Stabilizator liniowy obniża napięcie, a różnica między Vin i Vout jest w dużej części zamieniana na ciepło. Przy małym spadku napięcia i niewielkim prądzie straty mogą być małe, ale przy 12 V → 5 V i setkach miliamperów szybko rosną do kilku watów.
Ten kalkulator skupia się właśnie na tej intencji: bilansie mocy, sprawności i termice. Nie dobiera rezystorów LM317 ani napięcia wyjściowego konkretnego układu.
Policzyłeś straty stabilizatora - sprawdź cały zasilacz
Bilans cieplny zależy od napięcia przed regulatorem. Dlatego po obliczeniu strat warto połączyć wynik z prostownikiem, transformatorem i konkretnym układem LM317.
Całą ścieżkę zasilania znajdziesz w Akademii Elektroniki.
Straty mocy w stabilizatorze liniowym
Główna część strat wynika ze spadku napięcia na regulatorze. Dla prądu obciążenia Iout składnik ten wynosi (Vin − Vout) × Iout. Kalkulator dodaje również moc pobieraną przez prąd własny regulatora Iq po stronie wejścia.
Przykład startowy: 12 V → 5 V przy 0,5 A oznacza 3,5 W strat tylko od spadku napięcia. Po dodaniu przykładowych 5 mA prądu własnego całkowity model daje około 3,56 W.
W rzeczywistym układzie mogą pojawić się dodatkowe odchylenia zależne od konstrukcji regulatora i warunków pracy. Dlatego wynik służy do wstępnego bilansu termicznego, a nie do zastępowania danych katalogowych.
Sprawność regulatora liniowego a różnica Vin − Vout
Przy małym prądzie własnym sprawność regulatora liniowego jest w przybliżeniu silnie związana ze stosunkiem Vout/Vin. Im większa różnica napięć, tym większa część mocy wejściowej jest zamieniana na ciepło.
Dlatego układ 6 V → 5 V może mieć znacznie mniejsze straty niż 12 V → 5 V przy tym samym prądzie. Z kolei obniżanie dużego napięcia do niskiego przy wysokim prądzie może wymagać bardzo dobrego odprowadzania ciepła albo innej topologii zasilacza.
Kalkulator pokazuje moc wejściową, wyjściową i sprawność równocześnie, dzięki czemu łatwo zobaczyć, ile energii trafia do odbiornika, a ile pozostaje do rozproszenia.
Temperatura złącza z rezystancji termicznej
Rezystancja termiczna Rθ opisuje przyrost temperatury przypadający na 1 W rozpraszanej mocy w określonym torze cieplnym. W najprostszym modelu temperatura złącza jest szacowana jako temperatura otoczenia plus iloczyn strat mocy i całkowitej rezystancji termicznej.
Jeśli korzystasz z RθJA, wpisujesz jeden parametr obejmujący drogę od złącza do otoczenia w warunkach określonych dla danego pomiaru. Jeśli analizujesz radiator, tor może zostać rozdzielony na RθJC, RθCS oraz RθSA.
Parametry te nie są uniwersalne. Zależą od obudowy, montażu, PCB, radiatora, materiału termicznego, przepływu powietrza i metody pomiaru. Dlatego wszystkie wartości są polami użytkownika.
RθJA albo RθJC + RθCS + RθSA
W trybie RθJA kalkulator traktuje wpisaną wartość jako kompletny tor złącze → otoczenie. W trybie radiatora sumuje RθJC, RθCS i RθSA. Nie należy automatycznie dodawać RθJA do tego szeregu, ponieważ opisuje on inny sposób modelowania drogi cieplnej.
Dla wariantu z radiatorem kalkulator wyznacza także maksymalną dopuszczalną RθSA wynikającą z wpisanych Tj max, Ta, Pstrat, RθJC i RθCS. Mniejsza wartość °C/W oznacza skuteczniejsze odprowadzanie ciepła.
Jeśli wynik RθSA wychodzi równy lub mniejszy od zera, sam radiator nie rozwiązuje problemu w przyjętym prostym modelu — udział RθJC + RθCS i straty są już zbyt duże dla podanego limitu temperatury.
Prąd własny Iq i małe obciążenia
Przy dużym Iout prąd własny bywa niewielką częścią bilansu, ale przy małym obciążeniu może zauważalnie wpływać na sprawność. Dlatego kalkulator nie zakłada Iq = 0, tylko pozwala wpisać wartość z dokumentacji regulatora.
