bei 5 Watt eben um 20K waermer. Diese 10K mehr koennen die Elektronik
nicht stoeren.
Wo ist also euer Problem?
--
Manfred Winterhoff, reply-to invalid, use mawin at gmx dot net
homepage: http://www.geocities.com/mwinterhoff/
de.sci.electronics FAQ: http://dse-faq.elektronik-kompendium.de/
Read 'Art of Electronics' Horowitz/Hill before you ask.
Lese 'Hohe Schule der Elektronik 1+2' bevor du fragst.
 
Hallo,

Guido Fischer <gfischer@ispf.de> wrote:
Hallo NG,

Ich versuche mich gerade verzweifelt dagegen zu währen, dass das Gerät ohne
Rücksicht auf Verluste nun einfach mit einem 12V Netzteil ausgeliefert wird
und mir gehen die Ideen aus das Problem in den Griff zu kriegen.
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Nimm eine sehr hohe Schaltfrequenz. Da kannst du kleine, magnetisch
geschwirmte Spulen verwenden. Weiterhin lassen sich 2MHz viel leichter
filtern als 50kHz.
Dann gibt es auch Schaltregler wo du dI/dt einstellen kannst. Die sind
dann zwar im Wirkungsgrad etwas schlechter, machen aber noch weniger
Störungen.
Wie wäre es z.B. mit dem LTC3445?
Das Gehäuse ist zwar absolut ekelig aber wenn du reflow löten kannst
sollte das nicht so problematisch sein.

Tschüss
Martin L.
 
- ein geschlossene Gerät (dicht!)
Aus was ist das Gehäuse ?
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Wenn es z.B. aus Blech ist, kann man über Metalllasche
den Spannungsregler thermisch ankoppeln und es als Kühlkörper
verwenden.

Was ist die maximal erlaubte Innentemperatur ?
Hängt etwas mit Umgebungsbedingungen ab: wenn das Gerät
im Freien betrieben wird und auch per Sonnenschein auf
40´C schon ohne elektrische Verlustleistung kommt, ist
natürlich wenig Spielraum.

MfG JRD
 
Hallo,

Guido Fischer <gfischer@ispf.de> wrote:

Ich versuche mich gerade verzweifelt dagegen zu währen, dass das Gerät ohne
Rücksicht auf Verluste nun einfach mit einem 12V Netzteil ausgeliefert wird
und mir gehen die Ideen aus das Problem in den Griff zu kriegen.
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Eine hohe Schaltfrequenz (1.5MHz) lässt sich viel leichter filtern
als 50kHz. Ausserdem kann man Spulen mit magnetischer Schirmung verwenden.
Dann gibt es auch noch low noise Schaltregler, aber nicht mit Frequenzen
im MHz Bereich, eher so um die 400kHz. Die haben dann ein einstellbares
dI/dt. Das senkt den Wirkungsgrad etwas, ist aber bei dir u.U. besser
als gar nichts.
Gute Kondensatoren sind hoffentlich selbstverständlich. Man kann
anstatt Elektrotyt (oder zusätzlich) auch Keramik verwenden die es
schon im uF Bereich gibt. (Mit sehr kleinem ESR)

Tschüss
Martin L.
 
Aus was ist das Gehäuse ?
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Plastik

Wenn es z.B. aus Blech ist, kann man über Metalllasche
den Spannungsregler thermisch ankoppeln und es als Kühlkörper
verwenden.
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Ich habe schon Überlegungen angestellt dem Gehäuse was zu verpassen um die
Wärme nach aussen abzuführen. Geht aber nicht. Einzig und allein eine
Teleskopantenne und ein Lautsprechergitter sind die einzigen wärmeleitenden
Elemente an diesem Gerät. Das lautsprechergitter würde zumindest bei HipHop,
Tecno oder House Hörern für genügend Wind sorgen :)

Was ist die maximal erlaubte Innentemperatur ?
Hängt etwas mit Umgebungsbedingungen ab: wenn das Gerät
im Freien betrieben wird und auch per Sonnenschein auf
40´C schon ohne elektrische Verlustleistung kommt, ist
natürlich wenig Spielraum.
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Und wie es eben im Leben ist... es ist natürlich ein Gerät das im Freien
betrieben wird. Deswegen auch dicht / Spritzwassergeschützt.

Gruß, Guido
 
Guido Fischer schrieb:

Problem, dass das Gerät einen Empfänger beinhaltet,
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Welcher Frequenzbereich? Welche Zwischenfrequenz/-en?


