Explicando el circuito regulador de voltaje de un auto

1. R30 limita un poco la corriente pico de carga al condensador, pero a 1 ohmio todavía permite 12 A, por lo que de poca utilidad allí. También limitaría la corriente a través del zener si hay picos por encima de 20 V.

2. Los condensadores más grandes funcionan menos bien a frecuencias más altas, y ahí es donde los más pequeños toman el control.

3. 470 µF en una versión no polarizada sería costoso, pero no habría nada en contra. Todos los condensadores grandes están polarizados.

4. En la salida, daría una carga adicional al 7805 para cargarla. En la entrada también para la batería, pero eso puede proporcionar más que suficiente corriente.

5. No, excepto que son más grandes.

6. Tenga en cuenta que la diferencia de entrada-salida para el 7805 es de aproximadamente 5 V (12 V - 1 V para el diodo y 1 V para R30 - 5 V de salida) y que a 1 A, el regulador disipar 5 W, por lo que necesitará un enfriamiento considerable (disipador de calor considerable) si desea extraer tanta corriente.

Para ampliar la respuesta de stevenvh, para los diseñadores menos experimentados:

1. R30 está ahí para limitar la corriente de entrada para que el fusible no se queme. De lo contrario, cuando conecte el circuito por primera vez, los capacitores de entrada pueden generar mucha corriente hasta que se carguen, lo que puede ser suficiente para quemar el fusible. Como dice stevenvh, también puede ayudar a proteger los condensadores, lo que puede ser importante para algunos tipos de condensadores, especialmente el tantalio, que literalmente puede incendiarse si se lo maltrata demasiado. La corriente a largo plazo a través del fusible será comparable a la corriente de carga, que para un microcontrolador sería pequeña, por lo que la corriente de arranque en el primer encendido es una especie de caso especial y no es una preocupación para el resto del tiempo. Si desea medir la corriente de arranque, intente capturarla en un osciloscopio digital con una sonda de corriente. Además, el R30 puede ayudar a limitar la corriente a la carga en condiciones de cortocircuito, especialmente en caso de que alguien haya reemplazado un fusible fundido con una pieza de metal. 12A desde la fuente todavía puede freír todos los circuitos en su camino, pero al menos es lo suficientemente bajo como para no prender fuego a su automóvil, cuya corriente ilimitada de la batería de un automóvil puede ser lo suficientemente alta como para hacerlo.

2. El capacitor de gran valor está ahí para cambios comparativamente más grandes y más lentos en la corriente de carga (o voltaje de entrada, que puede variar mucho en un automóvil debido a las altas corrientes de la batería durante el arranque del motor). El condensador de pequeño valor está ahí para cambios más pequeños y de variación más rápida en la corriente de carga. Un condensador de la vida real no es "ideal" y tiene sus casos de uso particulares, por lo que poner diferentes tipos de condensadores en paralelo les permite apuntalar las debilidades de cada uno.

3. Los diferentes tipos de condensadores pueden estar polarizados o no. Para los valores en ese esquema, probablemente use aluminio electrolítico o tántalo para el valor grande y esos serían polarizados. Por el pequeño valor que probablemente usaría cerámica y esos no estarían polarizados, pero si elige algún otro tipo podría ser. La polarización como está marcada es una suposición por parte del diseñador esquemático sobre qué tipos de condensadores se utilizarán. No describe una lista de materiales, pero tal vez haya una disponible en su fuente que enumere las partes específicas que tenían en mente.

4. Más capacitancia es generalmente una buena cosa en los reguladores de voltaje, ya que las variaciones en la corriente de carga se pueden extraer de los capacitores en lugar de la fuente de entrada (por ejemplo, batería y cableado), que pueden tener una alta impedancia y no ser capaz de proporcionar altas corrientes a pedido (mientras que aún puede suministrar la corriente promedio). Sin embargo, no es necesario exagerar, ya que el trabajo del regulador es usar retroalimentación para mantener el voltaje de salida cerca de la salida nominal. Los chips digitales no se ven afectados por una pequeña cantidad de rizado o ruido en la entrada de alimentación, siempre que esté dentro de la cantidad especificada (generalmente +/- 5%). Los circuitos analógicos como RF, audio, infrarrojos, etc. pueden ser mucho más sensibles al ruido de la fuente de alimentación y necesitan una mejor regulación. El costo y el tamaño son factores de diseño importantes, y minimizarlos por lo general significa que incluye la capacidad "suficiente". Como señala stevenvh, más capacitancia tardará más en cargarse cuando se enciende por primera vez (o más corriente para cargar en la misma cantidad de tiempo). El tiempo que tarda la salida del regulador en pasar de 0 V a nominal cuando la primera alimentación puede afectar al comportamiento del circuito de carga si es sensible a eso, especialmente si hay varios reguladores de voltaje (por ejemplo, 3.3 V y 5.0 V) y la secuencia de potencia es una problema.

5. Los condensadores de alto voltaje pueden ser más caros, y alguien podría pedirle que lo haga durante una revisión de diseño para un producto real. Para un aficionado es mejor diseñar las cosas siempre que el tamaño no sea una preocupación, ya que unos pocos centavos por partes compensa el esfuerzo de resoldado si algo se fríe.