Dlaczego na wejściu i wyjściu regulatora napięcia zawsze znajduje się kondensator?

Patrząc na arkusz danych widzę, że regulatory napięcia to nie tylko dioda Zennera, to złożone urządzenia. Zauważyłem, że na wejściu zawsze znajduje się kondensator, a na wyjściu drugi. Przykładem są regulatory napięcia stałego serii uA7800.

Czytałem, że jednym z nich jest „ustabilizowanie pracy obwodu”, a drugim „zmniejszenie tętnienia na wyjściu”. Patrząc na arkusz danych, dlaczego mają taką stałą wartość? A jeśli mają one stałą wartość, to dlaczego nie po prostu wytworzyć je w samym regulatorze napięcia? np. dla serii uA7800 wynosi 0,33 uF na wejściu i 0,1 uF na wyjściu. Nie wyjaśniono, dlaczego mają te wartości.

Większość regulatorów napięcia (szczególnie typy LDO) wymaga kondensatora na wyjściu dla stabilności, i zwykle poprawia reakcję przejściową nawet dla regulatorów takich jak 7800, które mogą nie wymagać tego ściśle. Kondensator wejściowy jest zwykle wymagany do zmniejszenia impedancji źródła.

Niepraktyczne jest wytwarzanie kondensatorów większych niż kilkadziesiąt pF (lub mniej więcej) na niedrogim układzie scalonym - zajmują one zbyt drogą powierzchnię krzemową, a zewnętrzne kondensatory ceramiczne lub elektrolityczne są bardzo tanie w ilości. Tego nie ma w kartach. Kondensatory faktycznie zapewniają przechowywanie energii, więc nie jest to coś, co sprytny zespół obwodów elektrycznych może zastąpić.

Wartości są kompromisami, które mają sens w oparciu o zachowanie stabilności układu przy różnych prądach obciążenia, a także jakie ograniczenia były powszechne podczas tworzenia arkusza danych (może to być 35 lub 40 lat temu dla serii 7800). Niemal zawsze dopuszczalne jest stosowanie większej pojemności na wejściu i zwykle na wyjściu, jednak na kondensatorze ESR mogą znajdować się wartości minimalne / maksymalne - równoważna rezystancja szeregowa. W niektórych przypadkach zbyt idealny kondensator może powodować oscylację regulatora.

Większość współczesnych regulatorów wskaże, jakie wartości i typy kondensatorów są dopuszczalne, więc wystarczy przeczytać i zrozumieć arkusz danych .

Pomyślałem, że zbuduję mój najnowszy obwód po jednym komponencie, aby móc „debugować” i dowiedzieć się, co faktycznie dzieje się na każdym kroku. Podłączyłem więc zasilanie 12V do wejścia i uziemienia i niecierpliwie czekałem na regulowane wyjście 5 V. Dostałem 10 sekund szukania wyjścia 5 V, a następnie dymu! Tak się dzieje, jeśli nie masz kondensatorów w obwodzie. Samoscylacja, ogromne ciepło i dym. Proszę, uwierz mi na słowo i nie próbuj tego w domu. Uczy poprawnie czytać arkusz danych od deski do deski.

Odpowiedź na to pytanie leży w praktycznym doświadczeniu.

Pomiń kondensator wejściowy, a prędzej czy później stabilizator przechodzi w samooscylację, przegrzewa się i (dosłownie) wybucha.

Te układy scalone są w rzeczywistości ustabilizowanymi szeregowo układami sterowanymi bocznikiem z ogromnym wzmocnieniem łańcucha bocznego. Ten kondensator wejściowy kontroluje przesunięcia fazowe.

Jak stwierdzono, kondensator wyjściowy jest normalny w każdym obwodzie regulatora / dostawcy.

Pełne szczegóły patrz: http://www.clovellydonkeys.co.uk/kengreen_website/index.htm