Los condensadores de tantalio son totalmente innecesarios en esta aplicación.
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La única razón para elegir el tántalo puede y para ello se pueden utilizar cápsulas electrolíticas húmedas de aluminio. A partir de ahora, se supone que la vida útil se ha calculado correctamente y que no es un problema.
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El uso de un condensador de tantalio como condensador de entrada invita a la muerte del condensador en cualquier momento si el carril de alimentación de entrada puede tener picos de tensión en él de cualquier fuente. Un pico de más de una pequeña fracción por encima del valor nominal de un condensador de tantalio corre el riesgo de su destrucción total en un circuito de alta energía, como lo es éste.
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El condensador de entrada es un condensador de reserva típico, su valor es relativamente no crítico. El tantalio no tiene ninguna utilidad técnica en este caso. Si se desea una impedancia ultrabaja, se recomienda utilizar un condensador cerámico paralelo más pequeño.
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El condensador de salida es NO un condensador de filtro en cualquier sentido tradicional. Su función principal es proporcionar estabilidad de bucle al regulador. (Una resistencia de, por ejemplo, 10 ohmios podría colocarse en serie con el condensador sin impedir su funcionalidad. Ningún condensador de filtro normal toleraría esto sin afectar a su funcionalidad).
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Las características de los condensadores electrolíticos húmedos de aluminio de la capacitancia y la tensión nominales correctas se adaptan bien a la función del condensador de salida. No hay razón para no utilizarlos. Este condensador de 7 céntimos precios / datos generales / ficha técnica sería una opción aceptable en muchas aplicaciones. (Las aplicaciones de vida útil más larga pueden indicar una pieza de 2000 horas/105C).
En LM1117 hoja de datos proporciona orientaciones claras sobre las características esenciales y deseables de los condensadores de entrada y salida. Cualquier condensador que cumpla estas especificaciones es adecuado. El tantalio es una buena opción, pero no la mejor. Hay varios factores y el coste es uno de ellos. El tantalio ofrece un coste por capacidad aceptable con capacitancias a partir de unos 10 uF. El condensador de salida es "seguro" contra picos en la mayoría de los casos. El condensador de entrada está en riesgo de "mal comportamiento" de otras partes del sistema. Los picos por encima del valor nominal producirán una fusión (literalmente) en llamas. (Humo, llamas, ruido, mal olor y explosión, todo ello opcional).
He visto un tapón de tantalio hacer todas estas cosas a la vez :-))
Condensador de entrada
El condensador de entrada no es demasiado crítico cuando el regulador se alimenta de un bus de sistema ya bien desacoplado. En el diagrama de la primera página se indica "Necesario si el regulador está situado lejos del filtro de la fuente de alimentación", a lo que se podría añadir "o de otra parte bien desacoplada de la alimentación", es decir, los condensadores utilizados para el desacoplamiento en general pueden hacer que otro aquí sea redundante. El condensador de salida es más importante.
Condensador de salida
Muchos reguladores modernos de baja pérdida y alto rendimiento son incondicionalmente inestables tal como se suministran. Para proporcionar estabilidad de bucle requieren un condensador de salida que tenga tanto capacitancia como ESR en rangos seleccionados. El cumplimiento de estas condiciones es esencial para la estabilidad en todas las condiciones de carga.
Capacitancia de salida necesaria para la estabilidad: La estabilidad requiere que el condensador de carga de salida sea >= 10 uF cuando el pin Cadj hace no tienen un condensador añadido a tierra y >= 20 uF cuando Cadj tiene un condensador de bypass añadido. Las capacitancias superiores también son estables. Este requisito podría cumplirse con un tapón electrolítico húmedo de aluminio o un tapón cerámico. Como los electrolíticos húmedos son generalmente de amplia tolerancia (hasta +100%/-50% si no se especifica lo contrario) un electrolítico húmedo de aluminio de 47 uF proporcionaría la capacitancia adecuada aquí, incluso cuando Cadj tuviera bypass. PERO puede o no cumplir la especificación ESR.
ESR del condensador de salida necesaria para la estabilidad:
La ESR es un "requisito Ricitos de Oro" :-) - ni demasiado ni demasiado poco.
La ESR requerida se expresa como
0.3 ohm <= ESR <= 22 ohm.
Se trata de un requisito extremadamente amplio e inusual. Incluso corrientes de rizado bastante modestas en este condensador inducirían variaciones de tensión mucho mayores de lo aceptable. Está claro que no espere corrientes de rizado elevadas y que el papel del condensador está relacionado principalmente con la estabilidad del bucle más que con el control del ruido per se. Tenga en cuenta que los reguladores de la "vieja escuela", como por ejemplo LM340 / LM7805, a menudo no especificaban ningún condensador de salida o quizás un 0,1 uF. Por ejemplo la ficha técnica del LM340 aquí dice "**Aunque no se necesita condensador de salida para la estabilidad, ayuda a la respuesta transitoria. respuesta transitoria. (Si es necesario, utilice 0,1 µF, disco cerámico)".
No es necesario un condensador de tantalio para cumplir esta especificación.
Un condensador de aluminio húmedo cumplirá esta especificación con facilidad. A continuación se indican las ESR máximas típicas de los nuevos condensadores electrolíticos húmedos de aluminio. El primer grupo son condensadores que podrían utilizarse en la práctica en esta aplicación en el extremo inferior del rango de capacitancia. El 10 uF, 10V es aproximadamente la mitad de la ESr permitida - tal vez un poco cerca para la comodidad a través de la vida. El segundo grupo son los que se utilizarían con Cadj en bypass y podrían utilizarse de todos modos - ESRs están muy lejos de los límites en ambas direcciones. El tercer grupo son condensadores elegidos para acercarse al límite inferior (y tendrán mayor resistencia = mejor con el tiempo). El 100 uF 63V empuja el límite más bajo - pero no habría ninguna necesidad de utilizar una parte 63V aquí, y conseguirá más alto (= mejor) con la edad. .
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10uF, 10V - 10 ohmios
10 uF, 25 V - 5,3 ohmios
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47uF, 10V - 2,2 ohmios
47 uF, 16 V - 1,6 ohmios 47 uF, 25 V, 1,2 ohmios
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470 uF, 10V - 024ohm
220uF, 25V - 0,23 ohmios
100 uF, 63 V - 0,3 ohmios
Dicen en la hoja de datos del LM1117
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1.3
El condensador de salida es crítico para mantener la estabilidad del regulador, y debe cumplir las condiciones requeridas tanto para la cantidad mínima de capacitancia como para la ESR (resistencia equivalente en serie). en serie).
La capacitancia de salida mínima requerida por el LM1117 es de 10µF, si se utiliza un condensador de tantalio. Cualquier aumento de la capacitancia de salida simplemente mejorará la la estabilidad del lazo y la respuesta transitoria.
La ESR del condensador de salida condensador debe oscilar entre 0,3Ω y 22Ω. En el caso del regulador ajustable, cuando se utiliza el CADJ se utiliza un condensador de capacitancia de salida (22µf de tantalio).
La VSG es crucial
AÑADIDO - notas
SBCasked:
He leído esto tantas veces: "mantener la estabilidad del regulador".
¿Cuál sería un ejemplo de regulador inestable?
¿Oscilaría la salida con un rizado elevado o quedaría indefinida o qué ocurriría exactamente?
La inestabilidad del regulador, en mi experiencia, (y como es de esperar) resulta en que el regulador oscila, con un nivel grande y a menudo señal de alta frecuencia en la salida y un voltaje de CC medido con un medidor no RMS que parece ser de CC estable en un valor incorrecto.
A continuación se comenta lo que puede verse en circunstancias típicas; los resultados reales varían mucho, pero esto es una guía.
Observe la salida con un osciloscopio y podrá ver, por ejemplo, una onda semisinusoidal de 100 kHz de 100 mV a algunos voltios de amplitud en una salida nominal de 5 VCC.
Dependiendo de los parámetros de retroalimentación, puede obtener una oscilación de baja frecuencia, lo suficientemente lenta como para verla como variaciones en un medidor "DC" y puede obtener señales más parecidas a MHz.
Yo esperaría:
(a) cambios muy lentos para ser más propensos a ser de alta amplitud (ya que sugiere que el sistema está persiguiendo su cola de tal manera que es casi en la regulación y que la retroalimentación correctiva no está trayendo rápidamente en línea, y
(b) La oscilación del nivel de MHz es más propensa a tener una amplitud inferior a la habitual, ya que sugiere que la velocidad de giro de la ruta de ganancia es un factor importante en la velocidad de respuesta. PERO puede pasar cualquier cosa.
Además, ¿cómo entra exactamente en juego aquí la ESR?
Un transeúnte ingenuo como yo esperaría que una menor resistencia en serie fuera mejor.
Lo intuitivo y lo lógico no siempre coinciden.
Un regulador es esencialmente un amplificador de potencia controlado por realimentación.
Si la realimentación es negativa en general el sistema es estable y la salida es CC.
Si la realimentación del bucle neto es positiva se obtiene oscilación.
La retroalimentación global se describe mediante una función de transferencia en la que intervienen los componentes implicados. Se puede considerar la estabilidad desde el punto de vista de, por ejemplo Criterios de estabilidad de Nyquist o (relacionado) ningún polo en el semiplano derecho y todos los polos dentro del círculo unitario o ... ¡agh!. Es adecuado decir que la retroalimentación de la salida a la entrada no refuerza la oscilación y que una resistencia demasiado grande o demasiado pequeña puede conducir a un refuerzo global cuando se considera como parte del sistema global.
Sencillo, útil .
Sólo un poco más complejo - bueno
Sueful - stack exchange
Útil
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Y una nota final, ¿te refieres a la tensión de rizado en el tapón es grande (incluso para pequeñas corrientes) como un problema inherente debido al pequeño tamaño? (es decir, Vc = integral de la corriente sobre la capacitancia?)
Dicen " ... 0,3 ohm <= ESR <= 22 ohm ..."
Si tiene una ESR de 10 ohmios, por ejemplo, cada mA de corriente de ondulación provocará una variación de tensión de 10 mV en el condensador. 10 mA de corriente de rizado = 100 mV de variación de tensión y estarías muy descontento con tu regulador. El regulador activo puede trabajar para reducir esta ondulación, pero es bueno no tener su condensador de filtro añadiendo al problema que desea solucionar.
