Mam ujemną wartość LDO (-5 V od -5,5 V do -10 V), która wymaga kondensatora tantalowego lub aluminiowego. Zastanawiam się, dlaczego nie można użyć kondensatora ceramicznego? Czy jest jakiś konkretny powód?
Regulator to TC59 (karta katalogowa ).
(Korekta: regulator, który pierwotnie podałem, był stabilny z ceramiką, ten nie jest.)
Odpowiedzi:
Ceramika powinna działać, o ile spełniasz wymagania zawarte w arkuszu danych: 0,1 Ω <esr <5 Ω i srf> 1 MHz.
Prawdopodobnie łatwiej jest znaleźć te właściwości w czapce tantalu, szczególnie w 2002 roku, kiedy ten arkusz danych został wydany.
EDYCJA: Więcej informacji na temat stabilności LDO i dlaczego ESR musi mieścić się w określonym zakresie.
Ogólny LDO działa poprzez porównanie napięcia wyjściowego z wewnętrznym napięciem odniesienia ze wzmacniaczem błędu i napędzanie tranzystora PNP w celu skorygowania tego błędu.
Problem pojawia się, gdy spojrzysz na przesunięcie fazowe i wzmocnienie pętli tej ścieżki sprzężenia zwrotnego. Zarówno wzmacniacz błędu, jak i napędzane obciążenie przyczyniają się do powstawania biegunów w odpowiedzi częstotliwościowej pętli sprzężenia zwrotnego. Te bieguny działają jak filtr dolnoprzepustowy, powodując zmniejszenie wzmocnienia pętli wraz ze wzrostem częstotliwości. Jak wiemy, biegun wprowadza również ujemne przesunięcie fazowe. Jeśli to przesunięcie fazowe może osiągnąć -180 stopni, pętla sprzężenia zwrotnego staje się niestabilna, a LDO oscyluje.
Oznacza to, że za każdym razem, gdy wzmacniacz błędu próbuje skompensować błąd, wynik jego korekty jest przesunięty w fazie o 180 stopni lub odwrócony, w wyniku czego wzmacniacz błędu jest w zasadzie rzucany na pętlę i zaczyna robić odwrotną korektę, którą powinien być co powoduje dziką niestabilność.
Aby uniknąć tej sytuacji, musimy zapobiec przesunięciu fazy w pętli sprzężenia zwrotnego do poziomu -180 stopni, w rzeczywistości musimy tylko nie dopuścić do osiągnięcia poziomu -180 stopni w obszarze, w którym LDO może generować wzmocnienie> 1 jako tłumiona reakcja system po tym punkcie zapobiegnie oscylacji. Częstotliwość ta jest określona przez punkt wzmocnienia jedności tranzystora przejściowego PNP.
W ten sposób zapobiegamy przesunięciu faz poprzez użycie kondensatora z ESR w pewnym regionie. Pojemność spowoduje przesunięcie bieguna utworzonego przez obciążenie, ale co ważniejsze, ESR przyczyni się do wyzerowania częstotliwości wyższej. Zasadniczo dodałeś filtr górnoprzepustowy do pętli sprzężenia zwrotnego. Przesunięcie fazowe wprowadzone przez ESR będzie działać w celu przeciwdziałania przesunięciu fazowemu wprowadzanemu przy niższych częstotliwościach przez bieguny wzmacniacza błędu i obciążenia.
Powodem, dla którego ESR musi być w określonym zakresie, jest to, że jeśli jest zbyt niski, zero przyczyniające się do odpowiedzi częstotliwościowej będzie umieszczone bardzo wysoko, powyżej punktu wzmocnienia jedności tranzystora przejściowego. W rezultacie nie jest skuteczny w zapewnieniu, że przesunięcie fazowe pętli sprzężenia zwrotnego nie osiągnie -180 stopni przed częstotliwością wzmocnienia jedności.
Jeśli ESR jest zbyt wysoki, zero będzie miało bardzo niską częstotliwość. W odpowiedzi częstotliwościowej wytwarzanej przez pasożyty tranzystora przejściowego występuje inny biegun, jeśli zero z kondensatora ESR ma zbyt niską częstotliwość, biegun ten zostanie osiągnięty, gdy nadal będziemy mieli wzmocnienie> 1, to anuluje efekt ESR zero i prawdopodobnie osiągniemy -180 stopni przesunięcia fazowego, zanim osiągniemy wzmocnienie jedności.
Wszystko to mówi, że problemy te wskazują na starsze konstrukcje LDO. Wiele / Większość / Wszystkie nowe konstrukcje zawierają dodatkową wewnętrzną kompensację w pętli sprzężenia zwrotnego, która oddziela stabilność LDO od specyfikacji ESR kondensatorów wyjściowych.
Kondensatory ceramiczne o tych właściwościach powinny być OK.