Was ist der Zweck des Eingangskondensators 7805?

Der Eingangskondensator reduziert die Impedanz der Stromversorgung aus Sicht des Reglers. Dies reduziert Schwankungen der Eingangsspannung, die als Funktion von Schwankungen des Strombedarfs auftreten, auf die der Regler keinen Einfluss hat. Der Regler kann den Ausgang besser stabil halten, wenn der Eingang stabil ist.

Die Reglerelektronik ist speziell dafür ausgelegt, den Ausgang konstant zu halten, während der Eingang über einen weiten Bereich variiert (das ist der Sinn eines Linearreglers), aber keine solche Schaltung ist perfekt. Beachten Sie die Angaben zur Eingangsregelung im Datenblatt. Das sagt Ihnen, wie viel Eingangsvariationen am Ausgang gedämpft werden. Dies ist jedoch normalerweise bei DC der Fall. Wenn die Frequenz der Eingangsvariationen ansteigt, wird die aktive Schaltung weniger effektiv darin, sie zum Ausgang zu dämpfen.

Glücklicherweise hat ein Kondensator bei höheren Frequenzen eine niedrigere Impedanz, wodurch die Spannungsschwankungen aufgrund von Stromschwankungen bei höheren Frequenzen reduziert werden. Der Kondensator macht einen besseren Job, da die aktive Schaltung einen schlechteren Job macht. Eine andere Möglichkeit, darüber nachzudenken, besteht darin, dass der Kondensator zusammen mit der Impedanz, die in der Stromversorgung des Reglers vorhanden ist, ein Tiefpassfilter bildet. Dieser Filter reduziert die hochfrequenten Spannungsschwankungen, mit denen die aktive Schaltung weniger gut umgehen kann.

Denken Sie daran, dass eine Leiterbahn oder ein Draht einen parasitären Widerstand und eine parasitäre Induktivität aufweist. Diese Effekte müssen berücksichtigt werden, wenn der Regler weiter von der Versorgung entfernt ist . Diese Effekte können mit den RCL -Filtergleichungen und durch Schätzung oder Messung der Induktivität und des Widerstands des Kabels zwischen Versorgung und Regler berechnet werden. Die Quellenimpedanz wird durch die Induktivität des Drahtes reduziert. Dies wird durch Platzieren einer Kapazität in der Nähe des 7805 "unterstützt". Da Ingenieure im Allgemeinen faul sind, tun wir dies nicht, da es viel einfacher ist, einen ausreichend großen Kondensatorwert festzulegen.

Wenn dieses Problem Sie wirklich wach hält und ein paar Cent in Ihrem Design eine Rolle spielen, dann gehen Sie entweder die Berechnungen durch und finden Sie ein Modell für Ihre Schaltung oder verifizieren Sie es experimentell. Ich nehme an, aus akademischen Gründen könnten Sie sich in das Innenleben des 7805 vertiefen. Es könnte jedoch ein Frequenzmodell gefunden werden, und Sie könnten analytisch feststellen, ob es einen Unterschied machen würde. Was eine kolossale Zeitverschwendung wäre. Ein besserer Weg wäre, es experimentell zu überprüfen. Setzen Sie die Kappe auf, messen Sie das Wechselstromrauschen über dem Widerstand mit einem Messgerät oder Oszilloskop. Ändern Sie den Wert, messen Sie erneut, finden Sie heraus, was besser ist.

^{Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan}

Ein Spannungsregler ist im Wesentlichen eine Kombination aus einer Spannungsreferenz und einem Verstärker. Ihr Schaltplan zeigt einen ziemlich komplexen mehrstufigen Verstärker.

Das Problem bei mehrstufigen Verstärkern ist, dass Sie durch die Stromversorgung eine positive Rückkopplung erhalten können. Es ist äußerst schwierig, einen mehrstufigen Verstärker stabil zu machen, wenn seine Stromversorgung als Rückkopplungspfad fungieren kann. Daher muss die eingehende Leistung über einen weiten Frequenzbereich eine niedrige Impedanz aufweisen.

Am unteren Ende des Frequenzbereichs wird die niedrige Impedanz von der Stromversorgung bereitgestellt, die den Regler speist, aber bei hohen Frequenzen haben die Drähte (oder Leiterplattenspuren), die den Regler speisen, eine erhebliche Induktivität, und daher ist ein lokaler Kondensator erforderlich, um eine niedrige Impedanz aufrechtzuerhalten.

Das Datenblatt erwähnte, dass "Bypass-Kondensatoren für optimale Stabilität empfohlen werden". Es besteht die Möglichkeit, dass der Regler instabil ist und selbst oszilliert. 'Weite (lange) Verbindungsverdrahtung' fügte Induktivität hinzu und verringerte die Effektivität.

Vor vielen Jahrzehnten, als der 3-Pin-Regler zum ersten Mal auf den Markt kam, erinnerte ich mich daran, dass die Hersteller mehr Worte in das Datenblatt investierten, um dies zu erklären. Jetzt scheint es entspannter zu sein. Kann es sein, dass das Teil heutzutage "stabiler" ist? Um auf der sicheren Seite zu sein, verwenden Sie einen Kondensator mit niedrigem ESR, wie im Datenblatt empfohlen.

Kann ein 7805 jemals schwingen?

http://electronicdesign.com/boards/don-t-bypass-your-capacitor

http://forum.arduino.cc/index.php?topic=116916.0

http://www.eevblog.com/forum/projects/unstable-linear-voltage-regulator/

Die Eingangsspannung versorgt den gesamten Regler. Wenn die Eingangsspannung einige Hochfrequenzkomponenten aufweist, kann die Schaltung nicht richtig funktionieren, da die Unterdrückung der Stromversorgung für höhere Frequenzen schlechter wird.

Die Verwendung eines Kondensators auf der Eingangsseite begrenzt das Rauschen auf niedrige Frequenzen, wo die Schaltung damit umgehen kann.

Da die Schaltung nichtlineare Elemente (Transistoren) enthält, kann Rauschen in der Versorgung DC-Verschiebungen in der Schaltung erzeugen, in diesem Fall hilft der Kondensator am Ausgang nicht.

Wenn Ihre Versorgung sauber ist, sollte der Kondensator nicht erforderlich sein.

Eine andere Sache ist das Einschwingverhalten bei Lastschwankungen. Die Stromaufnahme des Reglers hängt von den Netz-/Lastbedingungen ab. Wenn die Versorgung zu weit entfernt ist, schränkt die Leitungsinduktivität die Möglichkeit ein, den Versorgungsstrom schnell zu ändern. Das Einschwingverhalten leidet.