Gruß Dieter
 
Problem, dass das Gerät einen Empfänger beinhaltet,

Welcher Frequenzbereich? Welche Zwischenfrequenz/-en?
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87.5 MHz - 108.7 MHz, 174 MHz - 240 MHz und 1452 MHz - 1492 MHz
ZF = 850 KHz, 1 MHZ oder 2.048 MHz

Gruß, Guido
 
Guido Fischer schrieb:

ZF = 850 KHz, 1 MHZ oder 2.048 MHz
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Und da habt ihr ernsthaft gehofft mit einem LM3485 hinzukommen? Der
bläst euch mit Wucht die ZF zu. Nehmt einen SR auf niedrigerer Frequenz
und baut den ordentlich auf, dann klappt das schon.


Gruß Dieter
 
Guido Fischer wrote:
Hallo NG,

ich hab ein Problem das mir schlaflose Nächte bereitet. Gegeben ist:

- ein geschlossene Gerät (dicht!)
- ein LM2940 mit Kühlkörper

das ganze muß nun mit 12V versorgt werden und wird natürlich zu heiß weil
die Wärme nicht nach aussen abgeführt werden kann. Wir haben schon versucht
das ganze mit einem LM3485 Schaltregler zu entschärfen, haben dann aber das
Problem, dass das Gerät einen Empfänger beinhaltet, der durch die
Schaltfrequenz erheblich gestört wird. Andere Schaltregler sind kaum
möglich, da dieser bereits bei 6V laufen muß.

Ich versuche mich gerade verzweifelt dagegen zu währen, dass das Gerät ohne
Rücksicht auf Verluste nun einfach mit einem 12V Netzteil ausgeliefert wird
und mir gehen die Ideen aus das Problem in den Griff zu kriegen.

Das Gehäuse kann nicht mehr geändert werden, das Layout in Grenzen schon.
Ich würde mich über jeden Tip sehr freuen, würde ggf. auch kostenpflichtige
Ingeneursleistungen in Anspruch nehmen.

Gruß, Guido


I hope you understand english. For problems like yours we used
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a Power Trend product. Power Trend has been sold to TI.
They made a device ??7805 which was a switching regulator a bit larger
than a TO220 in a 1A form, hardly any heat output. We used it to replace
a 7805 with heatsink because it got to hot. I can not find the TI part
nbr now, but ask your TI disti.
rw
 
ZF = 850 KHz, 1 MHZ oder 2.048 MHz

Und da habt ihr ernsthaft gehofft mit einem LM3485 hinzukommen? Der
bläst euch mit Wucht die ZF zu. Nehmt einen SR auf niedrigerer Frequenz
und baut den ordentlich auf, dann klappt das schon.
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[verteidigung on] der Schaltregler war nicht meine Idee :) [verteidigung
off]

Wäre es unverschämt um einen Vorschlag zu bitten? Ich selbst hab bisher
nicht wirklich viel mit Schaltreglern zu tun gehabt, würde aber gern diese
Woche noch einen aufbauen um einen Test zu fahren.

Gruß, Guido
 
Eine hohe Schaltfrequenz (1.5MHz) lässt sich viel leichter filtern
als 50kHz. Ausserdem kann man Spulen mit magnetischer Schirmung verwenden.
Dann gibt es auch noch low noise Schaltregler, aber nicht mit Frequenzen
im MHz Bereich, eher so um die 400kHz. Die haben dann ein einstellbares
dI/dt. Das senkt den Wirkungsgrad etwas, ist aber bei dir u.U. besser
als gar nichts.
Gute Kondensatoren sind hoffentlich selbstverständlich. Man kann
anstatt Elektrotyt (oder zusätzlich) auch Keramik verwenden die es
schon im uF Bereich gibt. (Mit sehr kleinem ESR)
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Passende Kondensatoren mit entsprechendem ESR wurden zum verwendeten
Schaltregler bestellt, selbstverständlich. Hohe Frequenzen sind eigentlich
Tabu (siehe Beitrag weiter unten)

Gruß, Guido
 
Dear Ryan

I hope you understand english.
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of course :)

For problems like yours we used
a Power Trend product. Power Trend has been sold to TI.
They made a device ??7805 which was a switching regulator a bit larger
than a TO220 in a 1A form, hardly any heat output.
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I think you talk about this device
http://focus.ti.com/lit/ds/symlink/78ht205.pdf

Thanks for your suggestion, but this part needs a minimum input Voltage of
7V. Our device is battery powered and must work at minimum voltage of >=6V,
better >=5.5V.

