¿Qué capacitancia se debe agregar a las entradas y salidas de un regulador de voltaje?

Hay básicamente 2 tipos de condensadores alrededor de un regulador de voltaje:

• los relativamente pequeños (orden de 100 nf): son necesarios para que el regulador esté estable, para que funcione correctamente, para evitar que oscile y siempre se mencionan en la hoja de datos.
• los relativamente grandes (orden de 100 μF): son para reducir la ondulación en la entrada del controlador. Esta onda se visualiza en la imagen de abajo. ( Ripple @ Wikipedia ) La regla de oro es 2200-4700μF por ampère de corriente de salida a 50Hz. La idea de estos condensadores es evitar que la tensión de entrada rectificada del transformador caiga por debajo de la tensión de entrada mínima del regulador. En el caso de un voltaje de entrada de regulador similar a LM78xx, siempre debe ser unos 3 V más alto que su voltaje de salida.

También es bueno notar que un solo condensador electrolítico grande no puede reemplazar el condensador más pequeño de la hoja de datos (a menos que la hoja de datos indique lo contrario). Los condensadores más pequeños tienen una respuesta de alta frecuencia mucho mejor que el ecap y, por lo tanto, los quiere a ambos.

Tenga cuidado de no hacer que la capacidad de salida sea demasiado grande: a la mayoría de los reguladores no les gusta que la tensión de salida (debido a un capacitor de salida cargado) sea más alta que su tensión de entrada (debido a un transformador apagado). Algunas hojas de datos mencionan una capacitancia de salida máxima. Esta es la razón por la que a veces se ve un diodo invertido a través de los reguladores en los pines de salida.

Esos capacitores son parte del circuito de control del regulador para evitar que oscile. No se puede decir qué valores deben tener sin conocer los detalles exactos de los aspectos internos del regulador. Simplemente siga los consejos dados en la hoja de datos, por lo general, le darán un valor fijo (nunca he visto que esto se haya escrito como para ser personalizado para la aplicación). No solo de capacitancia, vigile también la resistencia a la ESR (resistencia equivalente en serie) si se menciona.

Incluso si usara un condensador electrolítico grande en la entrada, coloque la cerámica de 100 nF si la hoja de datos así lo indica. Por cierto, no hay límite a la capacitancia en la entrada. Puede alimentar el regulador desde la salida de otro regulador, y eso es equivalente a una capacitancia infinita.

La determinación de la estabilidad de un regulador lineal es una tarea no trivial en el mejor de los casos.

Obtiene alguna indicación al realizar un alcance directo de la salida y aplicar una carga escalonada (mirando la respuesta) pero ¿puede garantizar la estabilidad en todas las condiciones?

La compensación suele ser interna e inaccesible, por lo que no se pueden utilizar los métodos convencionales de análisis de estabilidad (inyección de voltaje combinada con mediciones de ganancia / fase de un analizador de respuesta de frecuencia).

La única alternativa es medir la impedancia de salida y calcule matemáticamente el margen de fase en función del retraso medido del grupo (del cual puede derivar Q, del cual puede estimar el margen de fase dentro de un pequeño porcentaje).

Si el fabricante recomienda ciertos valores, ¡vaya con ellos! De lo contrario, es posible que tenga que hacer muchas iteraciones empíricas de 'prueba de cambio' para encontrar algo que parezca estable, o morder la bala y comprar / alquilar algunos equipos de prueba sofisticados para probar la estabilidad.

  

¿Qué capacitancia se debe agregar a las entradas y salidas de un regulador de voltaje?   ¿Hay una buena regla / fórmula para esto o siempre tenemos que salir de la hoja de datos?

HAY una buena regla / fórmula: es que DEBES usar la hoja de datos a menos que seas un Maestro Jedi y / o un cinturón electrónico a distancia. El primero puede detener las oscilaciones que ocurren usando la fuerza. Este último ha aprendido de memoria * las características de todos los reguladores conocidos y muchos desconocidos.

La razón es que las implementaciones de los reguladores varían y los requisitos varían y si no conoce las características de la que tiene, entonces una respuesta que es ideal para una puede ser fatalmente mala para otra.

Algunos reguladores son incondicionalmente estables, independientemente de la capacitancia de salida.
 Algunos reguladores son incondicionalmente estables con una capacitancia de salida por encima de un cierto valor.
 Algunos reguladores son incondicionalmente estables si la capacitancia de salida está por encima de algún valor específico y por debajo de algún otro valor especificado Y si el límite de salida de ESR está por encima de un cierto valor y por debajo de algún otro valor especificado. Observe qué tan limitado está esto: El área de operación segura es un rectángulo con áreas inestables a su alrededor en todas las direcciones.

El capacitor de entrada generalmente se trata principalmente de obtener una impedancia de entrada media baja, pero la falta de uno o suficiente puede provocar inestabilidad.

¿Qué tipo de regulador estás usando?

  

Leí hoy (en una hoja de datos, no menos) que la capacitancia debe personalizarse para una aplicación determinada (no se proporcionan explicaciones adicionales), y también se me dijo que no se requieren límites adicionales si la tensión de entrada es estable. / p>

Este último podría ser correcto para algunos reguladores. El antiguo debería estar calificado en algún lugar, es decir, cuán estable debe ser.

En los viejos tiempos, cuando el LM7805 era el rey, el condensador de salida era en gran medida para proporcionar una corriente de sobretensión rápida o para proporcionar una corriente pico temporal superior a la capacidad del regulador. Podrías agregar tanto más como quisieras. Esos días se han ido en gran parte. Cout ahora es a menudo una parte tan importante de la estabilidad del bucle como del filtrado per se. Ahora generalmente no hay un límite derecho por encima del cual todo estará bien, solo un rango correcto que debe mantenerse dentro. ALGUNOS reguladores modernos no tienen este requisito. A cambio de los requisitos más estrictos, a menudo se obtienen especificaciones mucho mejores.

* - Aprendido de memoria = expresión en inglés = sabe y puede recordar perfectamente.