Hallo Leute, wenn ich mir die Datenblätter der gängigen LDO-Linearregler anschaue, dann sind ja die Anforderungen an den ESR des Ausgangskondensators relativ hoch bezüglich minimalem und maximalem ESR. Das schreit geradezu nach Problemen. Ich werde das so handhaben, dass ich Keramik-Cs (die einen sehr kleinen ESR besitzen) mit einem Serienwiderstand entsprechend den Anforderungen des Datenblatts kombiniere. Wie sieht es denn aus, wenn auf dem Board einige kleinere Keramik-Cs an diesen Reglern hängen. Da ist doch niemals mehr sichergestellt, dass die Regler sauber arbeiten, es sei denn, man hängt den Serien-R nicht nur in Reihe zum Ausgangs-C, sondern gleich in Reihe zur Last, was dann allerdings die Stabilität der Ausgangsspannung doch eher negativ beeinflusst. Wie sehen Eure Erfahrungen und/oder Strategien zum Einhalten der ESR-Anforderungen aus?
Erfahrung ist alles: Klatsch einen OS-CON ran und die Sache läuft immer.
High Performer schrieb: > Ich werde das so handhaben, dass ich Keramik-Cs (die > > einen sehr kleinen ESR besitzen) mit einem Serienwiderstand entsprechend > > den Anforderungen des Datenblatts kombiniere. Dann baust du Nonsens, denn das ist die schlechtestmögliche Lösung. Wenn du schon "high performen" willst, wechsel den Reglerhersteller. Denn seit mehr als 10 Jahren gibt es mit LT176x und LT196x LDO Regler, die hervorragend mit Keramik-Kondensatoren und ESR bei null klarkommen. Warum sich hier im Forum das Märchen noch immer hält, das LDO diesbezüglich problematisch seien mit Keramik-Kondensatoren; Und jede Woche mindestens ein Thread zu exakt diesem Thema neu eröffnet wird: Das ist vollkommen überholt. Genauso könntet Ihr jede Woche fragen ob bleifreies Benzin schädlich ist, denn Automotoren benötigten doch mal Bleitetraethyl. Etc. Früher (tm) halt.
Normalerweise steht im jeden vernünftig Datenblatt die "Safety Operation Area" inklusive die Spannweite des ESRs drin. Das ist egal ob diese von 0 Ohm - 2 Ohm oder von 0.5 Ohm - 5 Ohm geht. Wenn du einen entsprechenden Regler verbauen möchtest schaust du einfach das du dir den passenden Kondensator an seiner Seite stellst. Alles andere kann in diversen Situationen Stabilitätsprobleme mit sich bringen. Wenn das Datenblatt sich dazu ausschweigt würde ich einen anderen Regler in Betracht ziehen.
Man sollte auch das Ausgabedatum des Datenblattes vom LDOs beachten: Vor 10 Jahren waren die Low-ESR-Elkos noch sehr teuer und kaum zu bekommen. Und die hochkapazitiven Keramik-Chipkondensatoren mit ihrem kleinen ESR hatten sich noch nicht durchgestzt. Insofern waren die Anforderungsbeschreibung in den Datenblättern schwer verdaulich. Aber heutzutage sorgt ein Standard 1-10µ Keramikkoni für Ruhe an der Front.
Zuerst einmal Danke für eure Antworten. Kurze Stellungnahme zu den verschiedenen Antworten: >Dann baust du Nonsens, denn das ist die schlechtestmögliche Lösung. Es gibt nicht wenige Hersteller, die einen Serienwiderstand in ihren Datenblättern vorschlagen. Ich sehe ehrlich gesagt auch nicht das große Problem. Es macht keinen Unterschied, ob ich einen Kondensator mit 0Ohm ESR und 0,1 Ohm Widerstand in Reihe verwende oder einen C mit 0.1 Ohm ESR. Die Frage ist nur, was passiert, wenn auf der Ausgangsseite noch einige Abblock-C hängen, was ja eigentlich normal ist. Im Prinzip müsste dann der Serienwiderstand in Reihe zum Ausgang gehängt werden. Das mag nicht optimal sein (warum eigentlich nicht?), aber nur so kann man bei vielen LDO-Reglern sicherstellen, dass die Grenzen für den ESR eingehalten werden. >Wenn du schon "high performen" willst, wechsel den Reglerhersteller. >Denn seit mehr als 10 Jahren gibt es mit LT176x und LT196x LDO Regler, >die hervorragend mit Keramik-Kondensatoren und ESR bei null klarkommen. Na ja, wenn der Preis keine Rolle spielt, kann man die natürlich verwenden. Aber selbst in den Datenblätter steht dort explizit, dass keine Serienwiederstände notwendig sind. Also ist es wohl nicht selbstverständlich, dass ein geringer ESR kein Problem darstellt. >Das ist egal ob diese von 0 Ohm - 2 Ohm oder von 0.5 Ohm - 5 Ohm geht. Das ist natürlich nicht egal. Wenn 0,5 Ohm bis 5 Ohm angegeben sind, kann ich keine Keramik-Cs verwenden! Außerdem: möchtest Du garantieren, dass der ESR eines Elkos auch unter Worst-Case-Bedingungen und nach langer Betriebszeit noch im geforderten Bereich liegt. Das sieht für mich nach russischem Roulette aus. Das Problem ist ja auch nicht der maximale ESR, sondern der minimale, so dass sich die Pole des Regelkreises nicht ungünstig verschieben. >Warum sich hier im Forum das Märchen noch immer hält, das LDO >diesbezüglich problematisch seien mit Keramik-Kondensatoren; Vielleicht deshalb, weil es kein Märchen ist? Die Mehrzahl der Regler, deren Datenblätter ich inzwischen angeschaut habe, schreiben einen minimalen und maximalen ESR vor. Du kannst doch nicht behaupten, dass man die alle in die Tonne kicken kann. Und in mehreren Datenblättern steht explizit der Hinweis auf einen Serienwiderstand zum C. Bei den LDO-Reglern, die auch mit Keramik-Cs klarkommen, ist das explizit im Datenblatt erwähnt. Das ist also durchaus kleine Selbstverständlichkeit. Ich habe inzwischen die Typen MCP1700-3302E und MCP1824ST gefunden. Die sind bezahlbar und sind auch bei kleinem ESR stabil. >Vor 10 Jahren waren die Low-ESR-Elkos noch sehr teuer und kaum zu >bekommen. Gerade der zu niedrige, nicht der zu hohe ESR ist ja das Problem bei Keramik-Cs.
High Performer schrieb: > Und in mehreren Datenblättern steht explizit der Hinweis auf einen > Serienwiderstand zum C. Kannst du mal dein Datenblatt anhängen oder verlinken? Hab sowas wie nen Serienwiderstand für den C noch nie verbaut oder auch nur gesehen. Ich benütze z.b. gern die lm2940-LDOs, ein Kondensator hinterher und es tut. :-)
>Kannst du mal dein Datenblatt anhängen oder verlinken? Also als Beispiel: Datenblatt zum LP2950/2951 von National: http://www.national.com/ds/LP/LP2950.pdf Zitat: "The ESR of ceramic capacitors is so low that this phase lead does not occur, significantly reducing phase margin. A ceramic output capacitor can be used if a series resistance is added (recommended value of resistance about 0.1Ω to 2Ω)." Das habe ich auch schon in anderen DB gelesen. Bin jetzt allerdings zu faul zum Suchen. Aber nachdem ich nochmal einige DB durchgeschaut habe, muss ich doch sagen: Viele aktuelle LDO-Regler kommen mit kleinem ESR am Ausgang klar.
High Performer schrieb: > Also ist es wohl nicht > > selbstverständlich, dass ein geringer ESR kein Problem darstellt. Lies Dir mal die Appnotes zu den genanten Reglern durch, da steht EXPLIZIT das was ich dazu geschrieben habe: GERINGER ESR stellt KEIN Problem für die Regler dar. Und so teuer wie du uns glaubne machen willst sind diese Regler nun wahrhaftig nicht.
>>Das ist egal ob diese von 0 Ohm - 2 Ohm oder von 0.5 Ohm - 5 Ohm geht. >Das ist natürlich nicht egal. Wenn 0,5 Ohm bis 5 Ohm angegeben sind, >kann ich keine Keramik-Cs verwenden! >Außerdem: möchtest Du garantieren, dass der ESR eines Elkos auch unter >Worst-Case-Bedingungen und nach langer Betriebszeit noch im geforderten >Bereich liegt. Das sieht für mich nach russischem Roulette aus. >Das Problem ist ja auch nicht der maximale ESR, sondern der minimale, so >dass sich die Pole des Regelkreises nicht ungünstig verschieben. Da habe ich mich leider ungeschickt ausgedrückt. Ich wollte damit sagen das man einfach einen passenden Elko sich aussucht und den Rest entsprechend angleicht. Meistens steht in den Datenblättern das bei hohen Kapazitäten lieber Tantal Elkos oder wie bereits erwähnt die Kondensatoren mit Widerständen vom Regler getrennt werden sollen.
