LDO - Regulatory napięcia "z bonusem"

Autor: Dondu

Regulatory napięcia - Spis treści

Bardzo często stosując regulatory napięcia początkujący zderzają się z problemem parametru Dropout Voltage, o którego istnieniu nie mają pojęcia. Niestety brak tej wiedzy często uniemożliwia poprawne działanie użytego regulatora napięcia.

Dropout Voltage to najprościej definiując wartość napięcia, o które musi być większe napięcie wejściowe regulatora, od napięcia wyjściowego, by regulator poprawnie pracował.

Przedstawmy tę zależność wzorem:

Vi ≧ Vo + Vd

gdzie:
Vi - napięcie wejściowe regulatora (to którym zasilasz regulator)
Vo - napięcie wyjściowe regulatora (to które chcesz otrzymać)
Vd - Dropout Voltage (parametr, który znajdziesz w datasheet każdego regulatora)

Popatrzmy do datasheet popularnego "zwykłego" regulatora napięcia  L7805 Datasheet (PDF) :

W tabelce podane jest, że parametr Vd może być typowo na poziomie 2V, ale może się zdarzyć, że może osiągać nawet 2,5V.

Co to oznacza dla Ciebie?
Że powinieneś bezpiecznie przyjąć, że do powyższego wzoru jako Vd podstawisz 2,5V.

Czyli jeżeli chcesz zastosować regulator L7805 w celu otrzymania stabilnego napięcia wyjściowego (Vo)  o wartości 5V musisz zasilić regulator napięciem:

Vi ≧ 5V + 2,5V

stąd:

Vi ≧ 7,5V

Reasumując, aby regulator L7805 działał prawidłowo dając 5V na wyjściu, powinieneś zasilić go ze źródła napięcia o wartości co najmniej 7,5V.


Vd ≧ 2,5V to strasznie dużo!!!

To prawda, 2,5V to często nieakceptowalna różnica pomiędzy napięciem wejściowym i wyjściowym.

Przykład:

grzechotek
Mam baterię z telefonu na 3,6V i trzeba mi stabilizator na 3,3V, tylko że te które znalazłem to minimalne napięcie wejściowe wynosi 4,5V.

Inny przykład:
Masz źródło zasilania 5,5V, a potrzebujesz zasilać mikrokontroler napięciem 5V. Co zrobić?


LDO - przybywa z odsieczą!

Należy zastosować specjalnie opracowane regulatory o niskiej wartości parametru Dropout Voltage tzw.  Low Dropout Regulator (LDO).

Rzućmy okiem na przykładowy regulator MCP1727 firmy Microchip.

Co wynika z wykresu?
Wynika, że ten regulator LDO ma baaardzo niski Dropout Voltage. Na przykład gdy na wyjściu regulatora korzystamy z prądu 1500mA (1,5A) i napięcia 5V, to Dropout Voltage wynosi zaledwie 0,35V.

Wracamy do naszego wzoru i podstawiamy:

Vi ≧ 5V + 0,35V

czyli na wejściu wystarczy nam źródło o napięciu:

Vi ≧ 5,35V

i regulator MCP1727 będzie działał prawidłowo.

A teraz załóżmy, że zasilane przez regulator MCP1727 urządzenie będzie pobierało nie 1,5A, a zaledwie 250mA przy 5V na wyjściu. Patrzymy na wykres odczytujemy Dropout Voltage, który w tym przypadku wyniesie zaledwie: 0,05V, czyli 50mV (sic!). Resztę policz już sam :-)


A można spotkać jeszcze mniejszy Dropout Voltage!

Na rynku można znaleźć regulatory LDO, które mają parametr Dropout Voltage na poziomie znacznie niższym. Na przykład MIC5209 ma 10mV, a są także podobne innych producentów. Układ ten wprawdzie nie daje napięcia 5V, ale pokazałem go po to, by Ci uświadomić, że czasami warto poszukać inny regulator niż stosować znacznie większe źródło zasilania.

Olpad
Stabilizator wymieniony na LDO już trzyma dobrze ... wszystko działa poprawnie :-)

Warto tutaj jeszcze wspomnieć o jednym aspekcie mikrokontrolerów.

AVRowiec
W swoim układzie musze zastosować stabilizator 5V (7805 na przykład). Problem w tym że cały obwód może być (choć nie zawsze będzie) zasilany z 5V (np z USB).

Co w takiej sytuacji zrobić?

Większość mikrokontrolerów nie wymaga zasilania dokładnie 5V. Zaglądnij do datasheet mikrokontrolera, by sprawdzić jakie napięcia zasilania są wymagane możliwości. Bynajmniej nie chodzi mi tutaj o wybór np. 3,3V, ale zamiast napięcia 5V zasilać np. ATmega8 napięciem minimalnie niższym:

Innymi słowy mając źródło zasilania 5V i regulator LDO o napięciu Dropout Voltage mniejszym od 0,5V jesteś w stanie poprawnie zasilić mikrokontroler ATmega8.

Po prostu kombinuj i szukaj odpowiedniego regulatora :-)

Przeczytaj także:

• Zasilanie mikrokontrolera
• Minimalne podłączanie pinów
• Bateria zasila mikrokontroler

Regulatory napięcia - Spis treści