¿Regulador lineal que regula incluso con corriente negativa?

Necesito una fuente de voltaje que tenga un condensador grande a un voltaje estable. Se deben soportar los siguientes escenarios:

  • Algo está alimentando corriente en el condensador. La fuente de voltaje necesita absorber corriente para mantener el voltaje constante.
  • Algo está drenando corriente del capacitor. La fuente de voltaje necesita proporcionar corriente para mantener el voltaje constante.

Solo necesito una cantidad moderada de corriente (un rango admitido de +10 mA a -10 mA debería ser suficiente). El voltaje es muy bajo, en el rango de 1.5V.

Soluciones que he considerado:

YO HAGO

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simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

Ventajas:

  • Corriente de reposo muy baja
  • voltaje estable

Desventajas:

  • Las salidas LDO no pueden absorber corriente, por lo tanto, esto no funciona

LDO con carga constante

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Ventajas:

  • Voltaje muy estable
  • Obras

Desventajas:

  • 10mA de corriente de reposo. Esto es prohibitivo ya que el circuito funciona con batería.
  • Sorpresas desagradables cuando la corriente de carga cae incluso ligeramente por debajo de -10mA

Divisor de voltaje de diodo Zener

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Ventajas:

  • Baja complejidad, barato
  • Obras

Desventajas:

  • Muy inestable (+/- 100 mV sobre el rango de corriente con la resistencia de 700 ohmios que se muestra)
  • Alta corriente de reposo (10 mA con la resistencia de 700 ohmios que se muestra)

Esta solución es inferior a la variante "LDO con carga constante": puede ajustar la resistencia, pero luego obtiene aún más corriente de reposo o obtiene aún más inestabilidad.

OpAmp en configuración de seguidor de voltaje

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Ventajas:

  • Fácilmente ajustable (podría ser controlado por uC, etc.)
  • Baja corriente de reposo
  • Voltaje muy estable

Desventajas:

  • Las salidas OpAmp no son estables cuando se conectan a cargas capacitivas; por lo tanto esto no funciona.

¿Alguna idea alternativa?

Las salidas OpAmp no son estables cuando se conectan a cargas capacitivas; por lo tanto esto no funciona. No estoy de acuerdo ya que eso depende del opamp. Haga que el amplificador operacional sea un amplificador de impedancia trans (OTA, amplificador de voltaje a corriente) para que la impedancia de salida (de la OTA) // C1 sea el polo dominante y pueda estabilizarlo. Además: las salidas LDO no pueden hundir la corriente No estoy de acuerdo, ya que depende del LDO, he trabajado en un LDO que podría hundir (una modesta) corriente. Usted hace muchas suposiciones (erróneas) sobre el comportamiento de estos circuitos y las descarta por las razones equivocadas.
La estabilidad de LDO con respecto a los detalles de la capacitancia de carga es/fue siempre una preocupación. Así que no hay diferencias. Si se necesita regular el voltaje en ambos sentidos, el último circuito es el único válido. La estabilidad debe resolverse, por supuesto.
@Bimpelrekkie, la gran mayoría (por volumen vendido) de los reguladores lineales usan transistores de paso y, por lo tanto, no pueden absorber la corriente, por lo que OP no está mal allí. Su 'un LDO' sería un caso más raro y de todos modos solo hundió una corriente modesta.
Si agrega una resistencia entre su opamp y la tapa, entonces el seguidor de voltaje debería funcionar sin volverse inestable.
¿Qué problema estás tratando de resolver realmente? Si mantiene un voltaje absolutamente constante en el capacitor, entonces nunca se hunde ni genera corriente, y no afecta a ningún otro circuito que esté conectado a él. Entonces, ¿por qué no simplemente quitar el capacitor y suministrar un voltaje fijo al resto del circuito con cualquier tipo de circuito regulador que sea apropiado?
Básicamente, desea una fuente de alimentación de dos cuadrantes. Tiene que ser lineal? Hay módulos de alimentación conmutados fabricados por Linear Technology que son fáciles de usar y hacen exactamente eso. Los he usado para hacer emuladores de batería para pruebas de teléfonos, en los que el teléfono puede descargar o cargar la batería falsa. Los módulos fáciles de usar pueden hacer 3 amperios. Tienen controladores para hacer una corriente aún mucho más alta.

Respuestas (2)

  • Regulador VTT , también conocido como "regulador de terminación DDR".

Las placas base de PC utilizan buses DDR que son líneas de transmisión terminadas por resistencias a un cierto voltaje, que es administrado por un "regulador VTT" que puede absorber o generar corriente. Los puntos interesantes aquí son el hecho de que las placas base son de gran volumen, por lo tanto, hay muchos chips disponibles para hacer este trabajo a precios económicos. Intente buscar en Google los términos anteriores, o use la función de búsqueda en digikey, buscando "regulador de terminación".

  • Opamp diseñado para cargas capacitivas.

A los amplificadores operacionales generalmente no les gustan las cargas capacitivas (debido a problemas de margen de fase), pero hay formas de evitar esto. Algunos opamps son rebeldes y conducirán "cargas capacitivas ilimitadas", que son términos que debe buscar. Hay algunos candidatos.

  • Fuerza bruta

Si se conoce la corriente máxima que el regulador tendrá que hundir, un regulador de voltaje lineal simple y una resistencia que absorba la corriente máxima harán el trabajo. Es bastante ineficiente.

  • Enrolla tu propio

La mayoría de los LDO son fuentes de corriente controladas por voltaje. El voltaje de error (voltaje de salida menos la referencia) entra en un amplificador de transconductancia que crea una corriente proporcional, y el límite de salida integra esta corriente y actúa como un polo dominante para la compensación del bucle. Puede implementar esto usted mismo si lo desea, no es difícil.

Si desea crear un regulador de voltaje que funcione bien con una capacitancia conocida en la salida, todo lo que tiene que hacer es considerar la ESR y la capacitancia de la tapa de salida, y crear un circuito que sintetice una impedancia que sea equivalente a alguna inductancia y suficiente resistencia en serie para asegurarse de que el circuito resultante esté bien amortiguado. Esto se puede implementar con un opamp y algo de R/C en la red de retroalimentación, por ejemplo.

No estoy seguro de dónde saca la idea de que los amplificadores operacionales son per se inestables con cargas capacitivas.

Intentalo.

Cada fuente de alimentación es un amplificador operacional con una carga capacitiva. En su mayoría tienen un condensador grande y gordo en la salida.

Sería cierto que algunos diseños (LDO = PNP o elemento de paso PFET) tienden a ser inestables con cargas capacitivas pequeñas. es decir, tienen un C mínimo para que sean estables, normalmente unos pocos microfaradios.

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