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Verlustleistung eines Linearreglers

Ein Linearregler senkt die Spannung, indem er den Unterschied zwischen Ein- und Ausgang selbst „verbrennt“. Der ganze Laststrom fließt hindurch, die Verlustleistung wird zu Wärme.

PV=(UE−UA)·I
Umstellen nach
PV
Verlustleistung im Regler mW · W
UE
Eingangsspannung V
UA
Ausgangsspannung V
I
Laststrom mA · A

Die Formel umgestellt

  • nach PV Verlustleistung im ReglerPV=(UE−UA)·I
  • nach UE EingangsspannungUE=PVI+UA
  • nach UA AusgangsspannungUA=UE−PVI
  • nach I LaststromI=PVUE−UA

Größen und Einheiten

ZeichenGrößeEinheiten
PVVerlustleistung im ReglermW, W
UEEingangsspannungV
UAAusgangsspannungV
ILaststrommA, A

Merke

P_V = (U_E − U_A) · I. Ein- und Ausgangsstrom sind fast gleich (der kleine Eigenstrom des Reglers ist vernachlässigt), darum ist der Wirkungsgrad höchstens η = U_A / U_E. Von 12 V auf 5 V bleiben nur rund 42 %, der Rest wird Wärme.

In der Praxis

Die Eingangsspannung muss um die Mindestdifferenz (Dropout) über der Ausgangsspannung liegen: bei Festspannungsreglern der Reihe 78xx etwa 2 V, bei LDO-Reglern oft 0,1 bis 0,5 V (Datenblatt). Ohne Kühlkörper verträgt ein TO-220-Gehäuse als Richtwert etwa 1 W; darüber Kühlkörper nach der Sperrschichttemperatur auslegen. Bei großer Spannungsdifferenz und hohem Strom ist ein Schaltregler (Step-down) die bessere Wahl.

Beispiel

Ein Festspannungsregler macht aus 12 V stabile 5 V für eine Schaltung mit 500 mA. Welche Verlustleistung entsteht im Regler?

Weiter mit

Sperrschichttemperatur mit KühlkörperWirkungsgradElektrische LeistungBrummspannung am Ladekondensator