Autor Tema: Condensador antioscilaciones en regulador LDO  (Leído 7022 veces)

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Desconectado micro_pepe

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Condensador antioscilaciones en regulador LDO
« en: 25 de Octubre de 2015, 17:55:10 »
He diseñado un regulador LDO para usarlo hasta 3A, y funciona muy bien, tiene un comparador para regular el voltaje de salida, y no sé muy bien si el tipico condensador que se pone para evitar autooscilaciones va entre el pin 1 y 2 de IC2, o entre el 1 y el 3. He probado ambas configuraciones y no veo diferencia.

Saludos!!!
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Desconectado juaperser1

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Re:Condensador antioscilaciones en regulador LDO
« Respuesta #1 en: 25 de Octubre de 2015, 18:13:39 »
Hola micropepe, claramente es entre el 1 y el 2 o sea en la realimentación negativa, pero no me pidas una explicación detallada, lo se porque lo he visto en un diseño de chaly y eso ya me vale para saber donde, pero no porque así que si te ponen el porque mejor que mejor  :D y así nos enteramos los dos.

Por cierto si no te importa, podrías explicar tu circuito, me interesa aprender y aunque lo veo, algunas cosas se me escapan como los zener y tal.

Si no quieres lo comprendo  :-)

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Re:Condensador antioscilaciones en regulador LDO
« Respuesta #2 en: 25 de Octubre de 2015, 21:15:33 »
Intentare de darte una respuesta a tu pregunta  :D
El diodo zener de 12v es para reducir el voltaje de alimentacion del comparador a 24v y no ponerlo a operar en su limite que es 36v.
El zener de 9.1v es para al momento de energizar el circuito el voltaje Vgs del p - mosfet, no exceda los -20v (maximo vgs).
La realimentacion es la parte mas interesante  :mrgreen: y quizas un poco mas dificil de entender, veamos:
El voltaje en el pin - del comparador es aproximadamente 2.5v cuando el voltaje en el pin - es mayor que el del pin + (del comparador) la salida del comparador se va a cero voltios permitiendo que el mosfet entre en conduccion y comiense a cargar el capacitor de 220uf; a medida que esto sucede el voltaje en el pin + se va incrementando hasta alcanzar un valor muy cercano al del pin -,  momento en el cual se equilibra el circuito. y el voltaje de salida de la fuente se mantiene constante. Si se coloca una resistencia de carga y/o se reduce el valor de P1, el voltaje en el pin + del comparador se reducira, provocando que el voltaje de salida el comparador se reduzca lo que a su vez generara un aumento en el voltaje Vgs (se hace mas negativo) lo que produce un aumento en la corriente del mosfet, hasta que el voltaje en el pin + del comparador tome de nuevo un valor muy cercano al del pin -.  :mrgreen:
Lo contrario ocurrira si se reduce la carga y/o se aumenta el valor de P1.

Saludos


 
« Última modificación: 25 de Octubre de 2015, 21:19:10 por RALF2 »

Desconectado Chaly29

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Re:Condensador antioscilaciones en regulador LDO
« Respuesta #3 en: 26 de Octubre de 2015, 00:08:03 »
Hola micro_pepe, si bien tu circuito no esta mal, pues posee algunos puntos flojos, como por ejemplo tu usas un comparador, y siguiendo el ejemplo de tu diseño es mejor usar un amplificador operacional, conseguirás más precisión y una mejor respuesta. Otro tema es la protección que as implementado para el mosfet, ya que tal como la tienes diseñada y aplicada en realidad no proteje al mosfet. Pero bueno, la idea básica que posees es muy buena.

Aquí te dejo un circuito diseñado en base a lo que ya posees, verás unas muy simples y pocas reformas, todas las resistencias son de 1/4W y los zener de 1/2W, por lo demás creo que no necesitas de mayores explicaciones, tal como esta debe de funcionar de maravillas (por supuesto no la e probado), y si lo pruebas me avisas. Ten en cuenta que la tensión de entrada (para los valores de componentes dados) debe estar comprendida ente 30 y 40 volts, y la de salida la regulas igual que en el tuyo.

