¿Qué hacen los condensadores en IN y OUT de un regulador de voltaje LM7805?

Por favor, comprenda que en realidad soy un principiante en electrónica.

Encontré un tema muy bueno sobre cómo crear una CC de 5V a partir de una fuente de alimentación de 9v. Todo está bien. Pero para suavizar la ondulación, el autor usa dos condensadores para suavizar los valores antes del regulador de voltaje y agrega otro después del pin de salida de voltaje.

Lo que no entiendo es que el capacitor parece estar colocado en paralelo con el regulador de voltaje. No en forma serial como esperaba ver. Entonces, realmente no entiendo cómo puede usar los valores de salida suavizados, ya que en el diagrama del circuito, parece que la salida directa va a tierra.

Sé que cuando los condensadores están en serie, sumas sus valores. Pero el pin de entrada del regulador de voltaje parece estar en un terminal mientras que el capacitor está en otro. ¿Cómo puede el regulador de voltaje beneficiarse del capacitor?

Sé que lo que digo está muy mal y el diagrama del circuito es correcto. ¿Pero puedo averiguar cómo funciona este circuito?

Aquí está el esquema.

esquemático

Por cierto, ¿sabes dónde puedo encontrar un tutorial que explique cómo leer esquemas? Hay muchos temas que explican la electrónica, pero no he encontrado ningún enlace valioso para la explicación del circuito electrónico.

Es un esquema, no un esquema.

Respuestas (4)

Me temo que necesita revisar los condensadores.

Sé que cuando los condensadores están en serie, sumas sus valores.

Cuando los capacitores están en paralelo , sus valores se suman

No en forma serial como esperaba ver.

En términos generales, un capacitor tiene una impedancia "infinita" en CC. Entonces, si el capacitor estuviera en serie con la salida del regulador, solo podría pasar corriente CA. Por lo tanto, la carga no tendría un voltaje de CC, solo un voltaje de CA. Esto es justo lo contrario de lo que queremos.

Cuando el capacitor se coloca a través (en paralelo con) la salida del regulador y tierra, el capacitor presenta una (con suerte) baja impedancia para la corriente CA a través del capacitor y tierra, "desviando" la corriente ondulada alrededor de la carga, reduciendo así el voltaje CA a través la carga.

Pero, para CC, el capacitor está efectivamente abierto, por lo que aparece el voltaje de CC completo en la carga. Esto es justo lo que queremos.

Estaba a punto de presionar publicar en mi respuesta, la tuya es extremadamente similar y mucho más elocuente.
Hola Alfredo, gracias por tu respuesta. Si entiendo claramente, un capacitor bloquea la corriente continua cuando se coloca en serie (esto es algo que solo me recuerda). Pero si hay un condensador en una rama y pruebo el voltaje en la otra rama (como con el regulador), ¿se suavizará de todos modos? Pensé que la salida suavizada estará al final del nodo de ramas.

En primer lugar, estos condensadores no están ahí para suavizar la ondulación, sino para mantener la estabilidad del regulador. Dices que eres un principiante en electrónica, así que (por ahora), solo tómalo como un hecho, que necesitan estar allí. :-)

El regulador 78xx funciona más o menos de esta manera. Hay un transistor bipolar colocado entre los pines IN y OUT en el regulador, puedes imaginarlo como una resistencia variable. En su lugar, podría colocar una resistencia fija allí (dejando el pin GND abierto) y calcular su resistencia como R = (VIn-VOut)/IOut. La lástima es que generalmente no conoce ni IOut ni VIn, ya que ambos pueden variar a medida que funcionan los circuitos. Por lo tanto, necesita un mecanismo que establezca la resistencia de acuerdo con los cambios de estas variables. Este mecanismo se llama retroalimentación de voltaje negativo. Hay un circuito complejo en el IC del regulador que mide el voltaje de salida (voltaje entre los pines OUT y GND) y lo compara con una fuente interna de voltaje estable (nuevamente, por ahora, no importa de dónde venga este voltaje). Si el regulador detecta una caída de tensión en la salida (es decir, conectas otro LED en la salida), abre más el transistor, baja su resistencia y entrega más corriente a la carga. Cuando guarda la carga adicional, el voltaje aumenta y el regulador cierra el transistor, cortando el sobrevoltaje.

Un regulador ideal no requeriría ninguno de los capacitores, pero hay algunas propiedades del diseño del circuito real que lo hacen inestable (aparecerían oscilaciones de voltaje en la salida). Es por eso que debe colocar un límite correcto tanto en la entrada como en la salida; simplemente siga la hoja de datos y (¡importante!) Coloque los condensadores lo más cerca posible del IC.

