Los reguladores lineales de tensión, principalmente los LDO (Low Drop Output) son elementos vitales en muchos circuitos electrónicos. Hay cientos de soluciones disponibles para proyectos que involucran estos circuitos, de modo que abordar todas en un solo artículo sería imposible. Sin embargo, seleccionamos una buena cantidad de circuitos prácticos, basados ??en la propia literatura de los fabricantes, que pueden servir de base para los lectores. Más información puede obtenerse en los propios sitios de los fabricantes, que serán indicados.
Si bien la tendencia de una buena cantidad de proyectos es utilizar fuentes clave, muchos todavía usan reguladores lineales e incluso algunos conmutados poseen etapas en que la regulación de tensión es hecha por reguladores lineales.
Para los proyectos en que la energía es crítica, como los alimentados por baterías, todavía hay el problema de la disipación en el regulador que, para ello, debe presentar la menor caída de tensión posible.
Para este propósito se utilizan los LDO (Low Drop Output), reguladores lineales que usan dispositivos que, en la conducción presentan una resistencia muy baja y con ello, disipan el mínimo de potencia.
Además, pueden trabajar con tensiones muy bajas, como las suministradas por baterías y pilas, lo que no ocurre con los reguladores comunes.
Los siguientes circuitos de datos utilizan reguladores comunes y LDO, que sirven de referencia para los lectores que necesitan este tipo de aplicación.
Texas Instruments
Texas Instruments (www.ti.com) en su Power Management Selection Guide, por ejemplo, proporciona información sobre una gran línea de reguladores lineales de tensión con todos los recursos posibles para la aplicación que el lector tenga en mente. Este documento puede ser accedido vía internet y descargado en su totalidad en formato PDF.
Entre estos circuitos seleccionamos el TPS736xx de 400 mA donde el XX indica la tensión de salida. El circuito típico de aplicación para este componente se muestra en la figura 1.
Observe que los tres capacitores son opcionales. Esta familia de circuitos integrados reguladores de tensión se suministra en tipos de 1,7 a 5,5 v de tensión de entrada y salidas fijas (dadas por el xx) de 1,20 a 5,0 V, además de una versión ajustable con salidas de salida De 1,20 a 5,5 V.
La caída de tensión en los dispositivos de esta familia es extremadamente baja, del orden de 75 mV (tip) y en el modo shutdown su consumo es un máximo de 1 uA. Las envolturas de este componente son las que se muestran en la figura 2.
National Semiconductor
National Semiconductor (www.national.com) también presenta una amplia gama de reguladores de tensión lineales comunes y LDO para las más diversas aplicaciones.
El regulador seleccionado es el LP5900 pata corrientes hasta 150 mA, especialmente indicado para circuitos de RF y Analógicos, no necesitando capacitores bypass. En la figura 3 tenemos un circuito típico de aplicación, observándose la entrada ENABLE que permite llevar el circuito a una condición de bajo consumo.
El LP5900 se suministra con tensiones de salida de 1,5, 1,675, 1,8, 1,9, 2,0, 2,1, 2,2, 2,5, 2,6, 2,7, 2,8 , 2,85, 3,0 y 3,3 V. El rango de tensión de entrada va de 2,5 V a 5,5 V y la envoltura puede ser tanto SMD como LLP. La caída de tensión media de este dispositivo es de sólo 80 mV.
ST Microelectronics
Como producto destacado de ST Microelectronics (www.st.com) tenemos el PB137, en envoltorio TO-220 especialmente indicado para ser utilizado en cargadores de baterías plomo-ácido. Este componente tiene el diagrama de aplicación típico mostrado en la figura 4, presentando una corriente máxima de salida de 1,5 A con tensión de salida de 13,7 V.
Sus pinos se muestran en la figura 5.
Los recursos importantes que se deben destacar en este componente son la limitación de corriente, shutdown térmico y, además, una protección para operar en el área segura. Otro punto importante es la corriente de fuga inversa del orden de 10 uA.
Allegro Micro
De la Allegro Microelectronics (www.allegromicro.com) destacamos un sofisticado regulador para uso automotriz, el A8450, cuyo diagrama funcional se muestra en la figura 6.
Este circuito integrado tiene cuatro salidas de tensión. Las tensiones de 1,2 y 3,3 V se pueden utilizar para alimentar microcontroladores de DSP. También tenemos una tensión de 5 V para circuitos lógicos. La corriente para digitales de 5 V es de 200 mA y para analógicos de 200 mA.
El rango de tensiones de entrada va de 6 V a 45 V y tenemos una salida dc-dc de 5,7 V, para convertidor buck. Todas las opciones están disponibles en un componente de 24 pines SOIC.
Intersil
El regulador de tensión de la gran familia disponible de Intersil es el ISL9007. Este componente, cuyo diagrama de bloques se muestra en la figura 7, consiste en un LDO con alto PSSR capaz de proporcionar una corriente continua de salida de 400 mA.
