AMS1117 yra įprastas linijinis įtampos reguliatorius, naudojamas aukštesnei nuolatinei įtampai pakeisti į stabilią 3.3 V arba 5 V išvestį. Tai paprasta, nebrangi ir naudinga mažose grandinėse, tačiau šiluma, išmetimo įtampa, kondensatoriai, kontaktų išdėstymas ir PCB išdėstymas turi įtakos jo veikimui. Šiame straipsnyje pateikiama informacija apie AMS1117 kontaktų išdėstymą, grandinės dizainą, programas, problemas ir praktines ribas.
Kas yra AMS1117 įtampos reguliatorius?
AMS1117 yra trijų gnybtų mažo kritimo linijinės įtampos reguliatorius, naudojamas didesnei nuolatinei įtampai paversti stabilia žemesne nuolatine įtampa. Jis naudojamas 3,3 V ir 5 V maitinimo bėgiuose mikrovaldikliams, jutiklių moduliams, kūrimo plokštėms ir mažoms įterptosioms grandinėms.
Skirtingai nuo perjungimo reguliatoriaus, AMS1117 nekonvertuoja galios dideliu efektyvumu. Jis reguliuoja įtampą, nuleisdamas papildomą įtampą kaip šilumą. Dėl to jis yra paprastas, nebrangus ir paprastas naudoti, tačiau tai taip pat reiškia, kad įrenginys gali įkaisti, kai įvesties įtampa yra daug didesnė už išėjimo įtampą.
AMS1117 kontaktų ir pakuočių tipai
AMS1117 SOT-223 kaiščio konfigūracija
| Smeigtukas | Vardas | Funkcija |
|---|---|---|
| Kaištis 1 | GND / ADJ | Įžeminimas fiksuotoms versijoms arba reguliuojamas kaištis reguliuojamai versijai |
| 2 kaištis | PŪTIMAS | Reguliuojama įtampos išvestis |
| Kaištis 3 | VIN | Įėjimo įtampa |
| Skirtukas | PŪTIMAS | Viduje prijungtas prie išvesties |
SOT-223 AMS1117 yra viena iš labiausiai paplitusių versijų, naudojamų kūrimo plokštėse ir mažuose moduliuose. Metalinis skirtukas yra prijungtas prie VOUT, o ne prie žemės. Tai reikalinga kuriant PCB arba tikrinant, ar nėra šortų.
Fiksuota versija ir reguliuojama versija
• AMS1117-3.3: fiksuota 3,3 V išvestis
• AMS1117-5.0: fiksuota 5V išvestis
• AMS1117-ADJ: reguliuojama išvestis naudojant du išorinius rezistorius
• Fiksuotose versijose pirmasis kaištis naudojamas kaip GND
• Reguliuojamose versijose pirmasis kaištis naudojamas kaip ADJ
AMS1117 techninės specifikacijos
| Funkcija | Specifikacija | Pastabos |
|---|---|---|
| Maksimali išėjimo srovė | 1A | Reikalingas tinkamas šilumos nuskendimas. |
| Maksimali įvesties įtampa | 15V | Absoliutus maksimalus įvertinimas. |
| Išmetimo įtampa | 1,1 V (tipinis) | Esant 1A apkrovai. Įvestis turi būti > (Vout + 1,1V). |
| Geležinkelio linijos reguliavimas | 0,20 % | Maksimalus nuokrypis. |
| Apkrovos reguliavimas | 0,40 % | Maksimalus nuokrypis. |
| Pakuotė | SOT-223 | Dažniausias. Taip pat galima įsigyti TO-252. |
Kaip AMS1117 veikia grandinėje?
AMS1117 veikia palaikydamas stabilią išėjimo įtampą net tada, kai įėjimo įtampa arba apkrovos srovė keičiasi jos veikimo ribose. Pavyzdžiui, AMS1117-3.3 gali paimti 5 V įvestį ir suteikti reguliuojamą 3,3 V išvestį mikrovaldikliui arba jutiklio grandinei.
Kadangi tai yra linijinis reguliatorius, nepanaudota įtampa nepaverčiama papildoma srove. Vietoj to, įtampos skirtumas tarp įvesties ir išvesties išsklaidomas kaip šiluma. Štai kodėl AMS1117 grandinės yra paprastos, bet nelabai efektyvios, kai įėjimo įtampa yra daug didesnė nei išėjimo įtampa.
Norint stabiliai veikti, AMS1117 reikia tinkamų įvesties ir išvesties kondensatorių. Be tinkamų kondensatorių išėjimas gali svyruoti, banguoti arba tapti nestabilus, kai apkrova greitai keičiasi.
Bendrosios AMS1117 programos
Su "Arduino" suderinamos plokštės
AMS1117 naudojamas su Arduino suderinamose plokštėse, kad didesnė įėjimo įtampa būtų paversta stabilia loginio lygio įtampa, pvz., 5 V arba 3,3 V. Jis pasirinktas dėl paprasto dizaino ir mažo komponentų skaičiaus.
ESP8266 / ESP32 moduliai
Daugelis ESP8266 ir ESP32 kūrimo plokščių naudoja AMS1117, kad užtikrintų stabilų 3,3 V belaidžio ryšio modulių tiekimo bėgį.
Jutiklių moduliai
AMS1117 dažnai naudojamas jutiklių moduliuose, nes užtikrina paprastą ir nebrangų įtampos reguliavimą esant vidutinėms srovės apkrovoms.
USB maitinamos grandinės
USB maitinamuose įrenginiuose AMS1117 gali konvertuoti 5 V USB įvestį į stabilią 3,3 V išvestį žemos įtampos elektronikai.
Mažos valdymo plokštės
Mažos valdymo plokštės dažniausiai naudoja AMS1117, nes ją lengva integruoti į kompaktiškus PCB išdėstymus ir reikia nedaug išorinių komponentų.
LED indikatoriaus grandinės
AMS1117 gali užtikrinti stabilų žemos įtampos bėgį LED indikatorių grandinėms ir silpnos srovės apšvietimo sekcijoms.
Akumuliatoriaus grandinės
AMS1117 gali būti naudojamas kai kuriose baterijomis maitinamose grandinėse, kur reikalingas paprastas įtampos reguliavimas.
AMS1117 5–3.3 V grandinės pavyzdys
Įprasta AMS1117 programa yra 5 V USB arba adapterio įvesties konvertavimas į 3.3 V maitinimo šaltinį mažos galios skaitmeninėms grandinėms. Ši sąranka dažnai naudojama mikrovaldikliams, jutikliams, loginiams moduliams ir mažoms kūrimo plokštėms.
Grandinėje 5 V įvestis jungiasi prie VIN, 3,3 V išvestis paimama iš VOUT, o įžeminimo kaištį dalijasi įvesties šaltinis ir apkrova. Įvesties kondensatorius dedamas tarp VIN ir GND, o išvesties kondensatorius - tarp VOUT ir GND. Šie kondensatoriai turėtų būti dedami arti AMS1117 kaiščių, kad sumažėtų triukšmas ir pagerėtų stabilumas.
Pagrindiniai prijungimo patarimai
| Ryšys | Kur jis eina |
|---|---|
| VIN | 5 V įvestis |
| GND | Bendras pagrindas |
| PŪTIMAS | 3,3 V išėjimas |
| Įvesties kondensatorius | Tarp VIN ir GND |
| Išėjimo kondensatorius | Tarp VOUT ir GND |
Pavyzdžiui, 5 V USB įvestis gali maitinti 3.3 V jutiklio plokštę maždaug 150 mA per AMS1117-3.3. Paprastai tai priimtina, jei PCB turi pakankamai vario ploto šilumai paskleisti, o 5 V įvestis išlieka stabili esant apkrovai.
Šią grandinę reikia atidžiau patikrinti maitinant belaidžius modulius, variklius, relių plokštes ar kitas apkrovas su srovės šuoliais. Jei įėjimo įtampa nukrenta per žemai, AMS1117 gali iškristi iš reguliavimo. Jei apkrovos srovė yra per didelė, reguliatorius gali perkaisti. Šie klausimai aptariami kitame dizaino skyriuje.
AMS1117 Dizaino svarstymai
AMS1117 Stabilumas ir kondensatoriaus konstrukcija
AMS1117 grandinės dažnai sugenda dėl trijų projektavimo problemų: nestabilių kondensatorių, nepakankamo įvesties įtampos aukščio ir per didelio karščio. Šios problemos yra dažnesnės nei paties reguliatoriaus gedimas, todėl prieš keičiant IC visada reikia patikrinti aplinkinę grandinę.
Rekomenduojama kondensatoriaus sąranka
AMS1117 reikia tinkamų įvesties ir išvesties kondensatorių, kad jis išliktų stabilus keičiant apkrovą. Prastas kondensatoriaus pasirinkimas arba ilgi PCB pėdsakai gali sukelti išėjimo svyravimus, paleidimo gedimą, per didelį pulsaciją arba nestabilią įtampą.
| Kondensatoriaus vieta | Bendra vertė | Pagrindinis tikslas |
|---|---|---|
| Įvesties kondensatorius | 10μF tipinis | Sumažina įvesties triukšmą ir pagerina pereinamąjį atsaką |
| Išėjimo kondensatorius | 10μF–22μF tipinis | Palaiko reguliatoriaus stabilumą ir išlygina VOUT |
| Mažas keraminis kondensatorius | 0.1μF pasirinktinai | Filtruoja aukšto dažnio triukšmą |
AMS1117 įtampos aukštis ir išmetimas
AMS1117 yra linijinis reguliatorius, todėl VIN turi išlikti pakankamai didesnis nei VOUT. Šis įtampos skirtumas vadinamas kritimo įtampa.
VDROP = VIN − VOUT
Daugeliui AMS1117 įrenginių reikia apie 1.1–1.3 V aukščio šalia didesnės apkrovos srovės. Pavyzdžiui, AMS1117-3.3 paprastai veikia iš 5 V įvesties, tačiau gali kilti problemų, jei 5 V bėgelis nukrinta dėl USB kabelio praradimo, silpnų adapterių ar srovės šuolių.
AMS1117 Šilumos išsklaidymas ir šilumos valdymas
AMS1117 perteklinę įtampą paverčia šiluma. Kuo didesnis skirtumas tarp VIN ir VOUT ir kuo didesnė apkrovos srovė, tuo reguliatorius tampa karštesnis.
Galios nuostolius galima įvertinti taip:
P = Vin− Vout x Iload
| Pavyzdys | Skaičiavimas | Rezultatas | Praktinė prasmė |
|---|---|---|---|
| 5 V → 3.3 V esant 100 mA | (5 − 3,3) × 0,1 | 0,17 W | Valdomas |
| 5 V → 3.3 V esant 300 mA | (5 − 3,3) × 0,3 | 0,51 W | Šilta eksploatacijos metu |
| 9 V → 3.3 V esant 300 mA | (9 − 3,3) × 0,3 | 1,71 W | Tikėtina, kad per karšta be aušinimo |
| 12 V → 3.3 V esant 500 mA | (12 − 3,3) × 0,5 | 4,35 W | Nepraktiška AMS1117 |
Štai kodėl AMS1117 tinka mažiems įtampos kritimams, pvz., nuo 5 V iki 3,3 V, bet ne didelio kritimo, didelės srovės konvertavimui. Nuo 12 V iki 3.3 V arba didelėms apkrovoms buck keitiklis paprastai yra geresnis pasirinkimas.
AMS1117 Reguliuojamas išėjimo tūristage konfigūracija
AMS1117-ADJ versija naudoja du išorinius rezistorius išėjimo įtampai nustatyti. Tai naudinga, kai nepasiekiama fiksuota 1.8 V, 2.5 V, 3.3 V arba 5 V versija.
Vout=Vref x (1+R2/R1) +IADJ x R2
Greituose projekto įvertinimuose IADJ terminas dažnai yra pakankamai mažas, kad jį būtų galima ignoruoti.
| Tikslinė produkcija | R1 pavyzdys | R2 pavyzdys | Pastabos |
|---|---|---|---|
| 2,5 V | 240Ω | 240Ω | Paprasta subalansuota sąranka |
| 3,3 V | 240Ω | 390Ω | Bendra pasirinktinė išvestis |
| 5V | 240Ω | 720Ω | Reikalingas didesnis VIN |
AMS1117 vs LM1117, 7805, Buck konverteris ir šiuolaikiniai LDO
| Pasirinkimo sandoris | Geriausias naudojimas | Privalumai | Apribojimai |
|---|---|---|---|
| AMS1117 | Pigus 3,3 V arba 5 V reguliavimas | Paprasta, pigu, įprasta | Įkaista dėl aukštos įtampos kritimo |
| LM1117 | Panašios LDO programos | Dažnai palyginama funkcija | Būtina patikrinti kontaktų išdėstymą ir specifikacijas |
| 7805 | 5V reguliavimas iš aukštesnės įtampos | Tvirtas ir žinomas | Didesnis iškritimas, didesnis paketas |
| Buck keitiklis | Didelio efektyvumo įtampos mažinimas | Geriau esant didelei srovei ir dideliems įtampos kritimams | Daugiau dalių ir perjungimo triukšmas |
| