リニア電圧レギュレータの最小出力電圧が0 Vを超えるのはなぜですか

私のプロジェクト（ラボ電源）にリニア電圧レギュレーターを選択しようとしています。

私が驚いたのは、出力を0 Vに調整できると主張しているレギュレーターはほとんどないということです。ADJピンと直列に接続されたある種の電圧リファレンスを使用していることが原因のようです。多数のデータシートにある簡略化された回路図を以下の図に示します。

^{この回路のシミュレーション – CircuitLabを使用して作成された回路図}

さて、質問へ...
この電圧リファレンスを持つ理由は何ですか？（上図の1.25 V）

1. 制御/フィードバックループの安定性と関係がありますか？どうやって？
2. で、これは最小出力電圧の問題を回避するための有効な方法はありますか？それとも不安定/その他の問題が発生しますか？
3. ＃2でない場合、（大電流）ラボを作成するためのコーシャの方法は何ですか。ゼロボルトに調整可能な電源？2つのレギュレータの間に負荷をかける必要がありますか？

PS：これはこのフォーラムでの最初の質問です。すぐに気をつけてはいけません：]検索/グーグルA LOTを試みましたが、正確に何を探しているのかわかりません...

PPS：LT3080などの一部のレギュレーターは電圧リファレンスの代わりに電流源を使用することを知っていますが、このICは非常に小さな負荷に対してのみ0 Vに調整できると思われます。

2つの理由。

1.25Vは、電圧リファレンスを作成するのに便利な電圧です。これはバンドギャップリファレンスと呼ばれ、室温では（比較的）低い温度係数を持っています。他の種類のリファレンスを作成したり、アンプまたは減衰器を使用して1.25Vリファレンスから異なる電圧を作成したりできますが、1.25Vはかなり良いです。あなたは必要とする電圧（または通常電圧リファレンスから導出された現在の参照、）内部にか、既知の電圧に調整することができません。

第2に、1.25Vは、ごく少数（ごく最近まで）が実際に低い電源を必要とするほど低く（実際にはラボ電源を気にしません）、内部オペアンプのオフセット電圧が影響を与えないほど高い電圧です。精度はかなり。また、0Vまで動作する必要のない内部回路も使用できます。

0Vまで動作する単純な調整可能電圧レギュレーターを作成することは、特に難しいことではありませんが、コストとピンが追加されます。これは、ジェリービーンパーツの手始めではありません。

Spehro Pefhanyによる優れた回答に、さらにいくつかの考慮事項を追加します。

電圧レギュレータの製造業者は部品を販売することで利益を上げ、現代の電子産業は主に大量生産された製品から利益を得ています。

電圧レギュレータは、電子機器の一般的なニーズを満たすため、大きな成功を収めています。給電する回路に安定した電圧を供給します。ほとんどの電子機器は、多かれ少なかれ標準化された電圧供給値を使用します。デジタル回路には1.8V、2.5V、3.3Vおよび5V。12Vまたは15Vの高電力アナログ段。例えば、パワーアンプ用の28V。

したがって、メーカーは固定電圧レギュレータを製造する上で有利です。もちろん、調整可能なレギュレーターにはメリットもあります。非標準の電圧電源レールを使用できる、電源電圧を調整する方法を提供したい、複雑な電源要求に適応するように電圧を動的に変更したい場合があります。回路など

実際のところ、「ラボ電源の使用例」はチップメーカーにとってほとんど意味がありません。毎年販売されているラボ電源の数と、同じ期間に組み込まれている電源レギュレータの数を比較してください。

さらに、〜1.5V未満の電圧は、現在の電子機器の電源レール電圧としてほとんど使用されていません（おそらく10年後には、0.5Vで動作する新しい成功したロジックファミリが見られるでしょうが、それまでは違います）。したがって、インセンティブはありません。0Vまでレギュレーションする調整可能なレギュレータチップを作成する（これがデザインの一部として含まれている場合は、優れていますが、チップデザインの主な目標はどこにもありません）。

