Los chips (o SoCs) Espressif, se alimentan por lo general a 3.3V. También los módulos lo hacen.

Estos pueden ser alimentados directamente 3.3V, por practicidad, en esta placa, se alimentan con los 5V del conector USB. En una placa para un producto con un propósito particular se pueden utilizar los 3.3V directamente.
Para nuestro caso vamos a utilizar un LDO con una salida fija a 3.3V y alimentaremos con USB a 5V. Debemos contemplar varias aspectos en la selección de este LDO quizás el mas importante en el LDO sea el Transient Response. Veamos el esquema general porque es común a casi todos los LDOs.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 | (lib_symbols (symbol "Device:C" (pin_numbers (hide yes) ) (pin_names (offset 0.254) ) (exclude_from_sim no) (in_bom yes) |
LDO (Low-Dropout Regulator)
Un LDO (Low-Dropout Regulator), es un regulador de voltaje lineal. Los reguladores LDO tienen un dropout muy bajo (típicamente entre 100mV y 500mV). Esto permite que, aunque el USB caiga a 4.5V por un cable malo, el LDO siga entregando 3.3V estables.
En la elección del LDO para este proyecto tienen que tenerse en cuenta la disipación de calor y el Transient Response.
Disipación de calor
Si se alimenta el LDO con 5V y la salida es de 3.3V la caída de voltaje es de 1.7V que para un consumo (medio) de por ejemplo 0,5 A disiparía, aproximadamente, 1W (1.7V×0.5A=0.85W). Esto se tendrá cuenta en el diseño, creando un área de disipación en el lugar donde se ubica el LDO en nuestro proyecto.
Transient response
La respuesta a transitorios de carga o transient response es la capacidad de mantener el voltaje de salida de un LDO, o de otros circuitos, cuando la carga exigida varia rápidamente. Un SOC, o un modulo, sufren Brownout cuando el voltaje sufre una caída por debajo del umbral mínimo del voltaje de alimentación. El ESP32-S3 es propenso a sufrir brownout cuando se activa el tranceiver WiFi. Es el equivalente a que las luces de tu casa parpadeen o pierdan intensidad cuando enciendes un motor potente. En algunas ocasiones se pueden ver los errores en el terminal serie de tu módulo:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 | Brownout detector was triggered ets Jun 8 2016 00:22:57 rst:0xc (SW_CPU_RESET),boot:0x13 (SPI_FAST_FLASH_BOOT) configsip: 0, SPIWP:0xee clk_drv:0x00,q_drv:0x00,d_drv:0x00,cs0_drv:0x00,hd_drv:0x00,wp_drv:0x00 mode:DIO, clock div:2 load:0x3fff0030,len:1184 load:0x40078000,len:13104 load:0x40080400,len:3036 entry 0x400805e4 |
Algunos LDOs están diseñados específicamente con un transient response mejorado, de esta manera ante cambios bruscos de carga el voltaje no varía, o lo hace de manera muy reducida.
Aparecerá en los datasheets como: Excellent Load/Line Transient Response, DCS-Control topology for fast transient response, etc.
La solución pasa por usar un LDO con better load transient response o incrementar la capacitancia de salida del condensador. La primera opción parece ser la mejor.
El canal de Youtube @electgpl, muestra en unos de sus videos (https://youtu.be/UNf9UTMpZMI?si=5fMa71wgtZuSwqob) una explicación mas detallada de los LDOs.
Diodos de entrada y salida
El esquema general para un LDO típico, tiene un condensador de salida y un condensador de entrada. Las especificaciones de esos condensadores se encuentran en el datasheets del LDO escogido:
En el ejemplo de la imagen se muestran condensadores de 10µF. Se puede incrementar la capacitancia en función de las necesidades del circuito.
De esa manera se puede conseguir una mejor respuesta a transitorios de carga. También se mejora la estabilidad del Lazo de Control (Anti-Oscilación) y filtrado de Ruido de Alta Frecuencia (EMI/EMC)
Lazo de Control
El lazo de control es la función del LDO que mantiene el voltaje en el valor deseado. El lazo de control tiene cuatro funciones maestras para que el ESP32-S3 reciba siempre 3.3V:
Regulación de Línea (Line Regulation)
El lazo de control detecta estos cambios en la entrada (VIN) y ajusta el transistor de paso interno para que la salida (VOUT) no se mueva de los 3.3V.
Regulación de Carga (Load Regulation)
La regulación de carga pretende que el voltaje no caiga cuando el ESP32-S3 pasa de consumir 50mA a 500mA (al encender el Wi-Fi por ejemplo). El lazo de control detecta esa caída a través de un divisor de voltaje interno. Compara ese valor con una referencia de bandgap (un voltaje interno ultra estable) y modifica los valores para ajustar el voltaje.
Rechazo al Ruido de la Fuente (PSRR)
El lazo de control funciona como un filtro activo. Cuando la entrada de 5V presenta rizado (ripple) o ruido de alta frecuencia, común en fuentes conmutadas de baja calidad, el amplificador de error reacciona instantáneamente. Su función es compensar estas variaciones con rapidez, Es la manera que impide que el ruido se propague hacia la salida de 3.3V.
Estabilidad y Compensación
El lazo de control tiene una velocidad de respuesta (ancho de banda). Si intenta corregir demasiado rápido o demasiado lento, sin la ayuda de la capacitancia y la ESR (Resistencia Serie Equivalente) del capacitor de salida, el sistema puede entrar en resonancia.
Ruido de Alta Frecuencia (EMI/EMC)
El ruido de alta frecuencia y los capacitores mantienen una relación de “filtro y barrera”. En un sistema digital rápido como el ESP32-S3, los capacitores son los encargados de asegurar que el ruido no se propague ni afecte el funcionamiento del chip.







