Максимально надежный DC-DC 24-->5 Опции

[An@BoLiK]

Условия:
Есть устройство, работает на улице в диапазоне температур -40....+85.
Устройство простое читает данные с датчика температуры, пишет в еепром, на меге8.
Стоит в боксе, не герметично но водой не заливает.
Напряжение питания 24В стабилизированные.

Схема потребляет ток около 60мА, сейчас стоит линейный регулятор 24В---7815----7805----5В, регуляторы установленны на радиаторы типа ТО220, греются при Токр=25 где то до 50-60 градусов.
А главное все стабильно работает в диапазоне температур -40....+85.
Но есть минус габариты с радиаторами.

Есть желание переделать под импульсный преобразователь, та на томже MC34063, L5970. Но там теоритически очень критично качество конденсаторов и индуктивности, а если прибавить диапазон -40....+85 то неизвестно как себя поведет емкоть и индуктивность, на сколько по времени хватит их. Был опыт использования LM2576 тоже на улице -40....+85, через 1.5 года везде пришлось менять электролиты.

Вобщем хочется надежности, поменьше капризности, минимум размеров.

Стоит ли спрыгивать с линейных регуляторов на импульсные в данных условиях?

п.с. сорри тема может для начинающих, но всеже всем заранее спасибо за консультации.

[Егоров]

Тут же речь завели о максимально надежном преобразователе? А все рассматривают потенциально ненадежные понижающие топологии.
В итоге GSM выгорает гарантировано, как бы не тасовали фирмы-изготовители подобных стабилизаторов.

[Bludger]

Тут же речь завели о максимально надежном преобразователе? А все рассматривают потенциально ненадежные понижающие топологии.
В итоге GSM выгорает гарантировано, как бы не тасовали фирмы-изготовители подобных стабилизаторов.

Не могли бы Вы пояснить свою мысль? Стандартный Buck конвертер есть ненадежная топология, и применение ее для питания GSM модулей приводит к выходу их из строя? Я правильно понял?

[Егоров]

Не могли бы Вы пояснить свою мысль? Стандартный Buck конвертер есть ненадежная топология, и применение ее для питания GSM модулей приводит к выходу их из строя? Я правильно понял?

Да, конечно. Выгорание ключа приводит к выгоранию нагрузки. А неисправность источника вообще-то выводить из строя нгрузку не должна.
Строго говоря, только гальванически развязанные топологии могут это обеспечить.
Но SEPIC - что-то промежуточное. Пробой конденсатора менее вероятен при всяких переходных процессах и к.з., чем ключа.

[Bludger]

Да, конечно. Выгорание ключа приводит к выгоранию нагрузки. А неисправность источника вообще-то выводить из строя нгрузку не должна.
Строго говоря, только гальванически развязанные топологии могут это обеспечить.
Но SEPIC - что-то промежуточное. Пробой конденсатора менее вероятен при всяких переходных процессах и к.з., чем ключа.

Мне кажется, практически данное положение не оправдано. Во-первых, надежность и наработка на отказ DC-DC конверторов ничуть не ниже, чем других элементов схемы. Взять хотя бы питание процессора компьютера - никого не беспокоит, что при пробое одного из ключей нескольких фаз понижающего buck-конвертора 12 вольт пойдет на процессор, и по жизни что то не слышал о таких случаях. Гораздо чаще ломается что то другое MTBF грамотно спроектированного Buck-конвертора - это миллионы часов... А во-вторых, если уж так страшно за нагрузку, никто не запрещает дополнительно защитить ее хотя бы простейшей схемой из плавкого предохранителя и параллельного стабилизатора.
А надежность SEPIC вообще то меньше - хотя бы потому, что там больше деталей Да и наличие конденсатора, перекачивающего весь ток нагрузки, оптимизма не добавляет...

[Егоров]

MTBF грамотно спроектированного Buck-конвертора - это миллионы часов...

Ключевые слова в цитате мною выделены.
Кроме того, должна быть грамотно спроектирована нагрузка и технологическая процедура проверки всего этого в связке.
Тут привели реальный случай потери не копеечной нагрузки в результате отказа стабилизатора. Против чего Вы возразить пытаетесь? Это не вписывается в теоретические представления о средней наработке на отказ?

