三端稳压芯片78xx/79xx的功耗和散热

三端稳压芯片78xx芯片的经典电路如下：

 

 

三端稳压芯片78xx消耗功耗计算公式如下：

 

 

   其中Vo为输出电压，如果是7805输出5V，7812输出12V

Io为输出电流，三端稳压管的数字之间是有字母的，如：LM78L12，下表是相应字母芯片，对应的最大输出电流：

 

三端稳压管的数字之间字母	L	M	N	无字母	T	H	P
最大输出电流（A）	0.1	0.3	0.5	1.5	3	5	10

 

 

 

 

   如果输入电流为12V，采用78M05进行稳压，稳压到5V，则78M05消耗的（最大）功耗为P=（12V-5V）x 0.3A=2.1W，很显然78M05的消耗很大。

在选择稳压芯片时，要考虑如下因素：

 

1） 后级电路总的输入电流。把后级电路的芯片电源输入电流逐个相加，再考虑一个充裕量，从而选择稳压芯片。像后面用到两个运放，一个运放电源输入电流为20mA，另一个运放电源输入电流为30mA，则三端稳压芯片选择78L05。

 

2） 后级电路芯片的电源电压。很显然稳压出来的电压要大于后级电源电压。比如后级用了一个FPGA，管脚电源电压5V，内核电源电压3.3V。则选7805。

 

3） 三端稳压芯片的输入电压。7805的输入电压范围至少为30V~40V左右，所以前面的电压不要超过这个值。不然的话，芯片会毁坏。如下图：

 

 （来源：78L05 Datasheet）

 

这个值只是最大额定功率的范围，平时最好太大。有一个推荐值

 

 

 （来源：78L05 Datasheet）

 

   为了不要无谓消耗功率，显然输入电压Vi越小越好。Vi但要高于一定值，不然的话无法工作，无法稳压。

 

4） 散热。很多时候大家做的板子很热，这是由于没有考虑散热的问题。

这里有篇文章很好，可以参考一下：我用7805 7810如何计算散热片尺寸？

http://www.ec66.com/article/list.asp?indexid=941

 

（来源：78L05 Datasheet）

 

    以7805为例说明问题。

    设Io=100mA,Vi=20V，则耗散功率Pd=（15V-5V）*0.1A=1.0W

以LP封装的热阻为156℃/W，温升为156℃，设室温25℃，那么将会达到78L05的热保护点150℃，78L05会断开输出。

此时可以考虑78L05的另一个封装PK，PK封装的热阻为52℃/W，温升为52℃，加上室温25℃，为77℃，在78L05的最大温度范围之内。可以选用PK封装。

   

 

 

正确的设计方法是：
    首先确定最高的环境温度，比如60℃，查出民品78L05的最高结温TJMAX=150℃，那么允许的温升是90℃。要求的热阻是90℃/1.0W=90℃/W。再查78L05的热阻.

从78L05的数据表可以看出LP封装的热阻θJA=156℃/W高于要求值，都不能使用（虽然达不到热保护点，但是超指标使用还是不对的）。而PK、D封装的热阻都低于90℃，可以选用。

         

   对硅半导体，TJ可高到125℃，但一般不应取那么高，温度太高会降低可靠性和寿命。
      最高环境温度TA 是使用中机箱内的温度，比气温会高。
     最大耗散功率见器件手册。

 

三端稳压芯片78xx的散热

通行办法是加散热片，通常能满足要求，如要详细考虑可以看本文列出的参考资料。计算散热片应该具有的热阻也很简单，与电阻的并联一样。(TO-220,TO-3可以加散热片)
       国产散热器厂家其实就是把铝型材做出来，然后把表面弄黑。热阻这种最基本的参数他们恐怕从来就没有听说过。 如果只考虑散热功率芯片的输入输出电压差X电流是芯片的功耗，这就是散热片的散热功率。

 

 

 

散热相关参考资料：

 

1）我用7805 7810如何计算散热片尺寸？

http://www.ec66.com/article/list.asp?indexid=941 

2）散热片怎么计算   

http://forum.eetchina.com/FORUM_POST_10012_1200035292_0.HTM

3）关于78XX线性电源的散热片选取

http://blog.eccn.com/u/johnylu/archives/2007/1807.htm

4）散熱片的計算與應用

http://tw.myblog.yahoo.com/agoodman-suson/article?mid=5611&prev=-1&next=5511

5) 一个估测散热器热性能参数的通用模型

http://www.ed-china.com/ART_8800011225_400013_500015_TS_8e006bec.HTM

6）有关热阻的问题

http://blog.sina.com.cn/s/blog_4986890101007ue6.html

 

 

本文参考文献：

1）7805稳压集成电路的 5V整流稳压电路板 功耗大概是多少?

http://zhidao.baidu.com/question/40980311.html?fr=qrl

2）三端IC稳压电路输出电压技巧

http://bbs.chinadz.com/TopicOther.asp?t=5&BoardID=4&id=311819

3）7805什么时候需要加散热片?

http://www.ourdev.cn/bbs/bbs_content.jsp?bbs_sn=832813&bbs_page_no=1&search_mode=3&search_text=donkey&bbs_id=9999

4）单片机与硬件电路-7805很烫

http://www.51c51.com/Bbs/TopicOther.asp?t=5&BoardID=12&id=7995