Warum befindet sich am Ein- und Ausgang eines Spannungsreglers immer ein Kondensator?

Auf dem Datenblatt kann ich sehen, dass die Spannungsregler nicht nur eine Zennerdiode im Inneren sind, sondern komplexe Geräte. Mir ist aufgefallen, dass immer ein Kondensator am Eingang und ein weiterer am Ausgang ist. Ein Beispiel sind die Festspannungsregler der Serie uA7800.

Ich habe gelesen, dass einer von ihnen "den Schaltungsbetrieb stabilisieren" soll, während der andere "die Welligkeit des Ausgangs verringern" soll. Warum haben sie im Datenblatt diesen festen Wert? Und wenn sie einen festen Wert haben, warum werden sie dann nicht einfach in den Spannungsregler selbst eingebaut? zb für die uA7800-serie sind es 0,33 uF am eingang und 0,1 uF am ausgang. Es wird nicht erklärt, warum sie diese Werte haben.

voltage-regulator 7805

— quantum231
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PLZ liefern den Stromlaufplan

— Immer verwirrt

Datenblatt von uA7800 reicht

— quantum231

Antworten:

Die meisten Spannungsregler (insbesondere LDO-Typen) benötigen einen Kondensator am Ausgang, um Stabilität zu gewährleisten. Dies verbessert normalerweise das Einschwingverhalten, selbst bei Reglern wie dem 7800, die dies möglicherweise nicht unbedingt erfordern. Ein Eingangskondensator ist normalerweise erforderlich, um die Quellenimpedanz zu verringern.

Es ist unpraktisch, Kondensatoren mit mehr als einigen zehn pF (oder so) auf einem billigen Chip herzustellen. Sie belegen zu viel Siliziumfläche, und externe Keramik- oder Elektrolytkondensatoren sind in ihrer Menge sehr billig. Das steht nicht in den Karten. Und die Kondensatoren stellen tatsächlich einen Energiespeicher zur Verfügung, sodass sie nicht durch clevere Schaltkreise ersetzt werden können.

Bei den Werten handelt es sich um Kompromisse, die aufgrund des Verhaltens der Chipstabilität bei unterschiedlichen Lastströmen und der bei der Erstellung des Datenblattes üblichen Kappen sinnvoll sind (möglicherweise vor 35 oder 40 Jahren für die 7800-Serie). Es ist fast immer akzeptabel, eine größere Kapazität am Eingang und normalerweise am Ausgang zu verwenden, es kann jedoch zu minimalen / maximalen Werten am Kondensator ESR kommen - dem äquivalenten Serienwiderstand. In einigen Fällen kann ein zu idealer Kondensator den Regler zum Schwingen bringen.

Die meisten modernen Regler geben an, welche Werte und Kondensatortypen zulässig sind. Lesen und Verstehen des Datenblattes ist daher alles, was Sie tun müssen.

— Spehro Pefhany
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Wie kann ein Eingangskondensator die Quellenimpedanz reduzieren, nach Quelle meinen Sie den Ausgang des Spannungsreglers?

— quantum231

Eingang zum Spannungsregler. Der Kondensator liegt parallel zur Quelle des Reglers. Bei hohen Frequenzen hat der Kondensator eine niedrige Impedanz. Xc = 1 / (j w C)

— Spehro Pefhany

Der Eingang eines Spannungsreglers ist ein Gleichstrom, aber eine höhere Spannung als der Ausgang. Der Eingang ist nicht AC. Wie hilft diese niedrige Impedanz? Oder handelt es sich um den Ausgang eines Brückengleichrichters, der mit einem nach Masse geschalteten Kondensator verbunden ist, und den Ausgang dieses Kondensators, der in den Spannungsregler fließt, da dies ein Glättungskondensator wäre, genau wie der am Ausgang des Spannungsreglers (Vout). . Mit Eingangskondensator meine ich den Kondensator bei Vin?

— quantum231

Stellen Sie sich vor, Sie laden den Ausgang mit ein paar MHz Rechteckwellen - der Eingangsstrom hat eine Wechselstromkomponente.

— Spehro Pefhany

@ quantum231 "Der Eingang eines Spannungsreglers ist ein Gleichstrom, aber eine höhere Spannung als der Ausgang." Dies gilt nur in einer idealen Situation. Reale Stromquellen haben einen endlichen Widerstand, daher ändert jede Änderung des vom Regler abgegebenen Stroms die Eingangsspannung. Möglicherweise enthält die Eingangsspannung andere Störquellen, z. B. die als Antenne dienende Stromleitung, die Hochfrequenzstörungen aufnimmt, oder Spannungsspitzen beim Ein- und Ausschalten anderer Geräte - oder sogar Blitzeinschläge in das Stromnetz .

— Alephzero

Ich dachte, ich würde meine neueste Schaltung einzeln aufbauen, damit ich bei jedem Schritt "debuggen" und herausfinden kann, was tatsächlich passiert. Also habe ich meine 12V Versorgung an meinen Eingang und Masse angeschlossen und gespannt auf den 5V geregelten Ausgang gewartet. Was ich bekam, war 10 Sekunden auf der Suche nach einem 5-V-Ausgang, gefolgt von Rauch! Das ist, was passiert, wenn Sie nicht die Kondensatoren in der Schaltung haben. Selbstschwingung, große Hitze und Rauch. Bitte nehmen Sie mein Wort und versuchen Sie es nicht zu Hause. Bringt Ihnen bei, das Datenblatt von Anfang bis Ende richtig zu lesen.

— TeamMAL
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Die Antwort auf diese Frage liegt in der praktischen Erfahrung.

Lassen Sie den Eingangskondensator weg und früher oder später geht der Stabilisator in Selbstschwingung, überhitzt und explodiert (buchstäblich).

Diese Chips sind in der Tat serienstabilisierte Shunt-gesteuerte Anordnungen mit einem enormen Gewinn in der Seitenkette. Dieser Eingangskondensator steuert Phasenverschiebungen.

Wie bereits erwähnt, ist der Ausgangskondensator bei allen Regler- / Zuliefererkreisen normal.

Ausführliche Informationen finden Sie unter: http://www.clovellydonkeys.co.uk/kengreen_website/index.htm

— Ken Green
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