Tengo un LDO negativo (-5V de -5.5V a -10V) que requiere un condensador de tantalio o aluminio. Me pregunto por qué no se puede usar un condensador de cerámica. ¿Hay alguna razón específica para esto?
El regulador es un TC59 ( hoja de datos ).
(Corrección: el regulador que di originalmente era estable con la cerámica, este no lo es)
la cerámica debe funcionar siempre que cumpla con los requisitos de la hoja de datos: 0.1ohm < esr < 5ohm y srf > 1 mhz.
Probablemente sea más fácil encontrar esas propiedades en un tope de tantalio, especialmente en 2002 cuando se publicó esa hoja de datos.
EDIT: más información sobre la estabilidad de LDO y por qué el ESR tiene que estar dentro de un rango particular.
Un LDO genérico funciona al comparar el voltaje de salida con una referencia de voltaje interno con un amplificador de error y hacer que un transistor PNP corrija este error.
El problema surge cuando se observa el desplazamiento de fase y la ganancia de bucle de esta ruta de realimentación. El amplificador de error y la carga que se está conduciendo contribuyen con los polos a la respuesta de frecuencia del bucle de realimentación. Estos polos actúan como un filtro de paso bajo que produce una ganancia de bucle que disminuye a medida que aumenta la frecuencia. Como sabemos, un polo también introduce un cambio de fase negativo. Si se permite que este cambio de fase alcance -180 grados, el bucle de realimentación se vuelve inestable y el LDO oscilará.
Lo que esto significa es que cada vez que el amplificador de error intenta compensar un error, el resultado de su corrección es 180 grados fuera de fase o está invertido, por lo tanto, el error de amplificador se lanza básicamente para un bucle y comienza a hacer la corrección opuesta que debería estar haciendo, lo que resulta en una inestabilidad salvaje.
Para evitar esta situación, debemos evitar que el cambio de fase en el ciclo de retroalimentación llegue a -180deg, en realidad solo necesitamos evitar que alcance -180deg dentro de la región en la que el LDO puede generar ganancia > 1, ya que la respuesta amortiguada del sistema más allá de este punto evitará la oscilación. Esta frecuencia está definida por el punto de ganancia unitaria del transistor de paso PNP.
La forma en que evitamos este cambio de fase es mediante el uso de un condensador con un ESR en una determinada región. La capacitancia cambiará el polo creado por la carga, pero lo más importante es que el ESR contribuirá con una frecuencia más alta de cero. Básicamente, ha agregado un filtro de paso alto al ciclo de retroalimentación. El cambio de fase introducido por el ESR funcionará para contrarrestar el cambio de fase introducido a frecuencias más bajas por los polos del amplificador de error y la carga.
La razón por la que el ESR tiene que estar en un rango particular es que si es demasiado bajo, el cero contribuido a la respuesta de frecuencia se ubicará en una frecuencia muy alta, por encima del punto de ganancia unitaria del transistor de paso. Como resultado, no es efectivo para asegurarse de que el cambio de fase del bucle de realimentación no alcance -180deg antes de la frecuencia de ganancia unitaria.
Si el ESR es demasiado alto, el cero será muy bajo en frecuencia. Hay otro polo en la respuesta de frecuencia creada por los parásitos del transistor de paso, si el cero del ESR del capacitor es demasiado bajo en frecuencia, este polo se alcanzará mientras todavía tengamos ganancia > 1, esto anulará el efecto del ESR cero y probablemente alcanzaremos un desplazamiento de fase de -180deg antes de que alcancemos la ganancia unitaria.
Todo lo dicho, estos problemas son indicativos de diseños LDO más antiguos. Muchos / la mayoría / todos los diseños nuevos incluyen una compensación interna adicional en el circuito de retroalimentación que desacopla la estabilidad LDO de la especificación ESR de los capacitores de salida.
Los condensadores de cerámica con esas propiedades deberían estar bien.