Andrew Taylor schrieb: > High Performer schrieb: >> Also ist es wohl nicht >> >> selbstverständlich, dass ein geringer ESR kein Problem darstellt. > > Lies Dir mal die Appnotes zu den genanten Reglern durch, da steht > EXPLIZIT das was ich dazu geschrieben habe: GERINGER ESR stellt KEIN > Problem für die Regler dar. Hä? Ja doch, steht doch auch im Datenblatt: "The ESR of ceramic capacitors is so low that this phase lead does not occur, significantly reducing phase margin. A ceramic output capacitor can be used if a series resistance is added (recommended value of resistance about 0.1Ω to 2Ω)." Deswegen sollte ein Tantal oder Elko verwendet werden. Ein Keramik in Reihe dazu macht aber kein Problem.
High Performer schrieb: > Zitat: > > "The ESR of ceramic capacitors is so low that this phase lead does not > occur, significantly reducing phase margin. A ceramic output > capacitor can be used if a series resistance is added (recommended > value of resistance about 0.1Ω to 2Ω)." Deswegen werden Keramikkondensatoren ja auch nicht empfohlen :-) Nimm einfach das, was die Hersteller empfehlen, hier z.b. Aluminium-Elkos oder Tantal-Elkos, dann gibts eigentlich keine Probleme. :-)
Simon K. schrieb: > Ein Keramik in Reihe dazu macht aber kein Problem. Das sollte natürlich heißen "parallel" zu dem Tantal/Elko.
Ich schreibe oben bereits explizit: Appnotes lesen. In dem Fall AN83, und dort B1 ansehen. ESR von 0 Ohm geht. Wenn man Jim Williams glauben darf. Was wohl unzweifelhaft ist wenn jemand wie JW sowas schreibt. Somit gehen alle Kermaik- und sonstwie Kondensatoren. Latürnich gibt es einen Minimalen Wert für die Kapazität des Ausgangskondensators, bei dem das ESR=0 Ohm zulässig ist.
Du schriebst: >Lies Dir mal die Appnotes zu den genanten Reglern durch, da steht >EXPLIZIT das was ich dazu geschrieben habe: GERINGER ESR stellt KEIN >Problem für die Regler dar. Ich schrieb einige Postings zuvor: "Bei den LDO-Reglern, die auch mit Keramik-Cs klarkommen, ist das explizit im Datenblatt erwähnt. Das ist also durchaus kleine Selbstverständlichkeit."
>ESR von 0 Ohm geht.
Es geht jedoch nicht generell bei allen LDOs. Es geht bei vielen Typen,
aber bei einigen eben nicht. Genauso wie bestimmte Regler einen
minimalen Laststrom verlangen. Welche Bedingungen zum stabilen und
korrekten Betrieb eines Reglers eingehalten werden müssen, ist
ausschließlich von der Topologie der Regler abhängig. Bei den
LDO-Reglern ist halt der Ausgangstransistor in PNP-Schaltung angeordnet,
um den geringen Spannungsabfall zu erreichen. Und bei solchen Reglern
ist halt die Stabilität schwieriger zu erreichen als bei
NPN-Ausgangsstufen.
Es gibt sogar welche die haben eine Interne Ladungspumpe und arbeiten mit einen N-Kanal FET welche für den stabilen Betrieb keinen Ausgangskondensator benötigen. Ein Kondensator verbessert aber Dynamische Lastwechsel bis zur einer gewissen Grenze. Das sind aber dann Spezialfälle.
Du schreibst aber auch: > wenn ich mir die Datenblätter der gängigen LDO-Linearregler anschaue, > dann sind ja die Anforderungen an den ESR des Ausgangskondensators > relativ hoch bezüglich minimalem und maximalem ESR. > Wie sehen Eure Erfahrungen und/oder Strategien zum Einhalten der > ESR-Anforderungen aus? Was wir lapidar kommentierne: gängig sind für uns LT176x, und für die gilt anderes. wir nehmen halt die LDOs, für die wir das Problem nicht haben. Bevor das ganze in einen (im übrigen sinnfreien) LDO Glaubenskrieg skaliert: Mach halt so wie du damit glücklich wirst.
Wieso jetzt der aggressive Ton? Wie soll man wegen LDOs einen Glaubenskrieg anfangen. Ich hatte lediglich nach euren Erfahrungen gefragt. Wusste nicht, dass das nicht gerne gesehen ist hier. OK, ich werde mich in Zukunft mit Fragen zurückhalten...
>Bevor das ganze in einen (im übrigen sinnfreien) LDO Glaubenskrieg >skaliert: > >Mach halt so wie du damit glücklich wirst. Es zwang Dich niemand, Dich an diesem Thread zu beteiligen. Warum bist Du jetzt angesäuert? SCNR!
Man sollte einen Kondensator wählen, der möglichst breitbandig eine sinnvolle REALE Last darstellt. Also sein ESR sollte breitbandig 'niveauvoll' liegen. Im Prinzip geht es hier um Anpassung bzw. Diplexer. Störimpuls werden irgendwo generiert, die müssen terminiert werden. Das geht nur in einer realen Last! Früher wurden dafür Tantals benutzt. Nur sind die Standardtypen bei denen nicht kurzschlußfest. Die aufkommenden Keramikkondis waren zu niederohmig, die Elkos sind wenn es nicht spezielle low-ESR Typen sind einfach zu hochohmig (oder dann riesengroß!). Die (kompakten) Tantals lagen da genau in der Mitte mit ihrem ESR. Der elegante Nachfolger der Tantals ist OS-CON und andere Polymertypen. Dann gibts noch die Sache mit Alterung und Tieftemperaturverhalten vor allem bei Elkos. Unschön, wenn der Regler nach 10 Jahren auf einmal anfängt, bei -10°C im Gerät wie blöde zu schwingen...
>Wieso jetzt der aggressive Ton? Wie soll man wegen LDOs einen >Glaubenskrieg anfangen. Ich hatte lediglich nach euren Erfahrungen >gefragt. Wusste nicht, dass das nicht gerne gesehen ist hier. OK, ich >werde mich in Zukunft mit Fragen zurückhalten... Am besten sich garnicht erst darüber aufregen. Es entzieht sich vollständig deiner Kontrolle, wer was wie antwortet. Also bringt die Aufregung auch gar nichts. Die Wahrheit ist, daß viele LDOs (vor allem die PNPs) intrinsisch instabil sind und erst mit einer bestimmten Kapazität in Serie mit einem bestimmten Widerstand am Ausgang stabil werden. Dabei verhalten sich die Typen teilweise sehr unterschiedlich, ja sogar gleiche Typen unterschiedlichen Produktionsdatums. Bis zur Herstellung der keramischen Highcaps war das ja auch kein Problem, da der Hersteller in der Regel einen Tantal von so und so viel µF empfohlen hatte, der quasi automatisch den "richtigen" endlichen ESR mitbrachte. Im Gegensatz zu den LDOs sind viele NPN-Regler, wie beispielsweise der LM78L05, vollkommen stabil, auch ohne irgend eine Kapazität am Ausgang. Wenn du dir nicht sicher bist, ob du einen keramischen Cap an den Ausgang hängen kannst oder nicht, dann verwende einfach einen LDO der im Datenblatt ganz explizizt ausführt, daß der ESR bis herunter zu 0R sein darf. Es gibt nämlich mittlerweile LDOs, die die Stabilität über andere interne Maßnahmen erzielen und nicht mehr den endlichen ESR des Ausgangscaps brauchen. Kai Klaas
Angehängte Dateien:
-
esr_tayo_juden.PNG
40 KB
>Wo gibt es Kerkos mit 0 Ohm ESR?
0R natürlich nicht, aber deutlich unter 0,01R und das ist für viele LDOs
absolut zu niedrig.
Kai Klaas
Und ich bleibe dabei, der ESR dient auch zur Terminierung der von hinten aus der restlichen Schaltung kommenden Störungen. Der Regler wäre dafür viel zu langsam.
Abdul K. schrieb: > Und ich bleibe dabei, der ESR dient auch zur Terminierung der von hinten > aus der restlichen Schaltung kommenden Störungen. Der Regler wäre dafür > viel zu langsam. Ist eine Definitionssache. Störungen "von hinten" können den Regler ja auch aus dem Tritt bringen. Also könnte man den Ausgangselko + Leitungsinduktivität zum Verbraucher + Stützkondensatoren am Verbraucher als Filter ansehen. Ob das natürlich Absicht vom Schaltungsdesigner war...reine Spekulation.
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