Este es el diseño:


* Fuente LDO.JPG
(32.83 kB, 648x362 - visto 350 veces)


Cualquier duda me la consultas.... Aunque seguro preguntará primero juaperser1  :D

Mañana no responderé por estar de viaje, pero el martes estoy nuevamente con ustedes.

Un saludo.

Atte. CARLOS.

La teoría es cuando se sabe todo y nada funciona. La práctica es cuando todo funciona y nadie sabe por qué.

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Re:Condensador antioscilaciones en regulador LDO
« Respuesta #4 en: 26 de Octubre de 2015, 05:58:22 »
Los cambios no son demasiados los que hizo Chaly frente a micro_pepe. Yo siempre los vi con AO a estos asi que usaria eso, un comparador para mi lo usaria en casos de ON/OFF.

Lo que si noto es que micro_pepe uso los zeners para generar una tension de caida, lo cual hace variable al funcionamiento del circuito segun la tension de entrada, ya que si la entrada varia, fluctuaria todo, la alimentacion del AO, la corriente de catodo de 741 y la tension en el gate del MOSFET, es cierto que se acomodaria solo por la realimentacion, de eso no hay dudas. pero son muchas variaciones.

Pero parece mas seguro lo de Chaly, el cual usa el zener para dar una tension fija, con esto el LM358 ya posee una tension fija, el 741 va a tener una corriente constante, el zener ahora del MOSFET esta de proteccion, todo lo demas se lo aguanta el BC548 + resistencia. El cual va a variar unicamente segun la tension de salida y la de entrada. Esos son los principales cambios que noto.

Yo si tengo preguntas, no por como funciona el circuito, sino por los elementos utilizados.

¿Por que un MOSFET y no un BJT ?, sera para manejarlo con tension? Se que los MOSFET son mejores para aplicaciones de switching ( on/off ) por su disipacion de potencia, por su bajo Ron, pero no como esto que es una aplicacion lineal, incluso los datasheet todas las pruebas son con señales de ON/OFF (cuadradas ). Se que funciona con ambos, por que no importa la linealidad por que la realimentacion lo va a compensar. Pero por que uno deberia elegir el MOSFET como la solucion correcta creo que esa es mi pregunta. Cuando el BJT posee una mayor linealidad. Especialmente cuando el MOSFET tiene una alta resistencia en su region media disipando mas potencia que lo que deberia

Lo siento un poco como el tema del AO /Comparador al tema anterior.

Con respecto a lo AO/Comparador dejo este link que posee un pdf de Texas hablando de los mismos
http://encon.fke.utm.my/nikd/latest/sloa067.pdf

Donde termina aconsejando usar comparadores para solo aplicaciones switching, y AO en aplicaciones lineales, a pesar que el AO pueda funcionar como comparador a un mayor costo energetico. Y una cosa mas que trae el pdf y que me parecio bueno compartir, es que hacer con los AO que quedan libres ( seccion 4.2 ), como conectarlos, y el por que, analiza varias posiblidades que seguro mas de uno lo habra realizado :P


Y respecto al condensador de autooscilacion, tendrias que hacer pruebas con tu circuito pasandole una señal con una frecuencia y viendo que salida tenes, asi podes armar un diagrama de bode y ver la respuesta en frecuencia, o si tenes un programa que lo pueda simular mejor. Para que antes de que la ganancia sea menor que 1, no exista un desfasaje de 180º entre la señal de entrada y salida.
La unica forma de saber esto para mi es calculandolo, por simulacion, o por ultimo probandolo. Ya que tendrias que identificar primero el valor de frecuencia que seria la oscilante en tu circuito. Y luego actuar sobre ella. Y no poner un capacitor en cualquier lado o de cualquier valor que podria incluso empeorar las cosas.
El LM358 posee una banda de amlpificacion de hasta 1MHz, asi que hasta ese punto deberias de probarlo a tu circuito, a partir de ahi la ganancia cae por debajo de los 0dB
« Última modificación: 26 de Octubre de 2015, 09:09:36 por KILLERJC »

