¿Cómo dimensiono el condensador de salida para una fuente de alimentación de banco de CC?

De todos modos, parece que tienes todo el circuito en LTspice. Un análisis de inicio le dirá la mayoría de las cosas que quiere saber. Reemplace su fuente de CC "grande" (45 V) con una fuente que tenga una definición de pulso, es decir, una que comience a 0 V y pase a 45 V dentro de un tiempo corto (por ejemplo, 10 ... 100 ns), después de un tiempo breve (digamos 1 µs). De esa manera, todos los condensadores se inicializarán para un circuito sin alimentación, y verá que su regulador hace lo mejor para cargar el condensador de salida. Con esta configuración, obtiene la imagen completa: primero, el condensador de salida descargado produce un cortocircuito en su salida, por lo que verá que su regulador comienza a su máximo. corriente. Una vez que el voltaje en su capacitor de salida alcance el valor deseado, también podrá observar cualquier posible exceso de presión.

Un enfoque alternativo sería incluir una fuente de corriente (en realidad, sumidero) en la salida, pasando de 0 A a tu máximo. corriente de salida deseada.

Como regla general, comenzaría con 1000 µF por 1 A de máx. diseñó valores de corriente de salida y de prueba (".step param") por debajo y por encima (10 µF, 47 µF, 100 µF, 470 µF; 4.7 mF, 10 mF). Además, las cosas no serán demasiado críticas: su transistor de paso es un NPN, y este diseño es básicamente estable de todos modos (a diferencia de un LDO, que usa un transistor de paso PNP). Un análisis de estabilidad de su circuito puede ser realmente una buena idea; A pesar de que su esquema se parece mucho a un regulador lineal con un transistor de paso de colector común a primera vista, realmente tiene un circuito emisor común, y estos tienden a ser inestables. La razón es que la impedancia de salida de un amplificador de colector común es aproximadamente la impedancia de activación de la base del transistor, dividida por la beta del transistor y este valor no cambia de manera significativa cuando la carga varía, y es baja . Por otro lado, la impedancia de salida de un amplificador de emisor común se define por la carga en sí misma, que se mantiene dentro de un cierto rango en el mejor de los casos, pero no puede diseñarse en el regulador de voltaje en sí, por supuesto. (*)

Aquí hay una fuente con una muy buena explicación sobre la estabilidad de un regulador lineal, pero tenemos que intercambiar "PNP "y" NPN "en nuestro ejemplo, porque no estamos (!) tratando con el mismo circuito aquí. Para el "uso habitual", el transistor de paso está cableado en los reguladores lineales, la cita es: "El transistor PNP en un regulador LDO está conectado [...] en una configuración llamada emisor común, que tiene una impedancia de salida más alta que la común Configuración del colector en el regulador NPN ". (National Semiconductor - ahora TI - app'note AN-1148, sección 9)

(*) Tuve que editar mi primera versión de la respuesta porque había pasado por alto algunos problemas importantes. Como puede verse en algunos comentarios a otras publicaciones, el problema tiene que ver con la reparación de equipos de laboratorio antiguos, y nunca se puede aprender lo suficiente arreglando cosas. Aquí hay un extracto del artículo de Jim Williams "La importancia de la reparación", como se publicó en el libro ART & LA CIENCIA DEL DISEÑO DEL CIRCUITO ANALÓGICO:

Oh, cómo me gusta la parte de engañarte a ti mismo ...

Básicamente, debe considerar los casos mejores y peores para la carga, en términos de su resistencia equivalente y su capacitancia equivalente (que va en paralelo con su límite de salida). No puedes diseñar para absolutamente ninguna carga.

Para los valores extremos de la resistencia de carga, es bastante fácil decidir sobre un valor mínimo, ya que esto se determina por la corriente máxima que su elemento de pase puede servir. Pero también debe considerar una carga de alta impedancia, ya que arrastra el polo de salida a frecuencias más bajas, lo que posiblemente comprometa la estabilidad.

Si va a conectar como carga alguna placa que tiene en su entrada condensadores de bypass / tanque de tamaño considerable, entonces no puede ignorar su efecto en su regulador. Se pueden encontrar tableros con 470-1000uF en su entrada de CC sin mucha dificultad.

Además, en la práctica, su regulador no reaccionará de la misma manera a los transitorios negativos y positivos. Debe evaluar la respuesta al escalón en los volcados de carga tanto positivos como negativos. Debe preocuparse de que el modelo SPICE para el opamp que use sea lo suficientemente bueno para predecir / simular esta diferencia.

Para leer más, recomiendo el libro de Rincon-Mora sobre LDOs. Por lo que sé, es el único reciente [es decir, libro impreso sobre reguladores lineales y tiene cierta experiencia en la industria (trabajó en TI). El primer capítulo del libro tiene la teoría / fórmulas y algunos ejemplos para calcular / estimar la respuesta transitoria, y hay un capítulo sobre diseño de sistemas que trata la estabilidad. Por desgracia, como el libro se centró en los reguladores de nivel de placa, los ejemplos de diseño resuelto en el libro (pero no la teoría) generalmente asumen que la capacidad de carga es [al menos] un orden de magnitud inferior a la tapa de salida del regulador . Su enfoque de diseño es básicamente "el ciclo de diseño de un regulador lineal generalmente comienza en la salida y termina con la entrada".