Welche Kapazität sollte über den Ein- und Ausgängen eines Spannungsreglers hinzugefügt werden?

Gibt es dafür eine nette Regel / Formel oder müssen wir immer vom Datenblatt abweichen? Ich habe heute (nicht weniger in einem Datenblatt) gelesen, dass die Kapazität für eine bestimmte Anwendung angepasst werden sollte (keine weitere Erklärung), und mir wurde auch gesagt, dass zusätzliche Kappen nicht erforderlich sind, wenn die Eingangsspannung stabil ist.

Grundsätzlich gibt es zwei Arten von Kondensatoren um einen Spannungsregler:

• relativ kleine (in der Größenordnung von 100 nf): Diese sind erforderlich, um den Regler stabil zu halten, ihn ordnungsgemäß arbeiten zu lassen, ein Schwingen zu verhindern, und werden immer im Datenblatt erwähnt.
• relativ große (Größenordnung von 100 μF): Diese sollen die Welligkeit am Eingang des Controllers verringern. Diese Welligkeit ist im Bild unten dargestellt. ( Ripple @ Wikipedia ) Als Faustregel gilt 2200-4700μF pro Ampere Ausgangsstrom bei 50 Hz. Die Idee dieser Kondensatoren ist es, zu verhindern, dass die gleichgerichtete Eingangsspannung des Transformators unter die minimale Eingangsspannung des Reglers fällt. Bei einem LM78xx-ähnlichen Regler muss die Eingangsspannung immer etwa 3 V höher sein als die Ausgangsspannung.

Es ist auch gut zu bemerken, dass ein einzelner großer Elektrolytkondensator den kleineren Kondensator aus dem Datenblatt nicht ersetzen kann (sofern im Datenblatt nichts anderes angegeben ist). Die kleineren Kondensatoren haben einen viel besseren Hochfrequenzgang als die ecap und deshalb möchten Sie beide.

Achten Sie darauf, die Ausgangskapazität nicht zu groß zu machen: Die meisten Regler mögen es nicht, wenn die Ausgangsspannung (aufgrund eines geladenen Ausgangskondensators) höher ist als die Eingangsspannung (aufgrund eines ausgeschalteten Transformators). Einige Datenblätter erwähnen eine maximale Ausgangskapazität. Aus diesem Grund sehen Sie manchmal eine umgekehrte Diode zwischen den Reglern in und den Ausgangspins.

Diese Kondensatoren sind Teil des Regelkreises des Reglers, damit er nicht schwingt. Sie können nicht sagen, welche Werte sie haben müssen, ohne die genauen Details der Interna des Reglers zu kennen. Befolgen Sie einfach die Hinweise im Datenblatt. In der Regel erhalten Sie einen festen Wert (ich habe noch nie gesehen, dass dieser Wert für die Anwendung angepasst wurde). Behalten Sie nicht nur die Kapazität im Auge, sondern auch den ESR (Equivalent Series Resistance), wenn dies erwähnt wird.

Selbst wenn Sie einen großen Elektrolytkondensator am Eingang verwenden würden, platzieren Sie die 100 nF-Keramik, wenn dies im Datenblatt angegeben ist. Die Kapazität des Eingangs ist übrigens unbegrenzt. Sie können den Regler vom Ausgang eines anderen Reglers speisen, was einer unendlichen Kapazität entspricht.

Die Bestimmung der Stabilität eines Linearreglers ist im besten Fall eine nicht triviale Aufgabe.

Sie erhalten einige Hinweise, indem Sie die Ausgabe direkt erfassen und eine Schrittlast anwenden (siehe Antwort). Können Sie jedoch die Stabilität unter allen Bedingungen gewährleisten?

Die Kompensation ist häufig intern und nicht zugänglich, sodass herkömmliche Methoden der Stabilitätsanalyse (Spannungsinjektion kombiniert mit Verstärkungs- / Phasenmessungen von einem Frequenzganganalysator) nicht verwendet werden können.

