Линейный регулятор, который регулирует даже при отрицательном токе?

Мне нужен источник напряжения, который держит большой конденсатор при стабильном напряжении. Должны поддерживаться следующие сценарии:

  • Что-то подает ток на конденсатор. Источник напряжения должен потреблять ток, чтобы поддерживать постоянное напряжение.
  • Что-то отводит ток от конденсатора. Источник напряжения должен обеспечивать ток, чтобы поддерживать постоянное напряжение.

Мне нужен только умеренный ток (достаточно поддерживаемого диапазона от +10 мА до -10 мА). Напряжение очень низкое, в пределах 1,5В.

Решения, которые я рассмотрел:

Я ДЕЛАЮ

схематический

смоделируйте эту схему - схема, созданная с помощью CircuitLab

Плюсы:

  • Очень низкий ток покоя
  • Стабильное напряжение

Недостатки:

  • Выходы LDO не могут потреблять ток, поэтому это не работает.

LDO с постоянной нагрузкой

схематический

смоделируйте эту схему

Плюсы:

  • Очень стабильное напряжение
  • Работает

Недостатки:

  • 10 мА тока покоя. Это недопустимо, поскольку схема работает от батареи.
  • Неприятные сюрпризы, когда ток нагрузки становится даже чуть ниже -10мА

Делитель напряжения на стабилитроне

схематический

смоделируйте эту схему

Плюсы:

  • Низкая сложность, дешево
  • Работает

Недостатки:

  • Очень нестабильный (+/- 100 мВ в диапазоне тока с показанным резистором 700 Ом)
  • Высокий ток покоя (10 мА с показанным резистором 700 Ом)

Это решение уступает варианту «LDO с постоянной нагрузкой»: можно подрегулировать резистор, но тогда либо будет еще больше ток покоя, либо еще больше нестабильности.

Операционный усилитель в конфигурации повторителя напряжения

схематический

смоделируйте эту схему

Плюсы:

  • Легко регулируется (может управляться с помощью uC и т. д.)
  • Низкий ток покоя
  • Очень стабильное напряжение

Недостатки:

  • Выходы операционных усилителей нестабильны при подключении к емкостным нагрузкам; поэтому это не работает.

Есть альтернативные идеи?

Выходы операционных усилителей нестабильны при подключении к емкостным нагрузкам; поэтому это не работает. Я не согласен, так как это зависит от операционного усилителя. Сделайте операционный усилитель трансимпедансным усилителем (OTA, усилитель напряжения к току), чтобы выходное сопротивление (OTA) // C1 было доминирующим полюсом, и вы можете сделать его стабильным. Кроме того: выходы LDO не могут потреблять ток. Я не согласен, поскольку это зависит от LDO, я работал над LDO, который мог потреблять (скромный) ток. Вы делаете много (неправильных) предположений о поведении этих цепей и отвергаете их по неправильным причинам.
Стабильность LDO в отношении деталей емкости нагрузки всегда была проблемой. Так что отличий нет. Если нужно регулировать напряжение в обоих направлениях, последняя схема является единственной допустимой. Стабильность, конечно, нужно отрабатывать.
@Bimpelrekkie, подавляющее большинство (по объему продаж) линейных регуляторов используют проходные транзисторы и, следовательно, не могут потреблять ток, так что OP здесь не ошибается. Ваш «LDO» будет более редким случаем, и в любом случае он поглотит лишь скромный ток.
Если вы добавите резистор между вашим операционным усилителем и конденсатором, повторитель напряжения должен работать без нестабильности.
Какую проблему вы на самом деле пытаетесь решить? Если вы поддерживаете абсолютно постоянное напряжение на конденсаторе, то он никогда не опустится и не станет источником тока, и это не повлияет на другие цепи, подключенные к нему. Так почему бы просто не удалить конденсатор и не подать фиксированное напряжение на остальную часть схемы с любой подходящей схемой регулятора?
В основном вам нужен двухквадрантный блок питания. Он должен быть линейным? Имеются импульсные силовые модули Linear Technology, которые просты в использовании и делают именно это. Я использовал их для создания эмуляторов батареи для тестирования телефона, при этом телефон может разряжать или заряжать фальшивую батарею. Простые в использовании модули могут работать на 3 ампера. У них есть контроллеры, чтобы сделать даже гораздо более высокий ток.

Ответы (2)

В материнских платах ПК используются шины DDR, которые представляют собой линии передачи, заканчивающиеся резисторами до определенного напряжения, которым управляет «регулятор VTT», который может потреблять или подавать ток. Интересным моментом здесь является тот факт, что материнские платы имеют большой объем, поэтому доступно множество чипов для выполнения этой работы по низким ценам. Попробуйте погуглить приведенные выше термины или воспользоваться функцией поиска на сайте digikey и найти «регулятор терминации».

  • ОУ рассчитаны на емкостные нагрузки.

Операционные усилители обычно не любят емкостные нагрузки (из-за проблем с запасом по фазе), но есть способы обойти это. Некоторые операционные усилители мятежны и будут управлять «неограниченными емкостными нагрузками», которые являются терминами, которые вы должны искать. Есть несколько кандидатов.

  • Грубая сила

Если известен максимальный ток, который должен будет потреблять регулятор, то простой линейный регулятор напряжения и резистор, потребляющий максимальный ток, сделают эту работу. Это довольно неэффективно.

  • Сверните свой собственный

Большинство LDO являются источниками тока, управляемыми напряжением. Напряжение ошибки (выходное напряжение минус опорное) подается на усилитель крутизны, который создает пропорциональный ток, а выходной конденсатор интегрирует этот ток и действует как доминирующий полюс для компенсации контура. Вы можете реализовать это самостоятельно, если хотите, это не сложно.

Если вы хотите создать стабилизатор напряжения, который будет хорошо работать с известной емкостью на выходе, все, что вам нужно сделать, это учесть ESR и емкость выходного конденсатора и создать схему, которая синтезирует импеданс, который эквивалентен некоторой индуктивности и достаточен. сопротивление последовательно, чтобы убедиться, что результирующая цепь хорошо демпфирована. Это может быть реализовано, например, с помощью операционного усилителя и некоторого количества R/C в цепи обратной связи.

Не знаю, откуда вы взяли, что операционные усилители сами по себе нестабильны при емкостных нагрузках.

Попробуй это.

Каждый блок питания представляет собой операционный усилитель с емкостной нагрузкой. В основном они имеют большой толстый конденсатор на выходе.

Было бы правильно сказать, что некоторые конструкции (LDO = проходной элемент PNP или PFET) имеют тенденцию быть нестабильными при небольших емкостных нагрузках. т.е. они имеют минимальный C, чтобы сделать их стабильными, обычно несколько микрофарад.

Линейный регулятор, который регулирует даже при отрицательном токе?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v