Pros y contras de los reguladores de voltaje en serie integrados de baja potencia frente a los reguladores de derivación

Los reguladores de derivación TL431 (y equivalentes) son piezas de gelatina hoy en día y bastante baratas. Lo mismo puede decirse del regulador de serie ajustable TL317 (versión de baja potencia de LM317).

Cuando se aplican para suministrar energía a cargas ligeras (<100 mA), son bastante efectivos y fáciles de usar. A pesar de su diferente topología interna, parece que se pueden usar en el mismo rol de manera bastante intercambiable.

Me preguntaba cuáles son los pros y los contras de usar uno u otro o, de manera más general, cuáles son los pros y los contras de usar un regulador lineal de derivación de baja potencia frente a un regulador lineal en serie. ¿Cuáles son las decisiones de diseño que pueden hacer que un diseñador elija uno sobre el otro?

Soy consciente de que, por ejemplo, los reguladores en serie pueden tener un voltaje de caída considerable (2,5 V para TL317), algo que los reguladores de derivación no tienen (pero en su lugar pueden tener una corriente mínima de polarización/reposo más alta). Pero teniendo en cuenta los reguladores de LDO, esto no parece ser tan convincente hoy en día.

Al final, ¿existen ventajas evidentes de una topología sobre la otra (y en qué caso), especialmente cuando se alimentan cargas de baja potencia?

Nota: se agradece la comparación directa de las dos partes de Jellybean que he mencionado, así como una comparación más general entre topologías. Tu eliges. Lo importante es que me gustaría tener consideraciones prácticas basadas en la experiencia de diseño real o el conocimiento de productos o sistemas razonablemente actuales. En otras palabras, "por qué y cuándo un ingeniero de diseño usaría uno sobre el otro".

Aparentemente, los diseñadores que escribieron los ejemplos en la hoja de datos del TL431 nunca lo usarían como regulador (sino como referencia).

Respuestas (3)

Para mí, la diferencia crítica es cómo manejan las cargas con diferentes requisitos de energía.

Un regulador de derivación siempre tomará la misma potencia del suministro, incluso si se reduce la corriente consumida por la carga. En algunos escenarios, esto podría ser una característica positiva.

Un regulador en serie tomará menos energía del suministro si la corriente de carga cae. En algunos escenarios, esto podría ser una característica positiva. Esto también hace que el regulador en serie sea más tolerante con el diseño descuidado: no tiene que saber exactamente la potencia máxima y mínima que podría necesitar la carga para diseñar con el regulador en serie, y su diseño no se penaliza ( con generación de calor extra) si sobrestima el requerimiento actual de la carga.

Un regulador de derivación, alimentado desde una fuente de corriente constante, puede producir algunos de los voltajes más silenciosos del mundo, con un excelente rechazo de ondulación en todos los armónicos de 120 Hertz FullWaveRectification.

Un ejemplo es el preamplificador de fonógrafo "Simplistic NJFET RIAA" del foro/hilo de diyAudio. Su objetivo, con el ShuntReg, no es un VDD preciso sino un VDD muy silencioso.

He leído muchas de las primeras publicaciones; hay más de 16 000 publicaciones en los últimos 11 años, y he llegado a la conclusión de que el ruido de fondo de su ShuntReg es de aproximadamente 1 nanovoltio para un zumbido de 60/120 Hz.

La primera publicación de ese hilo tiene un PDF con esquemas para el preamplificador RIAA y para ShuntReg. Se dedica mucho esfuerzo de diseño al diseño raw_DC, la selección del transformador y la conexión a tierra. Algunas de las personas que hacen bricolaje escriben sobre el silencio absoluto que proviene de sus parlantes, con la ganancia al máximo y el cartucho del teléfono levantado del vinilo.

Interesante. ¿Le importaría agregar algunos enlaces a las cosas que está citando?

Aquí está uno de los ShuntRegs, que se usa para proporcionar energía al NJFET RIAA de 2 etapas; la salida de 24 V CC sería para un preamplificador MOVING MAGNET necesario de baja ganancia.

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Aquí hay un ejemplo del preamplificador RIAA, para 250uV MOVING COIL, que necesita alta ganancia, por lo tanto, alto VDD (grandes valores de Rdrain)

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En el ShuntReg, la planificación de la conexión a tierra es un gran problema, por lo que los picos de corriente del diodo rectificador no provocan caídas I*R en la lámina de cobre compartida por el voltaje de salida "limpio". Los experimentadores de "diyAudio" han convergido en cajas remotas para el cable de alimentación, el transformador, los rectificadores y el primer filtrado de CC sin procesar; a menudo gastarán $$ en inductores para el filtrado de CC sin procesar, para ralentizar aún más los aumentos repentinos de corriente.

Luego, un cable de alimentación de CC de 2 metros lleva la CC no regulada a la caja del preamplificador, donde los reguladores de derivación (uno para el canal izquierdo y otro para el canal derecho) reducen la CC a niveles mínimos de ruido extremadamente bajos (1 nanovoltio) con una excelente estabilidad para que las transconductancias NJFET del preamplificador permanezcan constantes. y el balance de ganancia LeftRight permanece constante (dentro de 0,1 dB, para mantener el escenario sonoro).

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