¿Por qué siempre hay un condensador a la entrada y a la salida de un regulador de voltaje?

Question

Mirando la hoja de datos puedo ver que los reguladores de voltaje no son sólo un diodo zenner en su interior, son dispositivos complejos. He notado que siempre hay un condensador en la entrada y otro en la salida. Un ejemplo son los reguladores de voltaje fijo de la serie uA7800.

He leído que uno de ellos es "estabilizar el funcionamiento del circuito" mientras que el otro es "reducir el rizado en la salida". Mirando la hoja de datos, ¿por qué tienen este valor fijo? Y si tienen un valor fijo, ¿por qué no fabricarlos en el propio regulador de voltaje? Por ejemplo, para la serie uA7800 es de 0,33uF en la entrada y 0,1uF en la salida. No se explica por qué tienen estos valores.

Answer 1

La mayoría de los reguladores de voltaje (especialmente los de tipo LDO) requieren un condensador en la salida para la estabilidad, y normalmente mejorará la respuesta transitoria incluso para los reguladores como el 7800 que pueden no requerirlo estrictamente. Un condensador de entrada suele ser necesario para reducir la impedancia de la fuente.

No es práctico fabricar condensadores de más de decenas de pF (más o menos) en un chip barato: ocupan una superficie de silicio demasiado cara, y los condensadores cerámicos o electrolíticos externos son muy baratos en cantidad. Esto no es posible. Además, los condensadores proporcionan almacenamiento de energía, por lo que no es algo que los circuitos inteligentes puedan sustituir.

Los valores son compromisos que tienen sentido basados en el comportamiento de la estabilidad del chip a diferentes corrientes de carga, y también lo que las tapas eran comunes cuando se compuso la hoja de datos (que podría ser hace 35 o 40 años para la serie 7800). Casi siempre es aceptable usar una capacitancia mayor en la entrada, y usualmente aceptable en la salida, sin embargo puede haber valores mínimos/máximos en la ESR del capacitor - la resistencia equivalente en serie. En algunos casos, un condensador demasiado ideal puede hacer que el regulador oscile.

La mayoría de los reguladores modernos indican qué valores y tipos de condensadores son aceptables, por lo que lectura y comprensión de la hoja de datos es todo lo que necesitas hacer.

Answer 2

La respuesta a esta pregunta está en la experiencia práctica.

Si se omite el condensador de entrada, tarde o temprano el estabilizador entra en auto-oscilación, se sobrecalienta y (literalmente) explota.

Estos chips son, de hecho, arreglos controlados por derivación estabilizados en serie con una enorme ganancia en la cadena lateral. Ese condensador de entrada controla los cambios de fase.

Como se ha dicho el condensador de salida es normal con cualquier circuito de regulador/proveedor.

Vea todos los detalles: http://www.clovellydonkeys.co.uk/kengreen_website/index.htm

Answer 3

Pensé en construir mi último circuito un componente a la vez para poder "depurar" y aprender lo que realmente sucedía en cada paso. Así que conecté mi fuente de 12V a mi entrada y tierra y esperé ansiosamente la salida regulada de 5V. ¡Lo que obtuve fueron 10 segundos de búsqueda de una salida de 5V seguidos de humo! Eso es lo que pasa si no tienes los condensadores en el circuito. Auto-oscilación, gran calor y humo. Por favor, créeme y no intentes esto en casa. Te enseña a leer la hoja de datos correctamente de principio a fin.