Всем Здравствуйте!

Стоит задача по разработке устройства, которое будет работать в широком диапазоне температур - от минус 40 до 180 градусов.
Есть необходимость в применении МК, ОУ и т.д.
Сейчас ставят PIC рассчитанные на 125 градусов. В принципе работают, но говорят надежность флешпамяти после однократного перегрева до 175 градусов существенно снижает её ресурс.
Операционники наши: 140 серию. Уход как по смешению так и по усилению.

Кто как выходит из положения? Какие МК, ОУ, сердечники трансформаторов, материал для ПП, защитные покрытия и т.д. и т.п.

Может есть соответствующая литература? буду рад всему.

Для себя может я бы и не задумывался, взял бы что есть под рукой, а тут нельзя.

Слышал применяют сосуды Дьюара, и подобные термоса.

Заранее большое спасибо!

Мы прменяли тепловые трубки (было куда отвести тепло от элементов). Может быть элементы Пельтье помогут. Если 180 градусов действуют постоянно, то это почти неразрешимая задача. Надежность изделия будет катастрофически низкая. Аналогичные проблемы есть в геофизической аппаратуре, может быть там можно подсмотреть технические решения.

У Honeywell есть набор таких микросхем. Раздобыть, видимо, будет непросто...
У TI и Infineon тоже что-то встречалось, по-моему.
Применять при 180гр. компоненты, рассчитанные на 125гр - нельзя.

Погуглите на тему "кремний на изоляторе" - SoI.

Кроме того, не забывайте, что даже резисторы с конденсаторами должны быть соответствующими. А также материал платы, и даже припой.

есть еще у Holtek, но к сожалению реально достать все это практически не возможно, даже если цена не имеет значения..
а насчет того что нельзя применять обычные (125гр) компоненты, тут
конечно формально Вы абсолютно правы, тем не менее применяют и теже америкосы применяют, в аппарвтуре стоимостью сотни к$ . Вопрос в том что изготовленная аппаратура должна проходить соответсвующее тестирование и иметь адекватный заявленый срок наработки(реально производители дают от 20-30 до 500 часов).
Что касательно самого вопроса этого температурного диапазона:
Во первых нужно определиться действительно нужно 180гр или достаточно 170 или 165 ? Это важно, поскольку каждые несколько градусов стоят довольно серъезных усилий. Верхняя рабочая температура 150 достигается сравнительно просто, при соответсвующем методологическом подходе, далее все намного сложнее.
На что надо обратить внимание:
Практически все совремменные интегральные стабилизаторы имеют встроенную температурную защиту(в дипазоне 120-150), надо либо искать без защиты, либо делать на рассыпухе, это также в значительной мере относитсяи к драйверам.
Вообще изготавливать что можно на дискретных элементах -неплохой выход. В качкстве микроконтроллеров можно порекемендовать PIC, опасения насчет надежности flash практикой не подтверждаются, самое главное не пытаться делать перепрошивку на высокой температуре- это действительно часто заканчивается фатально, тоже относитсяи к EEPROM - читать можно, писать при температуре выше 100 категорически не рекомендуется.
Слабое место встроенный генератор, при T>150 используйте внешний.
При высоких температурах неплохо работают ОУ, АЦП, ЦАП от AD, особенно которые упакованы в керамические корпуса.
Выпрямительные диоды с шоттки - практически все не работают.
Стеклотестолит на тепреатуры выше 160 - нужно выбирать с высокой температурой стеклования, FR-4 деградирует, покрытие платы лучше делать золотом, обычное горячее лужение может резко снижать прочность паянного соединения.
Вообще если будете заниматься этой темой - придется на всех этитх моментах самому шишки набивать, поскольку решения _очень сильно_ зависят от конкретной конструкции и того что вы хотите от нее получить.

Все верно (делал аппаратуру для нейтронного каротажа). Сейчас этим не занимаюсь, ибо хороший менеджер умер (ЧП), и начавшая быстро развиваться структура, державшаяся на его связях, развалилась....

Ну по порядку:
Аппаратура разрабатываемая мной - геофизическая.

1) Уводить тепло из прибора некуда. Элементы Пельтье я не отвергаю. С ними покане знаком - Ознакомлюсь. Посмотрю как реализуется и можно ли вообще их применять. Хотя слышал что вроде как пробывали... но вроде как утухло.

2) Платы используются высокотепературные, припой ПСР (или серебряный)

3) ПП на основе Карбида Кремния (кремний на изоляторе) (помоему так) искал. Нашел - но очень маленькая номенкулатура. У нас вроде кто-то делают, но достаточно мало инфы. За рубежом делают. Поставшиков помоему нет. Тоже поисчем.

4) Температура воздействует ~ 1-6 часов. Точных данных у меня нет, пока. Да и точно сказать не возможно, так как зависит от многих факторов.

5) Аппаратуру будут принимать заказчики и согласно стандарту проверять могут при температуре +10 чем расчитан прибор.
Да это и не гланое - главное наработка на отказ и срок высокий иметь.