Да, при массовом изготовлении недорогой аппаратуры можно и бак применить. Это условия работы на заранее известную и не изменяемую пользователем нагрузку. В ответственной аппаратуре - нет, не стоит эту топологию применять. Заголовок темы перечитайте, если не верите.
Что касаемо многофазных стабилизаторов в компьютере - там не чисто бак-топология, строго говоря. Это синхронный выпрямитель и во многих даташитах случай пробоя верхнего ключа специально оговорен. При этом открывается нижний и сохранность нагрузки гарантируется. Сам стабилизатор, конечно, выгорает.
Я за то, что нет плохих и хороших топологий. Каждая хороша на своем месте и плоха не на своем.

[Bludger]

Ключевые слова в цитате мною выделены.
Кроме того, должна быть грамотно спроектирована нагрузка и технологическая процедура проверки всего этого в связке.
Тут привели реальный случай потери не копеечной нагрузки в результате отказа стабилизатора. Против чего Вы возразить пытаетесь? Это не вписывается в теоретические представления о средней наработке на отказ?

Да, при массовом изготовлении недорогой аппаратуры можно и бак применить. Это условия работы на заранее известную и не изменяемую пользователем нагрузку. В ответственной аппаратуре - нет, не стоит эту топологию применять. Заголовок темы перечитайте, если не верите.
Что касаемо многофазных стабилизаторов в компьютере - там не чисто бак-топология, строго говоря. Это синхронный выпрямитель и во многих даташитах случай пробоя верхнего ключа специально оговорен. При этом открывается нижний и сохранность нагрузки гарантируется. Сам стабилизатор, конечно, выгорает.
Я за то, что нет плохих и хороших топологий. Каждая хороша на своем месте и плоха не на своем.

Я пытаюсь возразить, что бак непригоден для ответственный применений из-за возможности пробоя транзистора. С, дай бог памяти, 2004 года производится, продается, устанавливается GSM модем с питанием через buck. Климатика - та же самая, только не в ТЗ, а реальная - Сибирь в том числе. Входная сеть - не стабилизированные 24В, а что подадут, разрешали от 10 до 30 вольт. А GSM модем, как мы знаем, нагрузочка та еще, и напряжение хочет хорошее.. И не было ни одного случая выхода из строя по причине пробоя верхнего транзистора - вообще ни одного! Или и это не серьезное применение?
ОК. Начало 2000-х. Маршрутизатор Cisco. Климатика та же, -40..+85. Нагрузочка - не дай бог каждому. Питание - Buck контроллер. Объемы выпуска - 10-15К в месяц. Или в циске тоже ребята несерьезные работают?
Так что я считаю (основываясь не только на теории, но и на собственном шкурном опыте), что применение бака в ответственных применениях не только допустимо, но и желательно ввиду его крайней простоты (все процессы известны и предсказуемы) и кэпэдучести (низкий нагрев способствует долгой и счастливой жизни). Разумеется, если грамотно проектировать, "трансформатор до заполнения" если - тут уж не важно какая топология

[Егоров]

А GSM модем, как мы знаем, нагрузочка та еще, и напряжение хочет хорошее..
"трансформатор до заполнения" если - тут уж не важно какая топология

Ладно, сколько теток - столько борщей, сколько школ разработки - столько и доктрин.

по первому пункту - угу, та еще.
по второму - совершенно ага. "кольцо от горелого компа до пока надоело мотать" - хороший параметр, повторяемый.

[Herz]

Ладно, сколько теток - столько борщей, сколько школ разработки - столько и доктрин.

А я тоже вступлюсь за step-down топологию. Нет абсолютно надёжных топологий - это априори известно любому разработчику с мало-мальским опытом. Но step-down прост, а простота - залог надёжности.
Что касается вероятности пробоя ключа (именно пробоя, а не выгорания), то она, хоть имеет место быть, не так уж высока.
Заметил, что буржуины в ответственных приложениях для защиты нагрузки от перенапряжения не гнушаются ставить примитивную цепочку, состоящую из тиристора, стабилитрона и плавкого предохранителя даже в линейных стабилизаторах.
Если на то пошло, то широко распространённые линейные стабилизаторы тоже таят в себе ту же опасность, разве что перепад напряжений пониже. И - ничего, никто не паникует.