탄탈륨 커패시터 대 세라믹 커패시터


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탄탈 또는 알루미늄 커패시터가 필요한 음의 LDO (-5.5V ~ -10V의 -5V)가 있습니다. 왜 세라믹 커패시터를 사용할 수 없는지 궁금합니다. 이에 대한 특별한 이유가 있습니까?

레귤레이터는 TC59 ( 데이터 시트 )입니다.

(수정 : 내가 처음에 준 조절기는 세라믹으로 안정적이었습니다. 이것은 아닙니다.)

답변:


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데이터 시트의 요구 사항을 충족하는 한 세라믹이 작동해야합니다 : 0.1ohm <esr <5ohm 및 srf> 1mhz.

탄탈륨 캡에서 이러한 속성을 찾는 것이 더 쉬울 것입니다. 특히 데이터 시트가 출시 된 2002 년에 그랬습니다.

편집 : LDO 안정성 및 ESR이 특정 범위에 속하는 이유에 대한 추가 정보.

일반적인 LDO는 출력 전압을 오류 증폭기가있는 내부 전압 레퍼런스와 비교하고이 오류를 수정하기 위해 PNP 트랜지스터를 구동함으로써 작동합니다.

이 피드백 경로의 위상 편이 및 루프 게인을 볼 때 문제가 발생합니다. 오차 증폭기와 구동되는 부하는 모두 피드백 루프의 주파수 응답에 극점을 제공합니다. 이 폴은 저역 통과 필터로 작동하여 주파수가 증가함에 따라 루프 게인이 감소합니다. 우리가 알듯이 극은 또한 음의 위상 편이를 초래합니다. 이 위상 변이가 -180deg에 도달하면 피드백 루프가 불안정 해지고 LDO가 진동합니다.

이것이 의미하는 것은 에러 앰프가 에러를 보상하려고 할 때마다 그 보정 결과가 180도 위상차가되거나 역전됨에 따라 에러 앰프는 기본적으로 루프에 대해 발생하고 반대의 보정을 시작한다는 것입니다. 야생 불안정을 초래합니다.

이러한 상황을 피하려면 피드백 루프의 위상 편이가 -180deg에 도달하는 것을 방지해야합니다. 실제로 LDO가 감쇠 응답으로 LDO가 게인> 1을 생성 할 수있는 영역 내에서만 -180deg에 도달하지 않도록해야합니다. 이 지점을 지나는 시스템은 진동을 방지합니다. 이 주파수는 PNP 패스 트랜지스터의 단위 이득 포인트로 정의됩니다.

이 위상 변이를 방지하는 방법은 특정 지역에서 ESR이있는 커패시터를 사용하는 것입니다. 커패시턴스는 부하에 의해 생성 된 극점을 이동 시키나 더 중요한 것은 ESR이 더 높은 주파수 영점을 제공한다는 것입니다. 기본적으로 피드백 루프에 고역 통과 필터를 추가했습니다. ESR에 의해 도입 된 위상 편이는 에러 증폭기 및 부하로부터의 극에 의해 더 낮은 주파수에서 도입 된 위상 편이에 대항하기 위해 작용할 것이다.

ESR이 특정 범위에 있어야하는 이유는 너무 낮 으면 주파수 응답에 기여하는 0이 패스 트랜지스터의 단위 이득 포인트보다 높은 주파수에 위치하기 때문입니다. 결과적으로 피드백 루프의 위상 편이가 단위 이득 주파수 전에 -180도에 도달하지 않도록하는 데 효과적이지 않습니다.

ESR이 너무 높으면 주파수가 0이됩니다. 패스 트랜지스터의 기생에 의해 생성 된 주파수 응답에 또 다른 폴이 있습니다. 콘덴서 ESR의 제로가 너무 낮은 주파수 인 경우이 폴에 도달하는 동안 우리는 여전히 게인> 1을 얻습니다. 우리는 단일 이득에 도달하기 전에 -180도 위상 편이에 도달 할 것입니다.

그러나 이러한 문제는 오래된 LDO 설계를 나타냅니다. 다수 / 대부분 / 모든 새로운 설계에는 피드백 루프에 추가 내부 보상이 포함되어있어 출력 커패시터의 ESR 사양에서 LDO 안정성을 분리합니다.


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:) 혼란 스러울 수 있지만 저항 할 수 없기 때문에 거의 삭제했습니다.
Mark

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이러한 특성을 가진 세라믹 커패시터는 정상이어야합니다.


직렬 저항으로 ESR을 추가 할 수 있습니까? 이 시점에서 어쨌든 탄탈륨을 고려하는 것이 좋습니다. 왜냐하면 cap + resistor보다 작기 때문입니다.
Thomas O

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귀하의 질문에 대한 답변은 그렇습니다. 그러나 왜 원하십니까? 최소 ESR이 필요한 이유를 이해할 수 없습니다. 사람들이 2002 년에 초저 ESR 한도에 대해 너무 많은 돈을 지불하는 것을 막을 수 있을까요?
Kevin Vermeer

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@ree : 일부 (일반적으로 구형 / 저렴한) 레귤레이터는 안정성을 유지하기 위해 최소 레벨의 커패시터 ESR이 필요합니다.
Nick T

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매우 낮은 ESR 커패시터로 인해 일부 레귤레이터가 불안정 해집니다.
레온 헬러

@reemrevnivek : TC59는 ESR> 0.1 옴 및 ESR <5 옴에서만 안정적입니다. 아래 마크의 답변을 참조하십시오.
Thomas O
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