Calculadora de regulador lineal o LDO (LM317, LM1117 o AMS1117)

Cómo usar la calculadora de regulador de tensión

Para usar la calculadora introduce dos valores. Automáticamente se calculará el campo en blanco. Si rellenas los tres campos, se recalculará el último valor calculado. Puedes modificar las unidades usando los selectores.

¿Qué es un regulador de voltaje o LDO?

Un regulador lineal es un circuito (a veces se vende como un componente) que nos da una tensión fija a la salida, independientemente de la tensión de la entrada o la corriente de salida. Es, por tanto, muy útil para generar líneas de alimentación para un circuito. Los reguladores lineales pueden dar mucha más corriente que los amplificadores operacionales, pero no son muy eficientes. Ten esto en cuenta si le vas a pedir mucha corriente, ya que se calentarán bastante y puedes necesitar un disipador o ventilador. Hay reguladores lineales de salida fija. Por ejemplo, los hay de 5[V], o de 3,3[V]. También los hay ajustables. Estos últimos permiten ajustar la tensión de salida con un par de resistencias. Los reguladores ajustables tienen, además de una entrada y una salida, un pin que se suele llamar 'ADJ', de ajuste o 'Vref' de voltaje de referencia. El pin de ajuste tiene una tensión precisa, que puede ser de cualquier valor, pero lo más habitual es que sea de 1.25[V] respecto a masa, o por debajo de la salida (dependiendo del modelo de regulador). Este último es el caso del LM317 o el LM1117, que son reguladores muy usados. Las resistencias de ajuste van entre la salida y el pin de ajuste, y entre el pin de ajuste y masa. La ecuación para ajustar la tensión de salida es:

$$V_{out} = V_{adj}\cdot\left(1+\dfrac{R_{bot}}{R_{top}}\right)+I_{adj}\cdot R_{bot} $$

Vadj es, normalmente, 1.25[V] pero recuerda que debes confirmarlo en el datasheet. También debes saber que, si no usas el LM317 o LM1117, es posible que tengas que intercambiar Rbot por Rtop y al revés. Esto es debido a cómo es la construcción interna del regulador. Iadj suele ser un valor casi insignificante y, en la mayoría de casos, se puede aproximar como 0 si Rbot es baja, en el rango de cientos de Ohms.

Ejemplo

Tienes un microcontrolador que se alimenta a 3.3[V] que piensas usar en un equipo inalámbrico. Este equipo se alimenta de una batería. Las baterías varían un poco su tensión en función de su carga, por lo que decides usar un regulador para que la alimentación del microcontrolador sea constante. Cómo lo haces?

• Para calcular la tensión de salida usamos la ecuación previa. Sabemos que queremos 3.3[V] a la salida. Podemos fijar Rbot y despejar Rtop. Aquí es conveniente fijar un valor bajo de Rbot. Esto nos permite que el término Iadj*Rbot sea pequeño y lo podamos eliminar sin cometer un error notable. Fijamos Rbot a 100 Ohm por ejemplo y despejamos Rtop (recuerda que eliminamos el término de Iadj): $$R_{top}= \frac{R_{bot}}{\left(\frac{V_{out}}{V_{adj}}\right)-1} =\frac{100}{\left(\frac{3.3}{1.25}\right)-1} = 60.9[Ω]$$

Preguntas Frecuentes

• ¿Por qué el voltaje de salida medido es diferente al resultado de la calculadora?
  Las variaciones en la tolerancia de las resistencias, Vadj y el pequeño término Iadj pueden causar ligeras desviaciones. Para mayor precisión, usa resistencias de precisión con tolerancia del 1% o incluso 0,1%.
• ¿Qué valor debo elegir para Rbot?
  Un valor bajo (100 - 240 Ω) minimiza el error de Iadj·Rbot y mejora la regulación. Valores más altos reducen el consumo de corriente a través de la red de ajuste, pero son menos precisos.
• ¿Qué condensadores necesito para la estabilidad?
  Coloca los condensadores de entrada y salida cerca de los pines del regulador. Se recomienda encarecidamente un condensador de tántalo en la salida (la ESR ayuda). Algo cercano a 22uF suele ser suficiente para la mayoría de aplicaciones; siempre sigue las indicaciones del datasheet.
• ¿Cuánta corriente puede suministrar LM317/LM1117/AMS1117?
  Los límites reales dependen de la disipación de potencia, ya que calienta el componente. Depende de la corriente y la diferencia entre Vin y Vout: P = (Vin - Vout) x Iout. Estos reguladores vienen en diferentes encapsulados y pueden soportar distintos niveles de disipación. Si quieres un número de referencia, algo superior a 0,5 W probablemente necesitará un disipador o flujo de aire, aunque esto depende mucho del diseño PCB y de si hay otros componentes calientes cercanos.
• ¿Qué es la tensión de caída (dropout) y por qué importa?
  La tensión de caída es el mínimo Vin-Vout requerido para la regulación. LM317 puede necesitar hasta 2,5 V; LM1117/AMS1117 ~1,1-1,3 V. Si Vin está demasiado cerca de Vout, el regulador no mantendrá el voltaje establecido. Estos valores dependen de la corriente de carga y la temperatura; consulta el datasheet para más detalles.
• ¿Por qué mi regulador se calienta?
  La disipación de potencia es igual a (Vin - Vout) x Iout. Una alta disipación requiere un disipador o una refrigeración adecuada.