Calculadora de disipador para regulador lineal (7805, LM317, LDO): potencia, temperatura y margen
¿Tu 7805, LM317 o LDO necesita disipador? Calcula la potencia disipada, la eficiencia, la temperatura de unión y el disipador en °C/W.
Cómo funciona
P_d = (V_ent − V_sal) × I_sal + V_ent × I_q · eficiencia = V_sal I_sal ÷ (V_ent (I_sal + I_q)) · T_j = T_a + P_d × R_th(JA); con disipador, R_th(JA) = R_th(JC) + R_th(CS) + R_th(SA) · disipador necesario: R_th(SA) ≤ (T_j,máx − T_a) ÷ P_d − R_th(JC) − R_th(CS) · margen de dropout = V_ent − V_sal − V_dropout
Un regulador lineal obtiene un voltaje menor quemando la diferencia en forma de calor: la potencia disipada es simplemente el voltaje que cae por la corriente, más un poco por su propio consumo. Ese calor eleva la temperatura de unión del chip según la resistencia térmica del encapsulado y de lo que tenga atornillado: 62 °C por watt en un TO-220 sin disipador, así que con un solo watt dentro de un gabinete tibio ya estás cerca del límite. La calculadora encuentra la temperatura, el disipador que lo resolvería, revisa que el regulador tenga suficiente margen de entrada sobre su dropout y te muestra cuánto menos calor generaría un convertidor conmutado o una resistencia de caída previa.
Ejemplo resuelto
Andrés usa un 7805 para bajar de 12 V a 5 V con 500 mA: disipa (12 − 5) × 0.5 + 12 × 0.005 ≈ 3.56 W, con una eficiencia de 41%. Sin disipador, en un gabinete a 40 °C, el TO-220 llegaría a unos 261 °C: imposible, se apagaría por temperatura. Para quedarse en 110 °C la ruta térmica total debe ser ≤ 19.7 °C/W, así que necesita un disipador de ≤ 15 °C/W (con aletas de 25–35 mm). Un módulo buck desperdiciaría solo ≈ 0.28 W, y una resistencia de 9 Ω y 5 W antes del regulador le quitaría 2.25 W de calor al chip.
Preguntas frecuentes
¿Cuánta corriente da un 7805 sin disipador?
Depende de la caída: con 12 V de entrada y 40 °C de ambiente, unos 0.25 A mantienen un TO-220 sin disipador por debajo de ~150 °C en la unión, y 0.15–0.2 A para unos cómodos 110 °C. Con 7–8 V de entrada llega a 0.5–0.7 A. Sus 1–1.5 A nominales son solo con disipador.
¿Qué es el voltaje de dropout?
La diferencia mínima entre entrada y salida con la que el regulador todavía regula: unos 2 V en un 7805, 2.5–3 V en un LM317 y 0.1–0.5 V en un LDO (de baja caída). Por debajo, la salida sigue a la entrada hacia abajo, muchas veces con rizado. Revisa el margen con la entrada mínima, incluidos los valles del rizado.
¿Regulador lineal o conmutado?
Lineal para corrientes bajas, poco ruido, sencillez y caídas pequeñas (menos de ~1 W de disipación). Conmutado (buck) para cualquier cosa que disipe más de un watt o en diseños con batería donde importa la eficiencia; si necesitas un riel muy limpio, ponle después un LDO.
¿Cómo calculo el disipador que necesito?
Resta la temperatura ambiente al límite de la unión y divide entre la potencia: eso es la resistencia térmica total permitida. Réstale la de unión a cápsula (≈ 4 °C/W en TO-220) y la de la interfaz (≈ 0.5–1), y lo que quede es el máximo °C/W que debe tener el disipador.
Calculadoras relacionadas
Los cálculos de electrónica usan modelos simplificados y valores típicos de componentes. Revisa los límites de la hoja de datos (voltaje, corriente, temperatura, carga de compuerta, ESR), haz un prototipo y mide, sobre todo si hay conexión a la red eléctrica, baterías o motores.