Тепло и КПД: считать, а не надеяться

Тепло — это не побочный эффект, а главный ограничитель в питании. Считать его надо до сборки, а не после того, как корпус обжёг палец.

Линейный стабилизатор: P = (Vin − Vout) × I. Всё, что не дошло до нагрузки, ушло в тепло. 12 → 5 В при 0.5 А — это 3.5 Вт. Корпус TO-220 без радиатора рассеивает около 1–2 Вт, значит нужен радиатор или другая схема.

Импульсный: P = Pout × (1/КПД − 1). При 5 Вт и КПД 90 % потери 0.55 Вт — уже терпимо.

Дальше тепловое сопротивление: температура кристалла = температура среды + P × (Rth_jc + Rth_ca). Для TO-220 Rth_jc около 3 °C/Вт, радиатор — 10–20 °C/Вт. При 3.5 Вт и радиаторе 15 °C/Вт: 25 + 3.5 × (3 + 15) = 88 °C. Терпимо, но горячо; при 40 °C в корпусе устройства будет уже 100 °C.

Практические правила:

— Больше 0.5 Вт на маленьком корпусе (SOT-23, SOT-223) — думай о меди на плате, она работает радиатором.
— Больше 2 Вт — либо радиатор, либо импульсный преобразователь.
— Температура выше 85 °C сокращает жизнь электролитов и микросхем в разы.
— Даташит даёт график derating: при 70 °C допустимая мощность падает на 30–50 %.

Проверка на практике: после 10 минут работы потрогать. Тёплый — нормально, обжигает — пересчитывай. Полезно измерить мультиметром с термопарой или хотя бы пирометром.

Самая частая ошибка: считать КПД «примерно 90 %» и не считать остальные 10 %. Это те самые ватты, которые плавят корпус.