Dla układów bateryjnych różnica między regulatorami o różnych prądach własnych może być ważna nawet wtedy, gdy same straty od Vin − Vout są niewielkie. W takim zastosowaniu warto analizować nie tylko maksymalny prąd, ale także pobór w spoczynku.
Pole Iq można ustawić na 0, jeśli w zadaniu szkolnym masz zastosować uproszczony model i pomijać pobór własny układu.
Wskazówka od KalkulatorXXL
Najpierw policz Pstrat, a dopiero potem termikę. Radiator nie zmniejsza mocy, którą stabilizator musi rozproszyć — zmniejsza jedynie rezystancję termiczną drogi od układu do otoczenia.
Jeśli datasheet podaje kilka różnych parametrów termicznych, upewnij się, że używasz wartości dla właściwej obudowy i warunków montażu. Nie przenoś RθJA z jednej płytki lub obudowy na inną bez sprawdzenia założeń.
Dla ucznia i studenta
W zadaniach ze stabilizatorem liniowym rozdziel trzy kroki: bilans mocy, sprawność i temperaturę. Najpierw ustal spadek napięcia na regulatorze, potem straty mocy, a na końcu użyj rezystancji termicznej do oszacowania temperatury złącza.
- Straty: dla uproszczonego modelu Pstrat ≈ (Vin − Vout)·Iout.
- Prąd własny: dokładniejszy model dodaje Vin·Iq.
- Sprawność: η = Pout/Pin.
- Termika: Tj ≈ Ta + Pstrat·Rθ.
- Kontrola jednostek: °C/W × W daje przyrost temperatury w °C.
Przykładowe zadania z rozwiązaniami
Treść: Regulator ma Vin = 12 V, Vout = 5 V, Iout = 0,5 A. Pomiń Iq. Ile mocy rozprasza?
Pokaż rozwiązanieUkryj rozwiązanie
Pstrat = (12 − 5) × 0,5 = 7 × 0,5.
Treść: Dla Vin = 9 V, Vout = 5 V i Iout = 0,2 A pomiń Iq. Jaka jest sprawność?
Pokaż rozwiązanieUkryj rozwiązanie
Pout = 5 × 0,2 = 1 W. Pin = 9 × 0,2 = 1,8 W. η = 1/1,8 × 100%.
Treść: Stabilizator rozprasza 1,5 W. Ta = 25°C, RθJA = 40°C/W. Oszacuj Tj.
Pokaż rozwiązanieUkryj rozwiązanie
Przyrost temperatury = 1,5 × 40 = 60°C. Tj = 25 + 60.
Treść: Pstrat = 4 W, Ta = 30°C, Tj max = 110°C, RθJC = 3°C/W, RθCS = 1°C/W. Jakiej maksymalnej RθSA wymaga model?
Pokaż rozwiązanieUkryj rozwiązanie
Całkowite Rθ max = (110 − 30)/4 = 20°C/W. Dla radiatora zostaje 20 − 3 − 1 = 16°C/W.
Najczęstsze błędy przy liczeniu regulatora liniowego
- Liczenie tylko Pout – moc odbiornika nie jest stratą regulatora.
- Pomijanie dużego Vin − Vout – właśnie ten spadek odpowiada za główną część ciepła.
- Mieszanie RθJA z RθJC + RθCS + RθSA – to różne modele drogi termicznej.
- Traktowanie jednej RθJA jako uniwersalnej – parametr zależy od obudowy, PCB i warunków pomiaru.
- Ignorowanie Iq przy małym obciążeniu – może zaniżać straty i zawyżać sprawność.
- Uznanie modelowego Tj za pomiar – kalkulator daje szacunek, a nie rzeczywistą temperaturę układu.
Ciekawostka
Przy pomijalnym prądzie własnym stabilizator liniowy 12 V → 5 V ma idealizowaną sprawność tylko około 41,7%, niezależnie od tego, czy obciążenie pobiera 100 mA czy 1 A. Zwiększenie prądu zwiększa jednak proporcjonalnie zarówno moc użyteczną, jak i ciepło do rozproszenia.
Dalsza ścieżka w Elektronice
Jeśli chcesz połączyć ten temat z innymi elementami obwodu, przejdź do Akademii Elektroniki. Zebraliśmy tam kalkulatory, tablice i poradniki w kolejności od podstaw do praktycznych układów.
FAQ – stabilizator liniowy, straty mocy i radiator
Ostatnia aktualizacja: 25.08.2026