Kühlkörperberechnung Leistungswiderstand, Z-Diode

[elci (Gast)]

Ich habe zwei Fragen;

1)
ich möchte für einen 50W Leistungswiderstand in TO-220 Gehäuse einen 
Kühlkörper dimensionieren. Im Datenblatt wurde als thermischer 
Widerstand 2,6°C/W angegeben. Das ist die einzige Angabe. Wie ist es bei 
den Widerständen, kann ich davon ausgehen, dass 1W Verlusteistung die 
Gehäuse um 2,6°C gegenüber Raumtemperatur erwärmt? Also bei 50W 
Verlustleistung und einer Umgebungstempertur von 25°C ergibt eine 
Erwärmung von 155°C.

Oder rechnet man da den erforderlichen Kühlkörper wie bei den Dioden und 
Transistoren;
((Tj-Tu)/Pv)-(2,6°C/W) ?


2) Was passiert wenn in einer Schaltung der minimale Zenerstrom 
unterschritten wird? Zerstörung oder unstabilisierte Z-Spannung?

[Falk B. (falk)]

@ elci (Gast)

>ich möchte für einen 50W Leistungswiderstand in TO-220 Gehäuse

SEHR sportlich!

>einen
>Kühlkörper dimensionieren. Im Datenblatt wurde als thermischer
>Widerstand 2,6°C/W angegeben.

Ganz schön viel.

> Das ist die einzige Angabe. Wie ist es bei
>den Widerständen, kann ich davon ausgehen, dass 1W Verlusteistung die
>Gehäuse um 2,6°C gegenüber Raumtemperatur erwärmt?

Ja, siehe Kühlkörper.

> Also bei 50W
>Verlustleistung und einer Umgebungstempertur von 25°C ergibt eine
>Erwärmung von 155°C.

Ja. Das heißt aber, dass dein Kühlkörper NULL K/W Wärmewiderstand haben 
müsste! Wie realistisch ist das?

>Oder rechnet man da den erforderlichen Kühlkörper wie bei den Dioden und
>Transistoren;

((Tj-Tu)/Pv)-(2,6°C/W) ?

Ja.

>2) Was passiert wenn in einer Schaltung der minimale Zenerstrom
>unterschritten wird? Zerstörung

Eher nicht.

>oder unstabilisierte Z-Spannung?

Ja.

[elci (Gast)]

>
> Ja. Das heißt aber, dass dein Kühlkörper NULL K/W Wärmewiderstand haben
> müsste! Wie realistisch ist das?
>
>>Oder rechnet man da den erforderlichen Kühlkörper wie bei den Dioden und
>>Transistoren;
>
> ((Tj-Tu)/Pv)-(2,6°C/W) ?
>
> Ja.
>
>>2) Was passiert wenn in einer Schaltung der minimale Zenerstrom
>>unterschritten wird? Zerstörung
>
> Eher nicht.
>
>>oder unstabilisierte Z-Spannung?
>
> Ja.

50W ist worst-case Fall und wird natürlich niemals vorkommen. Für 6W 
Verlustleistung und Tu=25°C müsste ein Kühlkörper mit 20°C/W ausreichen.
Außerdem 6W Verlustleistung erwärmt die Gehäuse auf 40°C (ohne 
Kühlkörper).

Sind meine Berechungen und Überlegungen soweit richtig?

[Georg (Gast)]

elci schrieb:
> Im Datenblatt wurde als thermischer
> Widerstand 2,6°C/W angegeben

Du musst den Wärmewiderstand vom Widerstand und vom Kühlkörper 
zusammenzählen - das heisst wohl, dass du die 50 W nicht erreichst, weil 
die 2,6 C/W des Widerstands schon so hoch sind, dass der Kühlkörper 
unrealistisch gut kühlen müsste. Ich würde 2 Widerstände verwenden, dann 
hast du effektiv 1,3 C/W, oder einen anderen Widerstand (fällt mir aber 
keiner ein).

Georg

[MaWin (Gast)]

elci schrieb:
> Im Datenblatt wurde als thermischer
> Widerstand 2,6°C/W angegeben. Das ist die einzige Angabe.

Es muss noch eine Maximaltemperatur dazu.

Leider sind die TO220 meist mit Epoxy umhüllt, also liegt die 
Maximaltemperatur bei schlaffen 150 GradC, im Gegensatz zu den 300 GradC 
eines ordentlichen Widerstandes.

Wenn es der ist
http://www.produktinfo.conrad.com/datenblaetter/425000-449999/443038-da-01-en-LEISTUNGS_WID_2K_TK50_TO_220E.pdf
dann kann der 50W nur in Wasserkühlung.

Für 30 Watt braucht man einen Kühlkörper mit 1 K/W
http://de.rs-online.com/web/p/kuhlkorper/0271864/
der geht dann bis zu einer Umgebungstemperatur von 40 GradC.

Rechnung: ((150-2.5*Watt)-40)/Watt + Reserve für Wärmübergang per 
Wärmeleitpaste.

[MaWin (Gast)]

elci schrieb:
> 2) Was passiert wenn in einer Schaltung der minimale Zenerstrom
> unterschritten wird? Zerstörung oder unstabilisierte Z-Spannung?

Die Spannung über der Z-Diode wird kleiner als die angegebene 
Z-Spannung.

[elci (Gast)]

> dann kann der 50W nur in Wasserkühlung.
>
> Für 30 Watt braucht man einen Kühlkörper mit 1 K/W
> http://de.rs-online.com/web/p/kuhlkorper/0271864/
> der geht dann bis zu einer Umgebungstemperatur von 40 GradC.
>
> Rechnung: ((150-2.5*Watt)-40)/Watt + Reserve für Wärmübergang per
> Wärmeleitpaste.

Aber 50W soll er auch nicht, sondern maximal 6-10W. Für 50W würde ich 
natürlich niemals ein Widerstand in To220 Gehäuse nehmen.

[voltwide (Gast)]

Das Ohmsche Gesetz, Band 1 enthält richtige 50W-Widerstände.
Die gibt es z.B. bei Reichelt.

[Kai M. (kai_mauer)]

voltwide schrieb:
> Das Ohmsche Gesetz, Band 1 enthält richtige 50W-Widerstände.

Ist das schön!
:-))