Best Regards

Guido
 
Nun, das Gehaeuse muss bei jedem Linearreglerkonzept maximal 5 Watt an
die Umgebung abfuehren, und bei 85% effektivem Schaltregler immer noch
maximal 2.5 Watt.
Wenn das Gehaeuse aussen bei 2,5 Watt um 10K waermer wird, wird es
bei 5 Watt eben um 20K waermer. Diese 10K mehr koennen die Elektronik
nicht stoeren.
Wo ist also euer Problem?
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Unser Chef würde Dir jetzt 'ne Gehalterhöhung vorschlagen :)

Das Problem ist die Stauwärme. Die beträgt nach 10 Minuten 65°C im inneren
(Aussentemp. 22°C), und steigt weiter auf über 70°C. Stell ich das Ding
jetzt im Sommer noch auf die sonnenverwöhnte Wiese ist schluß mit lustig
denke ich.

Gruß, Guido
 
Guido Fischer <gfischer@ispf.de> wrote:

Passende Kondensatoren mit entsprechendem ESR wurden zum verwendeten
Schaltregler bestellt, selbstverständlich. Hohe Frequenzen sind eigentlich
Tabu (siehe Beitrag weiter unten)
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Also ich habe dort von einer ZF von 850 KHz, 1 MHZ oder 2.048 MHz
gelesen. Wobei unklar bleibt ob man jetzt eine ZF aussucht oder es
alles 3 ZFs sind welche zum Einsatz kommen.
Aber auch Schaltregler mit geringeren Schaltfrequenzen haben einen
hohen Anteil an Harmonischen. Und die Filter werden nicht
klein werden und u.U. bei hochfrequenten Anteilen gar nicht
mehr wirken. (Resonanz/Kapazität der Spulen)
Hingegen hast du bei 1.5MHz Schaltfrequenz bei 850 und 1000 kHz
keine Spektralanteile.

Tschüss
Martin L.







> Gruß, Guido
 
Guido Fischer schrieb:

Wäre es unverschämt um einen Vorschlag zu bitten? Ich selbst hab bisher
nicht wirklich viel mit Schaltreglern zu tun gehabt, würde aber gern diese
Woche noch einen aufbauen um einen Test zu fahren.
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Wie groß darfs denn werden? Was darfs denn kosten? Welche Stückzahlen
werden erwartet?


Gruß Dieter

P.S.: Manfreds Einwand schon beachtet?
 
Martin Laabs schrieb:

Hingegen hast du bei 1.5MHz Schaltfrequenz bei 850 und 1000 kHz
keine Spektralanteile.
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Stimmt zwar, aber dann wirds im wohl die HF zumüllen. Aus eigener
Erfahrung: entweder den SR *sau*gut einpacken oder niedrige Frequenz
nehmen. Gleichzeitig den Empfänger unter die Lupe nehmen und
einstrahlfester machen.


Gruß Dieter
 
Hallo Guido,

Guido Fischer wrote:

ZF = 850 KHz, 1 MHZ oder 2.048 MHz

Und da habt ihr ernsthaft gehofft mit einem LM3485 hinzukommen? Der
bläst euch mit Wucht die ZF zu. Nehmt einen SR auf niedrigerer Frequenz
und baut den ordentlich auf, dann klappt das schon.


[verteidigung on] der Schaltregler war nicht meine Idee :) [verteidigung
off]

Wäre es unverschämt um einen Vorschlag zu bitten? Ich selbst hab bisher
nicht wirklich viel mit Schaltreglern zu tun gehabt, würde aber gern diese
Woche noch einen aufbauen um einen Test zu fahren.
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wie wäre es mit Dithering des Schaltreglers? Wenn mich nicht alles
täuscht, wird das so in Autoradios gemacht, die mit digitaler D-Endstufe
arbeiten (oder war es E?). In Rechnern ist das auch üblich und nennt
sich bei meinem hier (ASUS) Spread Spectrum. Die Schaltfrequenz wird
dabei frequenzmoduliert, sodaß die Störungen verteilt werden. Sie
verschwinden dann zwar nicht, es wird aber nur das Grundrauschen erhöht.

Falls Du einen Funktionsgenerator mit FM-Modulation hast, würde ich den
mit Rauschen (irgendein Verstärker mit kurzgeschlossenem Eingang erstmal
oder so) modulieren und zwar mit möglichst großem Frequenzhub und damit
den Oszillator des Schaltreglers ersetzen. Falls dann die Störungen weg
sind, kannst Du Dir überlegen wie Du sowas in das Gehäuse noch reinkriegst.

mfg. Winfried
 
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