¿Cuál es el propósito del capacitor de entrada 7805?

El condensador de entrada reduce la impedancia de la alimentación de energía como lo ve el regulador. Esto reduce las fluctuaciones del voltaje de entrada que se producen en función de las fluctuaciones de la demanda de corriente, sobre las cuales el regulador no tiene control. El regulador puede hacer un mejor trabajo para mantener la salida estable cuando la entrada es estable.

La electrónica del regulador está diseñada específicamente para mantener la salida estable con la entrada variando en un amplio rango (ese es el punto de un regulador lineal), pero ningún circuito de este tipo es perfecto. Tenga en cuenta la especificación regulación de entrada en la hoja de datos. Eso te dice cuántas variaciones de entrada se atenúan a la salida. Sin embargo, eso suele ser en DC. A medida que aumenta la frecuencia de las variaciones de entrada, el circuito activo se vuelve menos efectivo para atenuarlas a la salida.

Afortunadamente, un capacitor tiene una impedancia más baja en frecuencias más altas, lo que reduce las fluctuaciones de voltaje debido a las fluctuaciones de corriente en las frecuencias más altas. El condensador hace un mejor trabajo ya que el circuito activo hace un peor trabajo. Otra forma de pensar acerca de esto es que el condensador, junto con la impedancia que haya en la alimentación del regulador, forma un filtro de paso bajo. Este filtro reduce las fluctuaciones de voltaje de alta frecuencia con las que el circuito activo es menos bueno para tratar.

Recuerde que una traza o cable de PCB tiene resistencia e inductancia parásitas, estos efectos deben tenerse en cuenta si el regulador está más alejado del suministro . Estos efectos se pueden calcular con las RCL y al estimar o medir la inductancia y resistencia del cable entre el suministro y regulador. La impedancia de la fuente se está reduciendo por la inductancia del cable. Esto se "apoya" al colocar la capacitancia cerca del 7805. Como los ingenieros generalmente son perezosos, no lo hacemos porque es mucho más fácil colocar un valor de capacitor que sea suficientemente grande.

Si este problema realmente te mantiene despierto y de noche y algunos centavos importarán en tu diseño, entonces ejecuta los cálculos y encuentra un modelo para tu circuito o verifica experimentalmente. Supongo que, por el bien de los académicos, se podría profundizar en el funcionamiento interno del 7805. Sin embargo, se podría encontrar un modelo de frecuencia y se podría determinar analíticamente si sería una diferencia. Lo que sería una colosal pérdida de tiempo. Una mejor manera sería verificarlo experimentalmente. Póngase la tapa, mida el ruido de CA a través de la resistencia con un medidor o alcance. Cambie el valor, mida otra vez, descubra cuál es mejor.

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

La hoja de datos menciona que "Se recomiendan los derivadores para una estabilidad óptima". Existe la posibilidad de que el regulador sea inestable y auto-oscilante. El 'cableado de conexión lejano (largo)' agregó inductancia y redujo la efectividad.

Hace muchas décadas, cuando el regulador de 3 pines salió por primera vez, recordé que los fabricantes pasaron más palabras en la hoja de datos para explicar esto. Ahora, parece más relajado. ¿Puede ser que las partes sean 'más estables' hoy en día? Para estar en el lado seguro, use un condensador de ESR bajo como recomienda la hoja de datos.

¿Puede un 7805 oscilar alguna vez?

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Un regulador de voltaje es esencialmente una combinación de una referencia de voltaje con un amplificador. Su esquema muestra un amplificador de etapas múltiples bastante complejo.

El problema con los amplificadores de varias etapas es que puede obtener una retroalimentación positiva a través de la fuente de alimentación. Es extremadamente difícil hacer que un amplificador de múltiples etapas sea estable si su fuente de alimentación puede actuar como una ruta de retroalimentación. Por lo tanto, la potencia de entrada debe tener una baja impedancia en un amplio rango de frecuencias.

En el extremo inferior del rango de frecuencia, la fuente de alimentación que alimenta al regulador proporciona una baja impedancia, pero en las frecuencias altas, los cables (o trazas de PCB) que alimentan al regulador tienen una inductancia significativa, por lo que se necesita un condensador local baja impedancia

La tensión de entrada alimenta todo el regulador. Si la tensión de entrada tiene algunos componentes de alta frecuencia, entonces el circuito no puede funcionar correctamente porque el rechazo de la fuente de alimentación empeora en las frecuencias más altas.

El uso de un condensador en el lado de entrada limitará el ruido a bajas frecuencias donde el circuito puede manejarlo.

Dado que el circuito contiene elementos no lineales (transistores), el ruido en la fuente puede crear cambios de CC en el circuito, en este caso el condensador en la salida no ayuda.

Si su suministro está limpio, el condensador no debería ser necesario.

Otra cosa es la respuesta transitoria en caso de variaciones de carga. El consumo de corriente del regulador depende de las condiciones de línea / carga. Si el suministro está demasiado lejos, la inductancia de la línea limitará la capacidad de variar la corriente de suministro rápidamente. El rendimiento transitorio sufre.