El valor de la capacitancia de entrada no es crítico. Lo que es crítico es que tiene alguna forma de evitar que el voltaje de entrada disminuya durante la operación en una amplia banda de frecuencia.
La conexión entre la fuente de alimentación (batería, generador, alimentación de CA, etc.) y la entrada del regulador tendrá cierta inductancia L. En un regulador lineal, la corriente pasa desde la entrada del regulador, pasa a través de un elemento de paso (generalmente un BJT, MOSFET o IGBT), y luego fluye a la carga. La corriente de entrada y la de salida suelen ser casi iguales, excepto por una pequeña cantidad de corriente de entrada adicional que se utiliza para ejecutar el circuito interno del regulador (referencia, amplificador de error, unidad de compuerta).
Suponga que la corriente de entrada del regulador aumenta a una tasa de di / dt (debido al cambio de la corriente de carga). Entonces, sin ninguna capacitancia de entrada, el voltaje de entrada al regulador disminuiría en una cantidad V_dip = L * di / dt. Claramente, si el voltaje desciende demasiado, el regulador dejará de funcionar y el voltaje de carga de salida disminuirá.
La hoja de datos generalmente recomendará una capacitancia mínima requerida en la entrada, pero siempre puede usar más. Los condensadores de cerámica tienden a funcionar bien en una amplia banda de frecuencia, pero tienen valores de capacitancia más bajos. Los condensadores electrolíticos tienen valores más grandes pero trabajan solo en frecuencias más bajas. Por lo general, se utiliza una combinación de ambos tipos para obtener un funcionamiento de alta capacitancia y frecuencia amplia.
Los reguladores lineales generalmente tienen un amplificador de error y transistor de paso dentro de ellos. Ambos componentes tienen un ancho de banda limitado. Si la corriente de salida cambia demasiado rápido, entonces el regulador no podrá ajustarse a los cambios de demanda lo suficientemente rápido y la tensión de salida puede disminuir.
La cantidad de caída de salida en frecuencias mucho más altas que el ancho de banda del regulador es aproximadamente dV = I / (2 * pi * f * C). Por ejemplo, si tenía un regulador con un ancho de banda de 100 kHz y estaba ejecutando algunos dispositivos electrónicos digitales que generaban picos de 100 mA a 1 MHz y tenía un condensador de salida de 0.1uF, entonces la fluctuación de la salida sería de 100 mA / (2 * pi * 1MHz * 0.1uF ) = Pico de 15.9mV.
Por lo general, trataría de elegir una capacitancia que conduzca a un voltaje de ondulación aceptable (utilizando la ecuación anterior) a la corriente de carga máxima a la frecuencia correspondiente al ancho de banda del regulador indicado en la hoja de datos.
Otro factor a considerar para el capacitor de salida es la estabilidad. El amplificador de error en un regulador lineal generalmente usa retroalimentación y puede oscilar si se usa demasiada o muy poca capacitancia. Muchos reguladores lineales son estables con una amplia gama de capacidades de salida. La hoja de datos a menudo especificará que la capacitancia debe estar por debajo o por encima de un cierto valor para una operación estable.
No se puede calcular realmente cuánta capacitancia se requiere para la estabilidad sin conocer las características del amplificador de error (fase y margen de ganancia frente a frecuencia). Dado que el fabricante a menudo no le dice que la información que usted tiene que tomar tiene que tomar la palabra al fabricante.
