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.

В любом случае импульсный стабилизатор будет работать куда эффективнее линейного и без всяких радиаторов.
Из-за них-то у Вас все и сохнет от перегрева, похоже.
А емкость и индуктивность ведут себя как емкость и индуктивность, никакого колдовста, можете не бояться.
На сколько времени хватит? На расхожих компонентах и гаражной технологии лет 5-7 до поломки 30% изделий. Если, конечно, стабилизатор без грубых ошибок спроектирован.

Добавлю с вашего позволения.
Чтобы работало без временных ограничений:
1) не ставьте электролиты
2) учитывайте, что на плату может воздействовать пыль, влажность, влага (кроме прозвучавшего). Учитывать материалы при пайке.
А так все производимые дц или линейники достаточно надежны, чтобы работать десятилетиями (если это не китайский подпольный товар).

непонятно, а откуда при рассеиваемой мощности чуть более одного ватта на корпусе ТО220 с радиатором температура доходит до 60С?

вернее как?

Как, как, да вот так. Человек сказал же "хочу супернадежный блок питания... на MC34063".
Что означает, слово надежность у автора темы со словом "деньги" никак не связано. А значит плата однослойная, электролиты самые дешевые по рублю за штуку, плата методом утюга.
Вот и лежит стабилизатор 7805 на голом текстолите или вообще стоит на ножках и греется. До 60С.
Удивительно что до 60С. 24В входное, 5 выходное, ток 60ma. Рассеиваемая мощность 1.14W. Температурное сопротивление переход воздух для TO220 50C/W.
Температура перехода при 25C будет...будет...будет 57+25=82С. Вот Вам и "греется" до 60С. Все оч просто.

а мне так кажется (на глазок), что при заданных условиях корпус D2PAK с полигоном 2-3 кв.см. будет перегреваться градусов на 10


а с радиатором?

Температурное сопротивление переход поверхность корпуса 5C/W.
Так что с радиатором, все будет зависеть от рассеимваемой мощности радиатора, скорости обдува и т.д.
При использовании радиатора температура перехода будет всего на 5 градусов выше температуры радиатора.

К радиатору типа "ТО-220" можно прижать разве что TO-92, но даже тогда, всё равно будет два TO-220, по 600 мВт и по 40°C перегрева на каждый.

Начать бы надо с того, что красная цена на потребление уличным термометром — это 6 мкА. Ну, если взять помощников и делать его 10 дней, то 60 мкА.

Ладно, про электролиты можно согласиться, хотя понятие "надежность" многие путают с ресурсом. А это принципиально разные вещи и требуют разного подхода к решению.
А вот то, что десятислойная плата 5 класса точности надежнее однослойной лазерно-утюговой 2 класса ... впервые слышу.
И это, МС34063 еще не автоматически конец света, не нужно сразу опускать руки. МС33063 держит -40+85 - для питания какой-нить рекламной вывески вполне достаточный уровень. Главное - не пересолить, не переперчить, не перемускатить при готовке. Не нарушать рабочих режимов, выбрать их оптимально. 60мА она преспокойно выдаст.
Ну, а вообще, то что за хорошее нужно дополнительно платить - правильно. Хотя бы не за компоненты, а за знания как их применять.

Импульсник в данном случае(24в->5в) лучше будет.Хорошие электролиты работают 10летиями. В импульсниках электролиты просто обязательно
шунтировать керамическими конденсаторами и откуда у вас берется 24в., может там просто получить и 5в.?

34063 может по качеству питания не устроить канал измерения температуры, как он выполнен из вашего поста не известно.


дело, видимо, в недосточном учете влияния внешних факторов

Может появиться неожиданный момент, что при -40 сейчас в схеме есть встроенный подогреватель , а если его заменить импульсником - то может снизиться надежность.

Питание 24В от LPV-60-24 MeanWell. От него еще питается подсветка на светодиодных кластерах. Взять оттуда 5В не получиться, он герметичен разбирать его никто не будет.ю




Радиаторы самые мелкие их практически нет, 1.14W делится на 2 корпуса ТО220 7815 и 7805



Плата заводская, ДПП, и даже на удивлени Вам с маской.
34063 не обязательно, просто привел как пример, про который в инете говорят что работает безотказно.
Просто при токе 60 ма даже не знаю какой импульсник взять, L5970...73, LM2576, 96 - как по мне из пушки по воробьям



Датчик температуры цифровой DS18B20.

По моему у Минвела есть трехлапый импульсный стабилизатор, который выглядит как ТО220... И в нем и дроссель и конденсаторы уже собраны. Так что можно ничего не переделывая взять и попробовать...
А вот насчет "надежный"? У Вас "еепром, на меге8" какие микросхемы? Коммерческие, индустриальные, расширенные индустриальные, автомобильные??? И откуда на "улице" возьмется +85 ??? Это что, на солнце специально стоит?

Все микросхемы не неже Industrial -40 -- +85, 7805, 7815 тоже с расширенным диапазоном.

Бокс в котором стоит плата летом на солнце реально греется, греется настолько насколько может грется черный ящик на солнце. Короче условия работы при +60...+85 не безосновательные

вопрос больше относится к наличию дополнителного фильтра по питанию для датчика
для 34063 его наличие, если не обязательно, то крайне желательно.
а так можно пробовать, частоту поднять повыше к 100кГц, ток ключа сильно не разгонять, по питанию ставить только танталы и керамику.

MCP16301
BD9G101G
LMR14203
LMR14206
LM2840

Plain спасибо

Пока из доставабельных присмотрел MCP16301, вроде самое то и керамику x7r вроде достать не сложно

X7R нужен для работы выше +85°С. Если нет, то X5R вполне работает.