Сосуд дьюара используют - не очень технологично, но зато проблем с поиском комплектующих меньше.

За советы большое спасибо! Может еще какие камни есть?

Для подобных дел, кстати, существовала совершенно инфернальная штука, термоионные микромодули. Те наоборот, пока не нагреешь, не работают. Никаких полупроводников

Если это серьёзно, то скажу сразу: прибор проверяют на земле, перед опусканием в скажину. А это значит зимой при минус.... скоко бывает там где есть нефтЯ?...

Есть контора которая уже очень давно использует сосуды Дьюара. Оказывается ремонтопригодность у них не совсем-то и низкая. Электронику можно достать, но это только для конструкции типа термос.

Если некуда - то не стоит и тратить время зря. Элемент Пельтье - это всего лишь тепловой насос, причём весьма неэффективный...

Лучше искать "silicon on insulator". О карбидкремниевых процессорах слышать пока что не доводилось...

По пункту 1. Тепло можно отводить в окружающую среду тепловым насосом (напр. на основе эффекта Пельтье)
Можно несколько облегчить (возможно) ситуацию, используя упрощенный дьюар - без вакуума с хорошей теплоизоляцией + тепловой аккумулятор на основе теплоты фазового перехода.
Тут подходит вода (кипение), только если есть возможность выпускать пар.....
Натрий - опасно это.
Индий - дороговато. И температура плавления около 150 - высоковата.
Бензол - около 5 градусов - надо предварительно морозить... Если можно морозить, то вода лучше...
Это первое, что в голову пришло. Может есть еще варианты.
Но все это сложно конструктивно - у Вас ведь погружной зонд?

to Tanya:
Пельте уже отвергли, выше.

Теплоизоляция к сожелению не очень-то и поможет + габариты плат резко уменьшаются, что не есть гут.
А не поможет потому как прибор в скважине до 15 часов может находиться, часа 6-10 при температуре выше 100 градусов.

Это для меня новость. А может зря?
Градусов на 20 охладить можно. Или нагреть. Только, скорее всего, стандартный охладитель не подойдет (я так думаю), а самодельный на термопарах подойдет, только дороговато будет - делать сложно.
В войну для партизан делали генераторы для питания раций на термопарах. Эта штука обратимая...


А без теплоизоляции ведь совсем нельзя обойтись... мне кажется. Или Вы знаете способ?

К сожелению конструкция приборов осталась "старая", т.е. не расчитанная на тепловую изоляцию, которая в лучшем случае будет порядка 1одного см, наверное.
Отвергать я нечего не собираюсь, по крайней мере не просмотрев вариант и реализацию.
Мне как электронщику охота решить задачу выбором компанентов, конструкторам конструкцией - значит будем искать золотую серидину.
Компаненты конечно будут покрываться защитными покрытиями - безусловно. Но это дело не спасёт.
Пока идёт поиск "дубовых" компанент: МК, ОУ, стабилизаторы напряжения, конденсаторы(тут есть проблемы) и многое другое.
Чей-то опыт не помешал бы. Даже просто варианты, озвученные тут уже помощь. "Но мало кошке сало".
Вспоминаю по лекциям институцким тепловые трубки... но куда енто тепло девать......

Тепловые трубки могут быть удобны для отвода тепла от самых нежных мест. А отводить можно к тепловому насосу, который должен перекачивать это тепло в горячее место - наружу - за тепловой барьер. А один сантиметр это не так уж и мало... Современная теплоизоляция (от Бурана, например) очень близка к дьару. А для дьюара толщина стенки (между стенками) не играет роли. Правда, экраны внутренние помогают. Еще площадь этой стенки надо минимизировать...
Думается мне, что тут теплофизика главная наука, а не электроника, хотя даже при абсолютной изоляции... внутреннее тепловыделение деленное на теплоемкость даст скорость нагрева... Поэтому, надо еще это учитывать при выборе активных деталей. А что Вы имеете в виду под защитными покрытиями?
Разве зонд не герметичный? Ведь судя по температуре, там и давление соответствующее...
А что Ваш зонд измерять должен?

Если говорят, что отводить тепло некуда - это значит, некуда. Я так, например, это понимаю. Хотя, для страдающих куриной слепотой, можно было это написать и покрупнее.

На каких таких ещё термопарах Вы собрались заняться самодельщиной, Таня?
Хотел бы я посмотреть, что "подходящее" вышло бы из рук Настоящей Мастерицы.

Это металл-полупроводниковые устройства, очень древние и малоэффективные. Только какое они отношение имеют к теме?
Уж не предлагаете ли на них делать тепловой насос?

Может, про Дьюар нужно написать аршинными буквами, специально для Вас?
Впрочем, о чём это я?
Таня, знаете, что такое сосуд Дьюара? Это такое устройство, которое осуществляет термоизоляцию. Навроде термоса, только горлышко у него узкое.

Очень интересно!
Не могли бы расписать подробнее: каким таким дьюаровским способом устроена теплоизоляция "Бурана"?