Conectado Picuino

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Re:Condensador antioscilaciones en regulador LDO
« Respuesta #5 en: 26 de Octubre de 2015, 07:12:57 »
Alguna documentación que te vendrá bien:

Linear Technology Magazine Circuit Collection, Volume IV
http://cds.linear.com/docs/en/application-note/an84f.pdf
Página 107 en adelante

High Performance Analog ICs Linear Low Dropout (LDO) Regulator Solutions:
http://cds.linear.com/docs/en/solutions-manual/Linear_LDO_2014brochure_10_16.pdf

Basic Concepts of Linear Regulator and Switching Mode Power Supplies:
http://cds.linear.com/docs/en/application-note/AN140fa.pdf

Performance Verification of Low Noise, Low Dropout Regulators
http://cds.linear.com/docs/en/application-note/an83f.pdf


Desconectado juaperser1

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Re:Condensador antioscilaciones en regulador LDO
« Respuesta #6 en: 26 de Octubre de 2015, 07:49:11 »
diseño de micro_pepe:

muchas gracias por contestar RALF2

la parte de la realimentación la comprendo perfectamente, pero me pierdo un poco en tiristor en inversa.
es decir, 36 -12 del zener = 24 en el anodo, pero para que sirve el tiristor? y como sacas el 2,5V no veo como circula la intensidad con ese tiristor.
lo mismo  me equivoco pero un tiristor conduce de anodo a catodo cuando se activa su puerta, si no me equivoco ¿no? por lo tanto no veo como circula la intensidad a traves del 4K7 para hacer un divisor de tension y marcar los 2,5V que comentas.

a ver si me aclaro con el otro zener Vout(salida del LM393)

Voutmax=24--> 24V+9,1V = 33,1V en el catodo del zener ---> Vgs=33,1V-36V-= -2,9V
Voutmin=0--> 0V +9,1V =9,1V en el catodo del zener --> Vgs = 9,1V-36V= -26,9 ¿se sale de rango no?

PD: me acabo de lebantar y estoy un poco dormido, y con los mosfet tengo una asignatura pendiente.

circuito de chaly:

la misma pregunta con VR1 pero ahora con 2 resistencias y el zener antes de él, ¿Eso como va? la resistencia R4 esta soportando 36-15 = 21V por lo tanto debe de circular una intensidad por hay pero no veo, quizá me estoy volviendo mas tonto cada vez :D :D


para activar el mosfet lo comprendo mucho mejor y coincide con muchos mas diseños que he visto, pero el D1 de 15V tampoco lo entiendo 36V - 15 = 21V  por lo tanto -21VGS en el peor de los casos de que el transistor entre en corte y quemaria el mosfet no?

por cierto chaly, no has contestado a la pregunta de micropepe del condensador, a mi también me gustaría saberlo, y por que no lo has puesto en tu diseño

Citar
La unica forma de saber esto para mi es calculandolo, por simulacion, o por ultimo probandolo. Ya que tendrias que identificar primero el valor de frecuencia que seria la oscilante en tu circuito. Y luego actuar sobre ella. Y no poner un capacitor en cualquier lado o de cualquier valor que podria incluso empeorar las cosas.

¿como se calcula?  :D :D

KILLERJC

pregunto lo mismo, para una fuente lineal no es mejor un ¿BJT? supongo que se ha puesto el mosfet que soporta mas intensidad y así no poner un BJT mas gordo o dos en paralelo


Citar
Con respecto a lo AO/Comparador dejo este link que posee un pdf de Texas hablando de los mismos
http://encon.fke.utm.my/nikd/latest/sloa067.pdf

buen enlace  :-) :-) :-/


un saludo
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Desconectado KILLERJC

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Re:Condensador antioscilaciones en regulador LDO
« Respuesta #7 en: 26 de Octubre de 2015, 08:10:41 »
Citar
es decir, 36 -12 del zener = 24 en el anodo, pero para que sirve el tiristor?

