Tantalkondensatoren vs. Keramikkondensatoren

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.

BEARBEITEN: Einige weitere Informationen zur LDO-Stabilität und warum der ESR in einen bestimmten Bereich fallen muss.

Ein generischer LDO funktioniert, indem er die Ausgangsspannung mit einem Fehlerverstärker mit einer internen Spannungsreferenz vergleicht und einen PNP-Transistor ansteuert, 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 zu einer negativen Phasenverschiebung. Wenn zugelassen wird, dass diese Phasenverschiebung -180 Grad erreicht, 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, folglich wird der Fehlerverstärker im Grunde genommen für eine Schleife geworfen und beginnt, die entgegengesetzte Korrektur vorzunehmen, 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, eigentlich müssen wir nur verhindern, dass sie -180 Grad innerhalb des Bereichs erreicht, in dem der LDO eine Verstärkung > 1 als gedämpfte Antwort des erzeugen kann System über diesen Punkt hinaus verhindert Oszillationen. Diese Frequenz wird durch den Einheitsverstärkungspunkt des PNP-Durchgangstransistors 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 einem höheren Frequenznullpunkt bei. Im Grunde haben Sie der Rückkopplungsschleife einen Hochpassfilter hinzugefügt. Die durch den ESR eingeführte Phasenverschiebung wirkt der Phasenverschiebung entgegen, die bei niedrigeren Frequenzen durch die Pole des Fehlerverstärkers und der Last eingeführt wird.

Der Grund dafür, dass der ESR in einem bestimmten Bereich liegen muss, besteht darin, dass, wenn er zu niedrig ist, die zum Frequenzgang beigetragene Null in der Frequenz sehr hoch liegt, über dem Eins-Verstärkungspunkt des Durchgangstransistors. Infolgedessen ist es nicht effektiv sicherzustellen, dass die Phasenverschiebung der Rückkopplungsschleife nicht -180 Grad vor der Einheitsverstärkungsfrequenz erreicht.

Wenn der ESR zu hoch ist, hat die Null eine sehr niedrige Frequenz. Es gibt einen weiteren Pol im Frequenzgang, der durch die Parasiten des Durchgangstransistors erzeugt wird. Wenn die Null vom Kondensator ESR in der Frequenz zu niedrig ist, wird dieser Pol erreicht, während wir immer noch eine Verstärkung > 1 haben, dies hebt den Effekt von auf der ESR Null und wir werden wahrscheinlich eine Phasenverschiebung von -180 Grad erreichen, bevor wir einen Einheitsgewinn erreichen.

Alles in allem weisen diese Probleme auf ältere LDO-Designs hin. 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.