Обращаю внимание - X5R , а не Y5V. У Y5V радикально падает емкость как при изменении температуры, так и при повышении напряжения на конденсаторе.

А если выбирать между MCP16301 и ST1S14? Основной критерий - надежность.
Также сюдад вписываеся NCP3063+LDO ( основной плюс доставабельнось).
Цена у них одинакова примерно.

Совсем не обязательно. А с такими смешными токами, как тут - вовсе избавиться от них в пользу керамики и все.

Всетаки остановился на MCP16301. Тестирую, при 500mA, пульсации 30mV.

Вопрос: есть ли у MCP16301 защита от короткого замыкания. В даташите смотрю есть защита от перенапряжения и от перегрева, а от короткого замыкания нет. Пробывал кратковреммено замыкать, дросель пищит. На долго не замыкал, но предполагаю что ключ начнет грется и отключиться от перегрева.

Ситуация с КЗ возможна после монтажа и первого включения, вот интересно как он себя ведет.

Ничего ему не будет, цитата с первой страницы:

Будет, обязательно. Вся продукция Microchip - полное дерьмо. Поэтому и дешевая.

Лекции читать не буду, просто для сведения — уже 20 лет это моя рабочая лошадь, брака и отказов не было ни разу.

Для игрушек и для дома-семьи - самое оно, потому как дешево.

Насмешили.

Ну выбор был между ST и MICROCHIP, т.к. по цене и доставабельности они примерно на равне ( покрайней мере на Украине).
Но с ST не охота было связываться, т.к. давным давно пробывал L5973 в схеме с GSM модулем.
У нее там обещано кучу защит, ну развел я хреново плату, ну хреновые кондеры. Короче включил я, через несколько сек L5973 покрылся пламенем, да еще и както пробило на КЗ и итоге GSM от 12В тоже выгорел.
Потом пробывал еще на голой плате, та же фигня. Опыта было мало и ошибки мои, но осадок остался.

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.

тогда тут сепик самое то...из того, что попроще и вход на выход не пустит. Я использую lm3478. Дорого, но вход широкий и потребление маленькое.
Поначалу пробовал на дармовой MC34063, но в итоге колхоза выходило больше, чем на lm... да и КПД был не фонтан...

Да какой там КПД при 300мВт? Сошла бы и MC34063, правильно приготовить только эту яичницу.
Хотя, SEPIC - не лучшая топология при таком коэффициенте трансформации. Этой топологии бы 24В качать не в 5В, а в 15...35В, не очень болшую разность входного-выходного. Но при таких мощностях - годится.

Мне в задаче нужен был КПД...

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?

а надо было не пробЫвать, а пробОвать...

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...

В понятие надёжность входит не только MTBF. В данном случае может быть речь идёт об отказах в производстве? Если, например, источник делается на одной плате с GSM устройством, то ошибка производства в источнике может привести к выходу из строя всего устройства. В случае с компьютером при проверке мат-платы процессор не устанавливают. Всё это, конечно, домыслы, но порой страшно смотреть на схему бука А может быть есть какие-нибудь внешние воздействия, способные нерегулируемо переводить ключ в проводящее состояние. А?

Ну, если только поражающие факторы ядерного взрыва Если честно, из многих тысяч изделий всякого разного рода, в том числе и с GSM на борту, в которых везде, без исключений, стоял бак - и вот именно пробоя транзистора бака не было ни разу вообще. Хотя изделия - для промышленной автоматизации, и работают в соответствующих условиях - перепады температур, соответствующая сеть и электромагнитная обстановка..
А производство, способное напортачить в баке - с гораздо большей вероятностью сожгет GSM-модуль и без воздействия питания

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

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.

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.

Чтобы выжечь предохранитель первичный источник должен быть раза в три-четыре мощнее, чем от него берется в штатном режиме.
Это не всегда получается. Потому цепочки защитные - не универсальное решение.
Да, компенсационный стабилизатор имеет те же проблемы. Но вряд ли это может успокаивать. Плохое решение же не оправдывается существованием еще худшего.
Похоже, тема эта бесконечна и предлагаю каждому решать ее самостийно, по обстоятельствам..

любой элемент схемы может случайно отказать. именно случайно, а не в результате его перегрузки сверх номиналов.
если уж всего бояться, то и даже флайбэк с трансформатором не гарантирует выхода из строя нагрузки. при отказе того же оптрона пропадет обратная связь, и выходное напряжение будет расти без ограничения.

+1. Проблема надуманная. Актуально только для кривых поделок, для нормально спроектированного степ-дауна вероятность пробоя верхнего транзистора ничуть не выше, чем проходного транзистора для линейного стабилизатора.

А зачем обязательно выжигать предохранитель? Задача ведь защитить нагрузку, а не что-то сжечь.
И причём здесь плохие решения? Мы ведь говорим о хороших. Ни компенсационный стабилизатор, ни степ-даун у меня язык не поворачивается назвать плохими решениями.
Их можно плохо выполнить, это другое дело.

Кому нужно не стреляющее ружье или невыгорающий предохранитель?
Если уж его ставят, то надеются что при определенных условиях он таки выгорит обязательно?

При определённых условиях выгореть может вообще всё. Но опять же, это не самоцель. Нет у источника силы выжечь предохранитель, так можно обойтись и без оного. Но мы отвлеклись. Я о том, что степ-даун - не уродец в семье, а борщ, который тётка либо умеет готовить, либо нет. А рецепт сам по себе не виноват.