Cómo seleccionar un condensador apropiado para la estabilización del voltaje de entrada

Tengo un diseño donde tengo algunos circuitos integrados de alta velocidad y necesito colocar un condensador en la línea de voltaje de entrada para estabilizar el voltaje y protegerlo de picos o caídas. Estoy operando a 5v y entre 300 y 500 mA. Mi investigación indica que necesito un condensador electrolítico para esta aplicación, pero no tengo idea de cómo seleccionar el valor de capacitancia apropiado. Además, ¿por qué no podría simplemente usar un regulador para este propósito? La hoja de datos para mi IC indica que debería usar un condensador, pero ¿una VR no haría un mejor trabajo?

¿Por qué no podría simplemente usar un regulador para este propósito?

Principalmente, porque cada chip no puede estar justo al lado del regulador. Cuanto más lejos esté su chip del regulador que lo suministra, mayor resistencia e inductancia habrá en la conexión del regulador al pin Vcc (y del pin de tierra en el camino de regreso).

Si el consumo de corriente de su chip cambia, esta resistencia e inductancia resultarán en un cambio en el voltaje en el pin Vcc.

No tengo idea de cómo seleccionar el valor de capacitancia apropiado.

Hay dos formas de ver esto.

1. Cuando su chip cambia su consumo de corriente, ese di / dt creará una caída de voltaje a través de la inductancia de regreso a la fuente de voltaje. Desea un condensador que pueda suministrar (o hundir) el delta de corriente hasta que la corriente de la fuente pueda responder.

   Desafortunadamente, elegir un condensador de esta manera requiere conocer dos cosas que a menudo no se conocen: cuál será el di / dt generado por el chip (este podría ser realmente conocido en algunos casos) y cuál es la inductancia de la conexión al fuente (esto se podría simular con una buena herramienta de integridad de potencia, pero eso es costoso).

2. Puede diseñar sus condensadores de derivación para proporcionar una conexión de baja impedancia a tierra en todas las frecuencias que le interesen.

   Un condensador de bajo valor tendrá una alta impedancia a bajas frecuencias porque .$Z=\dfrac{1}{j\omega{}C}$

   Un condensador de alto valor requerirá un paquete más grandes y tienen una alta impedancia a altas frecuencias debido a su equivalente en serie de inductancia (ESL), para los que .$Z=j\omega{}L$

   La solución es poner varios valores de condensadores en paralelo, de modo que todas las frecuencias estén cubiertas. Un buen proveedor de condensadores proporcionará las características de ESL y ESR para que pueda simular su combinación de condensadores y encontrar una combinación que funcione.

Mi investigación indica que necesito un condensador electrolítico para esta aplicación.

Una configuración común es un condensador de cerámica de 0.1 uF en el pin Vcc de cada chip, y unos pocos electrolíticos de gran valor se extienden por el tablero (no necesariamente uno por chip). Si esto es apropiado para su diseño no está claro por lo que ha compartido.

En general, los valores altos (en paquetes más grandes y, a menudo, electrolíticos) no necesitan estar tan cerca del chip como los condensadores de pequeño valor (paquete pequeño), porque son útiles a frecuencias más bajas donde la inductancia los separa de la carga (chip ) tiene menos efecto. Quizás un condensador de 10 uF se pueda compartir entre 4 o más cargas. Y se pueden rociar unos condensadores de 47 o 100 uF alrededor del tablero.