El problema es que no es un tiristor :P, yo creo que te lo confundiste con un SCR. Pero no lo es xD
https://www.fairchildsemi.com/datasheets/TL/TL431.pdf

En el datasheet tenes la formula, mira para R2 = infinito y R1 = 0

Segun mis creencias jeje, todo lo que digo es por que imagino que lo tengo 90% seguro.

Con saber ahora que es el TL431 deberia aclarar lo del circuito de Chaly tambien, tenes 6.4 mA aprox por R4 (36V - 15V / 3.3K), los cuales 1mA del VR1 (15V-2.5V / 12K , 1mA es el minimo para la regulacion de corriente de catodo) y lo demas se repartira entre el LM y el zener.

En el LM tenes un maximo de 15V ( suponiendo que llegue a Vcc ) 15-0.7V / 33K = 0.43mA (0.7 caida del transistor Vbe) , mas otras corrientes que con respecto a ese valor no son nada.
Asi que imagino que en el zener D2 deben de pasar 5mA a 5.5mA aproximadamente.

En el peor peor peor de los casos que todo se rompa 3mA pasarian por el zener 5.5mA * 15 V = 80mW , asi que 1/2W estaria sobrado.

Citar
para activar el mosfet lo comprendo mucho mejor y coincide con muchos mas diseños que he visto, pero el D1 de 15V tampoco lo entiendo 36V - 15 = 21V  por lo tanto -21VGS en el peor de los casos de que el transistor entre en corte y quemaria el mosfet no?

El zener no esta para fijar una tension, mas en realidad para limitarlo, ya que van a compartir tension la R y el zener por estar en paralelo, recorda que el zener NO conduce mientras esta en inversa y no sobrepasa el voltaje del mismo (asi que podes considerarlo un circuito abierto mientras ) , si por alguna razon el AO decide excederse y circular mas corriente llegaria el punto en que la resistencia tenga una caida mayor que la tension del zener es cuando el zener conduciria y no permitiria que esa tension avance ya que le quitaria ese "resto" de corriente a la resistencia, el maximo valor que alcanzaria el gate con respecto a la fuente (source) seria de la tension del zener. Y esa es tu proteccion. Todo el excedende de corriente pasaria por el zener y por la resistencia solo el valor para llegar a los 15V en este caso.

Nuevamente en el peor peor peor de los casos, que entre en saturacion el BC548, que no deberia ya que si entra ahi no estaria en la region lineal y no regularia, pero supongamos eso ya que para eso es la proteccion, para cuando las cosas no funcionan como deben, la tension Vce de saturacion es de 100mV a 250mV ( segun la corriente de base ), entonces tendrias:

(36V-0.2V)/ 4.7k+4.7K = 3.82mA. (tome 100mV que es el peor caso)

La la corriente que necesita una resistencia de esas para llegar a 15V es igual a 15V/4.7K = 3.19mA
Lo cual el resto de corriente pasaria por el zener, es decir aproximadamente 0.6mA, lo que deja una potencia del zener de 9mW

Si estoy en lo correcto no se, pero no creo que le erre tanto :P

Citar
¿como se calcula?