Espero que esto ayude. :)

these capacitors aren't there for smoothing the ripple, but to maintain stability of the regulator¿No es lo mismo, especialmente en este caso?
Creo que no lo es. Al "suavizar la ondulación", me imagino el trabajo que hace el capacitor en un rectificador ordinario de 50 Hz con diodos (manteniendo el voltaje de salida mientras que el voltaje de entrada es menor o incluso negativo). En mi opinión, este es el propósito que la OA realmente quiere decir con este término. Por otro lado, especialmente el capacitor de salida del 7805 está más relacionado con las propiedades de frecuencia y fase del circuito de retroalimentación. El 7805 no está diseñado para producir CA en la salida, a diferencia de un transformador. Pero tal vez sea solo un problema de terminología.
Gracias por la respuesta. ¡Realmente veo mis carencias en electrónica! Parece que necesitaré más de 10 años para entender que todos esos componentes funcionan... ;)

Ladislav tenía razón. Hay situaciones en las que un regulador puede oscilar, y tiene menos que ver con el ruido acoplado (por ejemplo, de cables largos) y más con la estabilidad del circuito de control dentro del regulador.

Si usa un regulador que usa un elemento de paso NPN (estilo antiguo/clásico), entonces probablemente pueda salirse con la suya, ya que es una topología bastante estable. Sin embargo, los reguladores lineales de caída baja (LDO) se están volviendo más populares por una buena razón y utilizan un elemento de paso PNP. La topología con un elemento de paso PNP o PMOS requiere más compensación para que sea estable. Lo más probable es que vea oscilaciones con un regulador LDO si no tiene cuidado.

Aquí hay una excelente nota de aplicación: http://www.ti.com/general/docs/lit/getliterature.tsp?baseLiteratureNumber=snoa842

Considero que las respuestas anteriores no son apropiadas.

Esto es lo que pienso:

  1. El condensador en la entrada: se utiliza para eliminar el ruido eléctrico en caso de que la subunidad que contiene este regulador IC esté a cierta distancia del transformador principal del sistema. La longitud del cable que actúa como una antena atrae el ruido de conmutación, el ruido del motor, etc. Esta capacitancia de entrada ayuda a eliminar eso.

  2. El condensador del lado de la salida: Se utiliza para eliminar los transitorios causados ​​por el encendido de las salidas Totem Pole en los circuitos integrados digitales que puedan estar conectados en la salida. Sepa que si en una salida de tótem, si ambos transistores en secuencia en el tótem están encendidos simultáneamente, incluso por un pequeño instante, se crea un cortocircuito momentáneo que actúa como un pulso transitorio negativo (pero no negativo) tirando efectivamente del voltaje del regulador a cero. Suponga que muchos de estos ICS están conectados al o/p. En tal caso, hay una propagación transitoria de esta señal indeseable. El condensador en el lado de salida se utiliza para eliminar los transitorios causados ​​por la conmutación de las salidas Totem Pole en los circuitos integrados digitales.

Las otras respuestas son perfectamente correctas. Sin el condensador de salida, el regulador podría oscilar incluso si la carga no introdujera transitorios. Los transitorios de carga se manejan mejor con condensadores de derivación cerca de las cargas que los generan. Además, no aborda la idea errónea de OP sobre los condensadores paralelos y en serie.
Le agradecería que me dijera por qué oscila el regulador.
Lea la respuesta de Ladislav, explica bien el ciclo de control. Como cualquier lazo de control, si la fase llega a 180 grados antes de que la ganancia de lazo abierto baje de 1, oscilará. Muchos reguladores lineales están diseñados para que se requiera un capacitor de salida externo para evitar esta condición.
Lamento decir que tu respuesta no está clara.
Pruébelo usted mismo entonces. Ve a hacer un regulador lineal en tu simulador favorito y comprueba las condiciones de estabilidad. Luego agregue el capacitor de salida y vea cómo cambian.
Desde hace más de 20 años estoy usando este IC para proyectos y no me he encontrado con tales oscilaciones.
Soy un buscador de la Verdad. No entiendo por qué mi respuesta correcta es rechazada mientras que algunas de las respuestas 'no tan correctas' son votadas.
He aquí una forma sencilla de verlo: suponga que la señal de entrada o salida es V0 + Vm sin(wt), siendo el segundo término el ruido no deseado. En la rama del condensador, la corriente a través del condensador es C veces dv/dt, que es C Vm w cos(wt), que tiene una magnitud C Vm w. Se mantiene esta cantidad dentro de límites manejables estimando Vm y w y luego eligiendo un valor para C.
¿Qué hacen los condensadores en IN y OUT de un regulador de voltaje LM7805?
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