Die einzige Alternative besteht darin , die Ausgangsimpedanz zu messen und die Phasenreserve basierend auf der gemessenen Gruppenverzögerung mathematisch zu berechnen (aus der Sie Q ableiten können, aus der Sie die Phasenreserve auf wenige Prozent schätzen können).

Wenn der Hersteller bestimmte Werte empfiehlt, gehen Sie mit! Wenn nicht, müssen Sie möglicherweise viele empirische "Change-Test" -Iterationen durchführen, um etwas zu finden, das stabil erscheint , oder die Kugel beißen und einige hochentwickelte Testgeräte kaufen / mieten, um die Stabilität zu beweisen.

Welche Kapazität sollte über den Ein- und Ausgängen eines Spannungsreglers hinzugefügt werden? Gibt es dafür eine nette Regel / Formel oder müssen wir immer vom Datenblatt abweichen?

Es gibt eine nette Regel / Formel - es ist, dass Sie das Datenblatt verwenden MÜSSEN, es sei denn, Sie sind ein Jedi-Meister und / oder ein Blackbelt-Elektroniker. Ersteres kann durch Anwendung der Kraft auftretende Schwingungen stoppen. Letzterer hat auswendig gelernt * die Eigenschaften aller bekannten und vieler unbekannter Regulierungsbehörden.

Der Grund dafür ist, dass die Implementierungen der Regulierungsbehörden variieren und die Anforderungen variieren. Wenn Sie die Eigenschaften der einen nicht kennen, kann eine Antwort, die für eine ideal ist, für eine andere tödlich schlecht sein.

Einige Regler sind unabhängig von der Ausgangskapazität unbedingt stabil.
Einige Regler sind mit einer Ausgangskapazität über einem bestimmten Wert unbedingt stabil.
Einige Regler sind bedingungslos stabil, wenn die Ausgangskapazität über einem bestimmten Wert und unter einem anderen festgelegten Wert liegt UND wenn die Ausgangskappe ESR über einem bestimmten Wert und unter einem anderen festgelegten Wert liegt Der sichere Betriebsbereich ist ein Rechteck mit instabilen Bereichen in alle Richtungen.

Beim Eingangskondensator geht es normalerweise hauptsächlich darum, eine halb niedrige Eingangsimpedanz zu erreichen, aber das Fehlen eines oder genug kann zu Instabilität führen.

Welche Art von Regler verwenden Sie?

Ich habe heute (nicht weniger in einem Datenblatt) gelesen, dass die Kapazität für eine bestimmte Anwendung angepasst werden sollte (keine weitere Erklärung), und mir wurde auch gesagt, dass zusätzliche Kappen nicht erforderlich sind, wenn die Eingangsspannung stabil ist.

Letzteres könnte für einige Regulierungsbehörden richtig sein. Ersteres sollte irgendwo qualifiziert sein - dh wie stabil muss es sein.

In den guten alten Zeiten, als der LM7805 König war, sollte der Ausgangskondensator hauptsächlich einen schnellen Stoßstrom liefern oder einen vorübergehenden Spitzenstrom liefern, der über die Leistungsfähigkeit des Reglers hinausgeht. Sie könnten so viel mehr hinzufügen, als Sie vernünftigerweise wollten. Diese Zeiten sind weitgehend vorbei. Cout ist heutzutage oft genauso ein Teil der Schleifenstabilität wie das Filtern an sich. Es gibt jetzt normalerweise keine richtige Grenze, über der alles gut sein wird - nur eine richtige Reichweite, die eingehalten werden muss. Einige moderne Regulierungsbehörden haben diese Anforderung nicht. Im Austausch für die strengeren Anforderungen erhalten Sie oft viel bessere Spezifikationen.

* - Auswendig gelernt = Englischer Ausdruck = weiß und kann sich perfekt erinnern.