¿Cómo calcular este regulador LDO y cómo evitar que oscile?

Simplemente no puede agregar ganancia a la salida de un amplificador operacional (transistores adicionales) y esperar que esto no oscile sin la compensación adecuada.

Mire también la hoja de datos del amplificador operacional NJM4559 que le estaba dando problemas. No hay nada en esa hoja de datos que siquiera insinúe cuál es el margen de fase. Esperaría ver un gráfico como este: -

Esto es para un amplificador operacional TL084 y necesita estudiarlo en detalle; a bajas frecuencias, la diferencia de fase entre la salida y la entrada es de aproximadamente 180 grados: esto es lo que esperaría de un amplificador, es decir, está invirtiendo en gran medida. A medida que aumenta la frecuencia, suele haber una mini meseta en la que el ángulo de fase se ha desplazado unos 90 grados, es decir, se comporta como un integrador.

A medida que aumenta la frecuencia, la ganancia cae a la unidad y el margen de fase es de unos 50 grados, es decir, está a 50 grados de ser un oscilador.

Algunos amplificadores operacionales son un poco más estrictos que esto y para muchos amplificadores operacionales, el punto de ganancia unitaria (la frecuencia más alta en la que podría ocurrir la oscilación) es mucho más alto. Para el NJM4559 esto es alrededor de 6 MHz. Para el TL084 son solo 3MHz.

Por lo tanto, cablear un amplificador operacional con retroalimentación resistiva regular y sin transistores está bien para el TL084 y tal vez lo sea para el NJM4559, pero la hoja de datos no da ninguna indicación de que lo sea. Desconfiaría mucho de este dispositivo dadas las especificaciones que leí.

Ahora, agregar ganancia al circuito de retroalimentación (los dos transistores) va a causar problemas casi todas las veces: básicamente está cambiando el punto de ganancia unitaria del amplificador operacional (tal vez 20 dB o más) y esto podría muy bien moverse el punto de ganancia unitaria real en el gráfico hasta 10 veces en frecuencia. Probablemente también esté degradando las características de fase y ahora tiene un oscilador porque el margen de fase ha caído masivamente hasta 0 grados en ganancia unitaria.

Entonces, vuelva a evaluar cuál es la ganancia a 0 grados y descubrirá que está varios dB por encima de la unidad = oscilador.

Reducir la ganancia de los dos transistores es un buen comienzo: coloque una resistencia de fuente en M1 de quizás 4k7 y reduzca R2 a 4k7; esto es un comienzo, pero de ninguna manera podría ser lo único que debe hacer.

Un DMM es una forma pésima de comprobar si hay oscilaciones. En su lugar, utilice un instrumento adecuado llamado osciloscopio.

Para evitar oscilaciones, es necesario agregar alguna compensación de frecuencia en la ruta de retroalimentación para ralentizar en general la respuesta de retroalimentación. Es posible que el circuito utilizado tenga que ser algo más que un simple filtro de paso bajo.

La compensación se ajusta principalmente al tiempo de respuesta de la ruta directa a través del circuito, incluida la ganancia del amplificador operacional, la velocidad de giro del amplificador operacional y los tiempos de conmutación del FET. Sin embargo, habrá algunos requisitos para lidiar con el diseño del circuito y el acoplamiento cercano entre los cables y los componentes.