Diseño y verificación por simulación de un regulador lineal de baja caída (Low Drop Output).

Abstract

[ES] El objetivo de este TFG ha sido el diseño y verificación por simulación de un regulador de tensión continua de baja caída de tensión entre la entrada y a la salida, llamados reguladores LDO (Low Drop-Out). A diferencia de los reguladores lineales convencionales donde el elemento regulador en serie es un transistor BJT trabajando en su zona activa y en configuración de colector común (seguidor de emisor), los reguladores LDO se basan en un transistor MOSFET trabajando en su zona óhmica, de tal manera que la diferencia entre la tensión de entrada y la de salida se debe a la resistencia interna del transistor MOSFET en su zona de conducción. Con objeto de comprender las ventajas y limitaciones del diseño de un regulador LDO, se ha realizado una aproximación gradual desde los reguladores más básicos (estabilización de tensión mediante diodo Zener) hasta llegar al propio regulador LDO. Esta aproximación incluye una explicación del funcionamiento de cada circuito, ecuaciones de diseño, y simulación por ordenador.

[EN] The objective of this final degree project (TFG) has been the design and simulation verification of a low dropout voltage regulator (LDO). Unlike conventional linear regulators where the series regulating element is a BJT transistor operating in its active region and in a common collector configuration (emitter follower), LDO regulators are based on a MOSFET transistor operating in its ohmic region. This means that the difference between the input and output voltages is due to the internal resistance of the MOSFET transistor in its conduction zone. To understand the advantages and limitations of LDO regulator design, a gradual approach has been taken from the most basic regulators (voltage stabilization using a Zener diode) to the LDO regulator itself. This approach includes an explanation of the operation of each circuit, design equations, and computer simulation.

[CA] L'objectiu d'aquest TFG ha sigut el disseny i verificació per simulació d'un regulador de tensió contínua de baixa caiguda de tensió entre l'entrada i l'eixida, anomenats reguladors LDO (Low Drop-Out). A diferència dels reguladors lineals convencionals on l'element regulador en sèrie és un transistor BJT treballant en la seua zona activa i en configuració de col·lector comú (seguidor d'emissor), els reguladors LDO es basen en un transistor MOSFET treballant en la seua zona òhmica, de tal manera que la diferència entre la tensió d'entrada i la d'eixida es deu a la resistència interna del transistor MOSFET en la seua zona de conducció. Amb l'objectiu de comprendre els avantatges i limitacions del disseny d'un regulador LDO, s'ha realitzat una aproximació gradual des dels reguladors més bàsics (estabilització de tensió mitjançant díode Zener) fins a arribar al propi regulador LDO. Aquesta aproximació inclou una explicació del funcionament de cada circuit, equacions de disseny, i simulació per ordinador.