Un regolatore a bassa caduta di tensione è uno speciale regolatore di tensione che mantiene un’uscita costante a un livello di tensione di ingresso solo leggermente superiore alla tensione di uscita. I regolatori di tensione standard richiedono una tensione di ingresso maggiore di circa 5 volt (V) rispetto alla tensione di uscita. Il regolatore a bassa caduta di tensione sarà in grado di mantenere una stretta regolazione della tensione anche quando l’ingresso è superiore solo di 1 V o meno. In generale, i regolatori di tensione sono necessari perché quasi tutti i circuiti elettronici richiedono una tensione in corrente continua (DC) costante. Il regolatore di tensione lineare utilizza un dispositivo di passaggio in serie, un transistor a giunzione bipolare (BJT) o un transistor ad effetto di campo (FET), che regola la tensione di carico.
Il regolatore di tensione è l’approssimazione più vicina a una sorgente di tensione ideale. Per definizione, la sorgente di tensione ideale ha una resistenza interna pari a zero, ma le sorgenti di tensione del mondo reale hanno una quantità significativa di resistenza interna. Se un alimentatore da 15 V ha una resistenza interna di 1 ohm a vuoto, sembra un alimentatore ideale. A una corrente di carico di 1 ampere (A), l’uscita diventa 14 V, a 2 A l’uscita è 13 V e così via. All’alimentatore citato può essere collegato un regolatore a bassa caduta di tensione che sarà in grado di fornire un’uscita costante di 9 V con una corrente di carico compresa tra 0 e circa 5.8 A.
La corrente di riposo, necessaria per mantenere il circuito di riferimento e di confronto che mantiene la tensione regolata, può essere misurata in condizioni di “senza carico”. Una corrente di riposo più bassa significa un regolatore più efficiente. Un regolatore non a bassa caduta finisce con un’elevata corrente di riposo perché il circuito di riferimento necessita di una corrente di standrelativamente più elevata per mantenere la regolazione a correnti di carico più elevate. Avrà un circuito di riferimento che potrebbe non consentire una tensione di ingresso troppo vicina alla tensione di uscita regolata. I regolatori non a bassa caduta di tensione sono regolatori semplificati che di solito hanno correnti di riposo più elevate ma valori di efficienza inferiori.
Il regolatore a bassa caduta di tensione utilizza solitamente il collettore aperto per il BJT o la configurazione a drenaggio aperto per una versione FET. In un circuito a collettore aperto, l’uscita regolata appare al collettore di un BJT. Questa tensione di uscita viene campionata da un divisore di resistori in cui la tensione ridotta viene confrontata con un riferimento che è stato anch’esso ridotto dello stesso fattore della tensione di uscita. Con il guadagno molto elevato degli amplificatori operazionali, i campioni ridotti vengono confrontati e tracciati in modo estremamente rapido. Il risultato è una tensione di uscita altamente accurata con elevata stabilità a breve e lungo termine.