No lo recuerdo ejej, pero no era muy lindo, recuerdo haberlo realizado para unos cuantos circuitos que nos dieron en la universidad, en los cuales debias modelar todo el circuito en una formula, luego encontrar polos y zeros, desfasajes, y muchos mas etc, dibujar un diagrama de bode de fase y amplitud (tambien recuerdo nyquist, routh hurwitz o como se llame ), crear el dispositivo corrector, etc.  Resumen, simulalo es mas facil ahi te da el bode de amplitud y fase :P

LLevo mas de medio año con eso de realimentaciones.. no es un tema demasiado lindo para agarrar, Una pequeña intro:
http://www.fceia.unr.edu.ar/enica3/estab.pdf
« Última modificación: 27 de Octubre de 2015, 07:30:49 por KILLERJC »

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Re:Condensador antioscilaciones en regulador LDO
« Respuesta #8 en: 26 de Octubre de 2015, 08:45:08 »
Citar
El problema es que no es un tiristor :P, yo creo que te lo confundiste con un SCR. Pero no lo es xD

aaaaaa es verdad me he quedado con el simbolo y no con el nombre :oops: :oops:


Citar
Con saber ahora que es el TL431 deberia aclarar lo del circuito de Chaly tambien, tenes 3 mA aprox por R4 (36V - 15V / 3.3K), los cuales 1mA del VR1 (15V-2.5V / 12K , 1mA es el minimo para la regulacion de corriente de catodo) y lo demas se repartira entre el LM y el zener.

Exacto ahora esta claro, pero no creo que se pueda tomar en cuenta lo que absorbe el LM en intensidad yo lo pondría despreciable y lo dejaria lo sobrante por el zener.


Citar
ya que van a compartir tension la R y el zener

cierto, ahora lo veo.

Citar
No lo recuerdo ejej, pero no era muy lindo, recuerdo haberlo realizado para unos cuantos circuitos que nos dieron en la universidad, en los cuales debias modelar todo el circuito en una formula, luego encontrar polos y zeros, desfasajes, y muchos mas etc, dibujar un diagrama de bode de fase y amplitud (tambien recuerdo nyquist, routh hurwitz o como se llame ), crear el dispositivo corrector, etc.  Resumen, simulalo es mas facil ahi te da el bode de amplitud y fase :P

por eso mismo lo he preguntado, paso de hacer cuentas teoricas de nyquist y de su mamá, era por si había alguna regla empirica de estas en plan 1000uF por amperio, o algo asi  :D :D

Citar
LLevo mas de medio año con eso de realimentaciones.. no es un tema demasiado lindo para agarrar, Una pequeña intro:

el libro de ogata es bastante bueno para esto tambien, lo estudie todo eso en automatica, (que no automatizacion que era otra asignatura)

gracias por el link ;-) y aclaraciones
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Re:Condensador antioscilaciones en regulador LDO
« Respuesta #9 en: 26 de Octubre de 2015, 08:50:38 »
Aunque edite un poco mientras respondias..

Citar
Exacto ahora esta claro, pero no creo que se pueda tomar en cuenta lo que absorbe el LM en intensidad yo lo pondría despreciable y lo dejaria lo sobrante por el zener.

No es tan despreciable, la corriente tipica a la salida puede ser de 40mA/50mA del LM... Tenes que considerar eso como consumo del LM

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Re:Condensador antioscilaciones en regulador LDO
« Respuesta #10 en: 26 de Octubre de 2015, 08:52:57 »
Citar
No es tan despreciable, la corriente tipica a la salida puede ser de 40mA/50mA del LM... Tenes que considerar eso como consumo del LM

no no me he explicado mal, y comprendido mal al mismo tiempo.

quería decir que es despreciables lo que entra en el LM por el terminal +, pero claro estamos hablando de por donde se reparte la intensidad que proviene de R4 por lo tanto es un fallo tecnico mio  :D :D
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Re:Condensador antioscilaciones en regulador LDO
« Respuesta #11 en: 26 de Octubre de 2015, 11:45:48 »
Madre mia !!!  Que cantidad de respuestas.

El funcionamiento de mi circuito es tal y como expuso RALF2, lo de los zener lo hice con idea de poder adaptarlo facilmente para voltajes de entrada menores, bastaría con poner un hilo en la plaquita de circuito, pero en el de Chaly se puede hacer igualmente modificando el valor de R4 y R2, incluso podrían eliminarse los zener si se alimenta con 12 o 15V.