Este regulador es estable con capacitancias de salida de 1 uF a 10 uF y tiene una corriente quiescente de sólo 50 uA. La tensión de entrada puede quedar entre 2,5 y 6,5 V, estando disponibles versiones con tensiones de salida de 3,3, 2,85, 2,8 y 2,5 V.
La caída de tensión es típicamente de 200 mV con una corriente de salida de 400 mA. En la figura 8 tenemos un circuito de aplicación típico donde los capacitores usados ??son de cerámicos de 1 uF. Este componente es especialmente indicado para aplicaciones alimentadas por batería.
La envoltura es MSOP de 8 pines y, además, cuenta con una entrada de shutdown que lleva el dispositivo a un consumo de sólo 1 uA. Otro destaque es el softstart que limita la corriente en el momento en que el circuito se enciende.
Linear
Linear Technology (www.linear.com) posee una amplia línea de reguladores lineales de tensión, tanto positivos como negativos. El elegido para este artículo es el LT3080, que puede suministrar corrientes de 1,1 A con tensiones de entrada de 1,2 a 36 V.
La caída de tensión es de sólo 300 mV y, como característica importante, presenta la posibilidad de ser conectado en paralelo con otras unidades del mismo tipo para aumentar su capacidad de corriente. Se trata también de un dispositivo estable con capacitores de salida de hasta 2,2 uF. En la figura 9 tenemos un diagrama típico de aplicación de ese componente.
En la figura 10 tenemos el modo de hacer la conexión en paralelo de ese componente para obtener mayor corriente de salida. Observe la necesidad de resistores en serie para garantizar la igualdad en la división de la corriente.
Para obtener una corriente mucho más intensa podemos usar un transistor de potencia externo, como muestra la figura 11. Evidentemente, este transistor debe montarse en un excelente radiador de calor. Con el circuito indicado se puede obtener una corriente máxima de salida de 5 A.
Finalmente tenemos una aplicación en la que el regulador funciona como una fuente de corriente constante.
El resistor de 1 ohm determina la intensidad de esta corriente, la cual tiene un ajuste fino en el trimpot de 100 k ohms. El circuito para esa aplicación se muestra en la figura 12, recordando que la corriente máxima que se puede obtener es 1 A.
En el datasheet del LT3080 se pueden encontrar varios circuitos prácticos adicionales utilizando este componente.
Micrel
Micrel (www.micrel.com) es otro fabricante de dispositivos semiconductores que cuenta con una amplia gama de reguladores de tensión lineales, tanto comunes como LDO. Hemos escogido dos circuitos integrados muy interesantes para aplicaciones de alta corriente.
El primero es el MIC29710 que consiste en un regulador fijo con 7,5 A de corriente máxima de salida, suministrado en envoltorio TO220. Este componente, especialmente diseñado para alimentar microprocesadores, como los de la línea Pentium, puede obtenerse con tensiones de salida de 3,3 V y 5,0 V.
La versión de 5,0 V se puede utilizar en la alimentación de lógica digital (TTL) en diversos tipos de equipos. El CI puede ser utilizado, por ejemplo, como regulador final en fuentes conmutadas, para proporcionar la tensión secundaria de 3,3 V o 5,0 V. Otra aplicación es en equipos alimentados por batería. En la figura 13 tenemos un circuito práctico de aplicación del MC29710.
La caída de tensión en este circuito integrado es de sólo 700 mV y la corriente de tierra muy baja.
Para una salida de tensión ajustable tenemos el MIC29712 cuyo diagrama básico de aplicación se muestra en la figura 14.
Este componente también es capaz de suministrar una corriente de salida de 7,5 A y su tensión de salida puede ser ajustada en el rango de 1,25 a 16 V que es la máxima tensión de entrada permitida para los componentes de esa familia. En la figura 15 tenemos un circuito completo de aplicación para ese componente, con la fórmula que permite calcular los valores del divisor resistivo para una determinada tensión de salida.
Observe que este componente se suministra en envoltorio TO-220 con 5 pinos mientras que la versión fija viene en envoltorio de tres terminales.
Conclusión
Hay todavía una amplia gama de aplicaciones para reguladores lineales de tensión. A diferencia de lo que se piensa, las fuentes clave no atienden a todas las necesidades de proyecto, lo que lleva a una demanda de ese tipo de configuración como regulador secundario o aún en los casos en que la potencia disipada por ese tipo de dispositivo no es importante.
En este artículo dimos una pequeña muestra de los CIs con los que el lector puede contar hoy para proyectos que exijan reguladores lineales. Visitando a los fabricantes, el lector va a constatar que dentro de cada familia están disponibles decenas de tipos diferentes que, ciertamente por sus características atienden a una necesidad específica de proyecto.