Ich habe einen negativen LDO (-5V von -5,5V bis -10V), der einen Tantal- oder Aluminiumkondensator erfordert. Ich frage mich, warum es keinen Keramikkondensator verwenden kann? Gibt es einen bestimmten Grund dafür?
Regler ist ein TC59 ( Datenblatt ).
(Korrektur: Der Regler, den ich ursprünglich gegeben habe, war mit Keramik stabil, dieser ist es nicht.)
Antworten:
Keramik sollte funktionieren, solange Sie die Anforderungen im Datenblatt erfüllen: 0,1 Ohm <esr <5 Ohm und srf> 1 MHz.
Es ist wahrscheinlich einfacher, diese Eigenschaften in einer Tantalkappe zu finden, insbesondere im Jahr 2002, als dieses Datenblatt veröffentlicht wurde.
EDIT: Weitere Informationen zur LDO-Stabilität und warum der ESR in einen bestimmten Bereich fallen muss.
Ein generischer LDO vergleicht die Ausgangsspannung mit einer internen Spannungsreferenz mit einem Fehlerverstärker und steuert einen PNP-Transistor an, um diesen Fehler zu korrigieren.
Das Problem tritt auf, wenn Sie sich die Phasenverschiebung und die Schleifenverstärkung dieses Rückkopplungspfads ansehen. Der Fehlerverstärker und die angesteuerte Last tragen beide Pole zum Frequenzgang der Rückkopplungsschleife bei. Diese Pole wirken als Tiefpassfilter, was dazu führt, dass die Schleifenverstärkung mit zunehmender Frequenz abnimmt. Wie wir wissen, führt ein Pol auch eine negative Phasenverschiebung ein. Wenn diese Phasenverschiebung -180 Grad erreichen darf, wird die Rückkopplungsschleife instabil und der LDO oszilliert.
Dies bedeutet, dass jedes Mal, wenn der Fehlerverstärker versucht, einen Fehler zu kompensieren, das Ergebnis seiner Korrektur um 180 Grad phasenverschoben oder invertiert ist. Infolgedessen wird der Fehlerverstärker im Grunde genommen für eine Schleife geworfen und nimmt die entgegengesetzte Korrektur vor, die er sein sollte machen, was zu wilder Instabilität führt.
Um diese Situation zu vermeiden, müssen wir verhindern, dass die Phasenverschiebung in der Rückkopplungsschleife jemals -180 Grad erreicht. Tatsächlich müssen wir nur verhindern, dass sie -180 Grad in dem Bereich erreicht, in dem der LDO eine Verstärkung von> 1 als gedämpfte Reaktion von erzeugt Ein System, das diesen Punkt überschreitet, verhindert ein Schwingen. Diese Frequenz wird durch den Verstärkungspunkt Eins des PNP-Durchlasstransistors definiert.
Wir verhindern diese Phasenverschiebung, indem wir einen Kondensator mit einem ESR in einem bestimmten Bereich verwenden. Die Kapazität verschiebt den durch die Last erzeugten Pol, aber was noch wichtiger ist, der ESR trägt zu einer höheren Frequenz Null bei. Grundsätzlich haben Sie der Rückkopplungsschleife einen Hochpassfilter hinzugefügt. Die vom ESR eingeführte Phasenverschiebung wirkt der Phasenverschiebung entgegen, die bei niedrigeren Frequenzen von den Polen des Fehlerverstärkers und der Last ausgeht.
Der Grund dafür, dass der ESR in einem bestimmten Bereich liegen muss, ist, dass, wenn er zu niedrig ist, die zum Frequenzgang beitragende Null in der Frequenz sehr hoch liegt, und zwar oberhalb des Verstärkungspunkts Eins des Durchlasstransistors. Infolgedessen ist es nicht wirksam, um sicherzustellen, dass die Phasenverschiebung der Rückkopplungsschleife nicht -180 Grad vor der Frequenz der Verstärkung Eins erreicht.
Wenn der ESR zu hoch ist, ist die Frequenz der Null sehr niedrig. Es gibt einen weiteren Pol in dem Frequenzgang, der durch die Parasiten des Durchlasstransistors erzeugt wird. Wenn die Frequenz der Nullstelle des Kondensators ESR zu niedrig ist, wird dieser Pol erreicht, solange die Verstärkung noch> 1 ist. Dadurch wird der Effekt von aufgehoben die ESR Null und wir werden wahrscheinlich -180 Grad Phasenverschiebung erreichen, bevor wir Einheitsgewinn erreichen.
All dies ist ein Hinweis auf ältere LDO-Designs. Viele / die meisten / alle neuen Designs enthalten eine zusätzliche interne Kompensation in der Rückkopplungsschleife, die die LDO-Stabilität von der ESR-Spezifikation der Ausgangskondensatoren entkoppelt.
Keramikkondensatoren mit diesen Eigenschaften sollten in Ordnung sein.