さらに、ラボの電源が単一のレギュレータだけで構成されることはほとんどありません。ノイズを低減し、良好な過渡応答を提供し、出力のオーバーシュート、電圧および電流制限などを回避するには、はるかに洗練された回路が必要です（趣味のおもちゃでない限り）。 、つまり、ラボの電源に必要なすべての機能を備えています。したがって、すべてのラボのサプライヤメーカーがさまざまな方法で設計を最適化し、「キャッチオール」チップが役に立たない、または少なくとも、チップに必要がないため、「チップ上のサプライ」はありません。大量生産される。

タイトルで尋ねた質問に追加するものはありませんが、1.25Vの障壁を克服する方法の2番目/ 3番目のポイントに対する解決策はあります。おそらくご存知のとおり、LM317の電圧出力は1.25Vより大きいためVadj、ゼロボルトに引き下げるには負の電源が必要Voutです。私はずっと前に5Aデュアル電源を構築し、家を移動するときに誰かがそれを落とすまで非常に良い結果を得ました。再構築に回ったことはありませんが、以下の回路に基づいています。この場合、トランス/整流/平滑化コンポーネントは特別なものではないので省略しました。平滑化され、調整されていないDC電源は、+VDCおよびに送られ-VDCます。

オペアンプを使用することで、稼いだお金のコインをさらに数枚使用して、安定した Vadj。そのため、TL074に+/- 12V電源を提供するために、ある種のレギュレーターが必要になります。この場合、レギュレーターは固定または調整可能で、かなりの範囲で動作します。

それがすることをどのように行うか：

とても簡単です。U1:A可変抵抗器を介して分割された電圧をバッファリングしますR_ADJ。U1:C反転は、このようにU1:DしてU1:B自分の非反転入力端子に等しいが反対の電圧で終わります。DそしてB、R2+/-（赤丸で囲まれた）に安定した高インピーダンスを提供するために不可欠です。

[+ veと-veの電圧を別々に接続したい場合 U1:B+を独自の分圧器にし、U1:Aoutのみにしたい場合R9。]

2つR2の抵抗のそれぞれと対R1標準への抵抗と付着Vout方程式を使用して、その後、電圧を減算除いて、このレギュレータとそのいとこのためのデータシートについての漆喰V_BIAS+（またはで電圧を加えるV_BIAS-）実際に取得しますVout。これは、の値を選択するのはあなた次第ですR2+し、R2-とも-をR6、R7そしてR_ADJ-あなたの許容電圧スイングを与えます。R2currentのために値は一致しないことに注意してくださいIadj。これはわずかに異なり 1 ICから次へと、しかし確実に LM337にLM317から。ほとんどの部分については、関係VadjおよびIadj （経験から）線形ですが、負荷に大きな電流が流れ始めると、状況が少し変わります。

大電流規制：

Q1/2そしてR3-5、それは現在に来るとき（青の円内）ロバの作業を行います。ただし、これは抵抗器の値の慎重な選択に依存しています。注：「2R」および「R」は、それぞれ「2オーム」および「1オーム」を意味するものではありません。彼らは一方が他方の2倍の抵抗であることを指します。このトピックは、これらの規制当局およびオンラインのデータシートのいくつかのバージョンでカバーされているため、ここでは繰り返し説明しません。最終的には、できるだけ多くの電流をレギュレータからそらして、必要なだけ多くのトランジスタに流すことが目標ですが、自分のニーズに最適な値を決定する必要があります。

より低い電圧であまり多くの電流を流そうとしないでください。これは、ICからの電力損失が非常に高くなり、温度が非常に高くなることを意味します。場合は+VDC18Vで、+V_out3.3Vで、+Iout3アンペアで、あなたは44ワット+が熱に変換されている必要があります。私はそれがTIP147の適度にヒートシンクされたペアを燃焼点に押し上げると信じています。