三端子レギュレータとは，抵抗で電圧降下させる設計にしないのはなぜ?

こんにちは，えいたです．
今回は『三端子レギュレータとは，抵抗で電圧降下させる設計にしないのはなぜ?』についてお話します．

1. 簡単に表現すると
2. 抵抗で電圧降下させないのはなぜ
3. しかし正確に表現すると
4. 参考文献
5. まとめ

簡単に表現すると

三端子レギュレータは
動作させたい対象(例えば，LEDやトランジスタやマイコン．写真ではマイコンがモデル)に一定の電圧を
ずっと出し続ける電子部品なんですね．
そして電流も一定のものを出力します．

条件としてある基準の電圧を超えるVinを流さないと
Voutは流れないということですね．
すごいのは
Vinからは
定格まで電圧を加えても
Voutからはある同じ電圧がずっと出力されるということですね．

抵抗で電圧降下させないのはなぜ

なぜレギュレータは抵抗と用途が違うかというと(マイコンを例にします)

• 抵抗はVinに比例してVoutが変化する(時間の経過と共に)ので，
  3.6Vより上回る電圧→マイコン破損
  
• 2.7Vより下回る電圧→マイコンが動作しない
• 3.6Vのバッテリーを用意しても
  2.7Vを下回り，すぐに動作時間が終了する

この二つが抵抗の良くない点です．
レギュレータですと

• 2.7V～14VのVinならどの値を入力してもVoutが3.3Vになり
  出力が一定なのでマイコンがずっと動作する．
• 14Vのバッテリーなどを用意すると
  2.7Vを下回るまでずっと3.3Vを出力できる．

これがよい点なんですね．

しかし正確に表現すると

上の写真の②は第一章と第二章で話したんですが
この章では①について言及します．

レギュレータはVoutから出力される電圧がノイズや発振が出ない構造になってるんです．理由は以下のとおりです．

• 誤差増幅器の応答速度を敢えて遅くさせることで
  外部(マイコンなどの動作対象)が急きょ電流が欲しくなっても
  すぐには電流を出さないようにする
  
• しかし後に電流をあげる事態になっても
  レギュレータのそばにあるパスコンから電流をあげることができる

この二つの要因から，レギュレータからはノイズが出ない役割が果たされるわけです．
レギュレータの誤差増幅器とは違い，本来の誤差増幅器は
応答速度がもう少し早いんです．
しかしそうすると
Voutに瞬時電流がきたときVoutが下がります．
それに対応しようと増幅器は主のトランジスタの抵抗値を下げて電圧が上がるよう
制御トランジスタを調整します．
しかしそのころにはVoutは自然と正常の電圧に戻るので
制御された分の電圧をVoutはプラスされて
3.3Vより大きい電圧を出力してしまうということです．
なのであえて誤差増幅器が応答速度を遅くして，電流をすぐには出さないようにするわけです．そのかんに
パスコンに溜まった電流というか電荷を流すことで
レギュレータは安定化した動きが実現できるわけです．

参考文献

抵抗＆コンデンサの適材適所, 三宅和司, p141～p142, CQ出版社

Club-Z, 第2回 リニアレギュレータってなに?,2017年10月25日, https://club-z.zuken.co.jp/tech-column/20171025_r002.html

まとめ

読んでいただきありがとうございます．
私が作ったロボットの回路にも三端子レギュレータを搭載してます．
こちらのURLに記事を載せています．
是非ご覧ください．

1. 第1章簡単に言うと
2. 抵抗で電圧降下させないのはなぜ
3. しかし正確に言うと
4. 参考文献
5. まとめ