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

Mirando la hoja de datos, puedo ver que los reguladores de voltaje no son solo un diodo zenner en el interior, son dispositivos complejos. He notado que siempre hay un capacitor 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 la operación del circuito" mientras que el otro es "reducir la ondulación en la salida". Mirando la hoja de datos, ¿por qué tienen este valor fijo? Y si tienen un valor fijo, ¿por qué no simplemente fabricarlos en el regulador de voltaje mismo? por ejemplo, para la serie uA7800 es 0.33uF en la entrada y 0.1uF en la salida. No se explica por qué tienen estos valores.

voltage-regulator 7805

— quantum231
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por favor proporcione el diagrama del circuito

— siempre confundido el

La hoja de datos de uA7800 funcionará

— quantum231

Respuestas:

La mayoría de los reguladores de voltaje (especialmente los tipos LDO) requieren un condensador en la salida para estabilidad, y generalmente mejorará la respuesta transitoria incluso para reguladores como el 7800 que pueden no requerirlo estrictamente. Generalmente se requiere un condensador de entrada para reducir la impedancia de la fuente.

No es práctico fabricar condensadores de más de decenas de pF (más o menos) en un chip económico: ocupan un área de silicio demasiado costosa y los condensadores externos de cerámica o electrolíticos son muy baratos en cantidad. Eso no está en las cartas. Y los condensadores en realidad proporcionan almacenamiento de energía, por lo que no es algo que los circuitos inteligentes puedan sustituir.

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

La mayoría de los reguladores modernos indicarán qué valores y tipos de condensadores son aceptables, por lo que leer y comprender la hoja de datos es todo lo que necesita hacer.

— Spehro Pefhany
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¿Cómo puede un condensador de entrada reducir la impedancia de la fuente, por fuente se refiere a la salida del regulador de voltaje?

— quantum231

Entrada al regulador de voltaje. El condensador está en paralelo con la fuente al regulador. A altas frecuencias, el condensador tendrá una baja impedancia. Xc = 1 / (j w C)

— Spehro Pefhany

La entrada a un regulador de voltaje es CC pero un voltaje más alto que la salida. La entrada no es AC. Entonces, ¿cómo ayuda esta baja impedancia? O, ¿está hablando de que la salida de un puente rectificador está conectada a un condensador derivado a tierra y la salida de ese va al regulador de voltaje, ya que sería un condensador de suavizado como el de la salida del regulador de voltaje (Vout) . ¿Por condensador de entrada supongo que te refieres a condensador en Vin?

— quantum231

Imagine que carga la salida con una onda cuadrada de algunos MHz: la corriente de entrada tendrá un componente de CA.

— Spehro Pefhany

@ quantum231 "La entrada a un regulador de voltaje es CC pero un voltaje más alto que la salida". Esto solo es cierto en una situación ideal. Las fuentes de energía reales tienen una resistencia finita, por lo que cualquier cambio en la corriente de entrada tomada del regulador cambiará el voltaje de entrada. Puede haber otras fuentes de ruido en el voltaje de entrada, como la línea de alimentación que actúa como antena y detecta interferencias de radiofrecuencia, o picos de voltaje cuando otro equipo se enciende y apaga, o incluso un rayo que golpea el sistema de distribución de energía de la red. .

— alephzero

Pensé que construiría mi último circuito de un componente a la vez para poder "depurar" y aprender lo que realmente estaba sucediendo en cada paso. Así que conecté mi suministro de 12V a mi entrada y tierra y esperé ansiosamente la salida regulada de 5V. ¡Lo que obtuve fue 10 segundos de buscar una salida de 5V seguido de humo! Eso es lo que sucede si no tienes los condensadores en el circuito. Auto-oscilación, gran calor y humo. Por favor, toma mi palabra y no intentes esto en casa. Te enseña a leer la hoja de datos correctamente de principio a fin.

— TeamMAL
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La respuesta a esta pregunta radica en la experiencia práctica.

Omita el capacitor de entrada y, tarde o temprano, el estabilizador entra en auto oscilación, se sobrecalienta y explota (literalmente).

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

Como se indicó, el capacitor de salida es normal con cualquier circuito regulador / proveedor.

Para más detalles ver: http://www.clovellydonkeys.co.uk/kengreen_website/index.htm

— Ken Green
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