Ho un LDO negativo (-5 V da -5,5 V a -10 V) che richiede un condensatore al tantalio o alluminio. Mi chiedo perché non possa usare un condensatore ceramico? C'è qualche motivo specifico per questo?
Il regolatore è un TC59 ( scheda tecnica ).
(Correzione: il regolatore che ho dato inizialmente era stabile con la ceramica, questo no.)
Risposte:
la ceramica dovrebbe funzionare fintanto che si soddisfano i requisiti nel foglio dati: 0,1ohm <esr <5ohm e srf> 1mhz.
Probabilmente è più facile trovare quelle proprietà in un tappo di tantalio, specialmente nel 2002 quando fu rilasciata la scheda tecnica.
EDIT: ulteriori informazioni sulla stabilità degli LDO e perché l'ESR deve rientrare in un determinato intervallo.
Un LDO generico funziona confrontando la tensione di uscita con un riferimento di tensione interno con un amplificatore di errore e pilotando un transistor PNP per correggere questo errore.
Il problema si presenta quando si osserva lo sfasamento e il guadagno del loop di questo percorso di feedback. L'amplificatore di errore e il carico pilotati contribuiscono entrambi ai poli per la risposta in frequenza del circuito di retroazione. Questi poli fungono da filtro passa-basso con conseguente riduzione del guadagno del loop all'aumentare della frequenza. Come sappiamo, un polo introduce anche uno sfasamento negativo. Se si consente a questo sfasamento di raggiungere -180 gradi, il circuito di retroazione diventa instabile e l'LDO oscillerà.
Ciò significa che ogni volta che l'amplificatore di errore tenta di compensare un errore, il risultato della sua correzione è sfasato di 180 gradi o invertito, di conseguenza l'amplificatore di errore viene sostanzialmente lanciato per un loop e inizia a fare la correzione opposta che dovrebbe essere rendendo, con conseguente instabilità selvaggia.
Per evitare questa situazione, dobbiamo evitare che lo sfasamento nel loop di feedback arrivi a -180 gradi, in realtà dobbiamo solo impedirgli di raggiungere -180 gradi nella regione in cui l'LDO può generare guadagno> 1 come risposta smorzata del il sistema oltre questo punto impedisce l'oscillazione. Questa frequenza è definita dal punto di guadagno unitario del transistor passante PNP.
Il modo in cui impediamo questo sfasamento è utilizzando un condensatore con un ESR in una determinata regione. La capacità sposterà il polo creato dal carico, ma soprattutto l'ESR contribuirà con una frequenza più elevata pari a zero. Fondamentalmente hai aggiunto un filtro passa-alto al loop di feedback. Lo sfasamento introdotto dall'ESR funzionerà per contrastare lo sfasamento introdotto a frequenze più basse dai poli dall'amplificatore di errore e dal carico.
Il motivo per cui l'ESR deve trovarsi in un intervallo particolare è che se è troppo basso, lo zero che ha contribuito alla risposta in frequenza si troverà in una frequenza molto elevata, al di sopra del punto di guadagno unitario del transistor passante. Di conseguenza non è efficace nel garantire che lo sfasamento del circuito di retroazione non raggiunga -180 gradi prima della frequenza di guadagno unitario.
Se l'ESR è troppo alto, lo zero avrà una frequenza molto bassa. C'è un altro polo nella risposta in frequenza creato dai parassiti del transistor di passaggio, se lo zero dal condensatore ESR ha una frequenza troppo bassa, questo polo verrà raggiunto mentre abbiamo ancora guadagno> 1, questo annullerà l'effetto di lo zero ESR e probabilmente raggiungeremo uno sfasamento di -180 gradi prima di raggiungere il guadagno unitario.
Detto questo, questi problemi sono indicativi di vecchi progetti LDO. Molti / Most / Tutti i nuovi design includono una compensazione interna aggiuntiva nel circuito di retroazione che disaccoppia la stabilità LDO dalle specifiche ESR dei condensatori di uscita.
I condensatori ceramici con queste proprietà dovrebbero essere OK.