Por que sempre existe um capacitor na entrada e na saída de um regulador de tensão?

Observando a folha de dados, vejo que os reguladores de tensão não são apenas um diodo zenner, são dispositivos complexos. Notei que sempre há um capacitor na entrada e outro na saída. Um exemplo são os reguladores de tensão fixa da série uA7800.

Eu li que um deles é "estabilizar a operação do circuito", enquanto o outro é "reduzir a ondulação na saída". Olhando para a folha de dados, por que eles têm esse valor fixo? E se eles têm um valor fixo, por que não fabricá-los no próprio regulador de tensão? por exemplo, para a série uA7800, é 0,33uF na entrada e 0,1uF na saída. Não está explicado por que eles têm esses valores.

voltage-regulator 7805

— quantum231
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plz fornecer o diagrama do circuito

— sempre confuso

A folha de dados do uA7800 funcionará

— quantum231

Respostas:

A maioria dos reguladores de tensão (especialmente os tipos LDO) requer um capacitor na saída para estabilidade, e geralmente melhora a resposta transitória mesmo para reguladores como o 7800 que podem não exigir estritamente. Geralmente, é necessário um capacitor de entrada para reduzir a impedância da fonte.

É impraticável fabricar capacitores com mais de dezenas de pF em um chip barato - eles ocupam uma área de silício muito cara e os capacitores externos de cerâmica ou eletrolíticos são muito baratos em quantidade. Isso não está nos cartões. E os capacitores realmente fornecem armazenamento de energia, portanto não é algo que um circuito inteligente possa substituir.

Os valores são compromissos que fazem sentido com base no comportamento de estabilidade do chip em diferentes correntes de carga, e também quais limites eram comuns quando a folha de dados foi composta (que poderia ser de 35 ou 40 anos atrás para a série 7800). É quase sempre aceitável usar uma capacitância maior na entrada e geralmente aceitável na saída; no entanto, pode haver valores mínimos / máximos no capacitor ESR - a resistência em série equivalente. Em alguns casos, um capacitor muito ideal pode fazer com que o regulador oscile.

A maioria dos reguladores modernos indicará quais valores e tipos de capacitor são aceitáveis; portanto, basta ler e entender a folha de dados .

— Spehro Pefhany
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Como um capacitor de entrada pode reduzir a impedância da fonte, por fonte você entende a saída do regulador de tensão?

— Quantum231

Entrada para o regulador de tensão. O capacitor está paralelo à fonte do regulador. Em altas frequências, o capacitor terá uma baixa impedância. Xc = 1 / (j w C)

— Spehro Pefhany

A entrada para um regulador de tensão é CC, mas uma tensão mais alta que a saída. A entrada para isso não é AC. Então, como essa baixa impedância ajuda? Ou, você está falando sobre a saída de um retificador de ponte ser conectado a um capacitor desviado para o terra e a saída daquele entrar no regulador de tensão, já que seria um capacitor de suavização igual ao da saída do regulador de tensão (Vout) . Por capacitor de entrada, presumo que você queira dizer capacitor em Vin?

— Quantum231

Imagine que você carregue a saída com algumas ondas quadradas de MHz - a corrente de entrada terá um componente AC.

— Spehro Pefhany

@ quantum231 "A entrada para um regulador de tensão é CC, mas uma tensão mais alta que a saída." Isso é verdade apenas em uma situação ideal. As fontes de energia reais têm uma resistência finita; portanto, qualquer alteração na corrente de entrada retirada do regulador alterará a tensão de entrada. Pode haver outras fontes de ruído na tensão de entrada, como a linha de energia que atua como antena e capta interferências de radiofrequência ou picos de tensão quando outro equipamento é ligado e desligado - ou até mesmo um raio atingindo o sistema de distribuição de energia da rede elétrica .

— Alephzero

Eu pensei em construir meu último circuito, um componente de cada vez, para poder "depurar" e aprender o que realmente estava acontecendo em cada etapa. Então, liguei minha fonte de 12V à minha entrada e terra e esperei ansiosamente pela saída regulada de 5V. O que eu consegui foram 10 segundos procurando uma saída de 5V seguida de fumaça! É o que acontece se você não tiver os capacitores no circuito. Auto-oscilação, enorme calor e fumaça. Por favor, aceite minha palavra e não tente fazer isso em casa. Ensina a ler a folha de dados corretamente de capa a capa.

— TeamMAL
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A resposta a esta pergunta está na experiência prática.

Omita o capacitor de entrada e, mais cedo ou mais tarde, o estabilizador entra em auto-oscilação, superaquece e (literalmente) explode.

Esses chips são, de fato, arranjos controlados por derivação estabilizados em série com enorme ganho na cadeia lateral. Esse capacitor de entrada controla as mudanças de fase.

Conforme declarado, o capacitor de saída é normal em qualquer circuito regulador / fornecedor.

Para detalhes completos, consulte: http://www.clovellydonkeys.co.uk/kengreen_website/index.htm

— Ken Green
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