Luego lo pruebo a ver que tal funciona.

Lo de usar un Mosfet es porque tienen una saturación más fuerte que los BJT, y al tratarse de un LDO es importante.

El condensador, ahora que he leido el hilo, recuerdo algunas cosas de la teoria de control, lo que haciamos hera calcular un "controlador" o "filtro" que se intercala en la salida del comparador (en este caso el operacional), lo que ocurre es que en clase nos decian "Calcular un controlador para un sistema de control cuya planta se corresponde con la función de transferencia... " pero nunca me enseñaron a obtener esa función... y cuando calculabamos el controlador tampo lo implantabamos, nos quedabamos con la funcion de transferencia del controlador y punto.

Será cuestión de simularlo, entonces, que tengo que hacer?

Darle un escalón a la salida haciendo un pico de consumo con una resistencia?


« Última modificación: 26 de Octubre de 2015, 14:11:40 por micro_pepe »
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Re:Condensador antioscilaciones en regulador LDO
« Respuesta #12 en: 26 de Octubre de 2015, 14:10:47 »
Partiendo de lo que conozco de mis estudios, lo que analizabamos era un diagrama de bloques como el siguiente:


* sistema_control.gif
(5.59 kB, 561x262 - visto 276 veces)


Se corresponde según con el esquema de Chaly:

- El comparador (Circulito con un + y un -) --> El operacional.
- R(s) --> La referencia de 2.5V de VR1.
- G(s) --> Q2, Q1, C2, C4, R1, R2, R3 y D1.
- H(s) --> R5 y R6.
- C(s) --> La salida de voltaje regulado que deseamos.

Las operaciones que hacia yo en clase para obtener el diagrama de Bode, eran sobre G(s) o lo que es lo mismo en lazo abierto, y cuando usabamos Matlab una vez definido la función de transferencia de G(s) haciamos esto:

bode(g)

y nos pintaba el diagrama de ganancia y fase, todo esto es muy bonito, pero lo que yo quiero es obtenerlo a partir de un esquema electrónico con Proteus por ejemplo; entonces si no me equivoco tengo que armar en Proteus la parte mencionada correspondiente a G(s) y darle frecuencias hasta 1MHz (quedamos que es el límite impuesto por el operacional) midiendo la respuesta en frecuencia en la salida de G(s), es decir en C2 ¿Hasta aquí voy bién? logicamente en C6 debe de haber los 36V.

Saludos!!!
« Última modificación: 26 de Octubre de 2015, 14:16:29 por micro_pepe »
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Re:Condensador antioscilaciones en regulador LDO
« Respuesta #13 en: 26 de Octubre de 2015, 14:18:24 »
En el proteus tenes para ver el diagrama en frecuencia (bode) de amplitud y fase

http://www.todopic.com.ar/foros/index.php?topic=36132.0


Arma el circuito y probalo. El tema es que esten todos los componentes y ahi te va a dar la grafica de bode

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Re:Condensador antioscilaciones en regulador LDO
« Respuesta #14 en: 26 de Octubre de 2015, 15:54:25 »
Te recomiendo que lo ajustes a mano o con Ziegler-Nichols. No necesitas conocer exactamente la respuesta del sistema para que funcione bien.

Para eso necesitas un PID montado en el operacional.

La P = ganancia variable (un par de resistencias que limiten la ganancia del operacional)
En el momento que la fuente comience a oscilar, tendrás que añadir derivativo (un condensador entre la entrada y Vin- del operacional)
Si necesitas integral, tendrás que colocar un condensador entre Vin- y la resistencia de realimentación:



Teoría para sintonización manual o por Ziegler-Nichols:

http://www.picuino.com/es/arduprog/control-pid.html
http://www.picuino.com/es/arduprog/control-ziegler-nichols.html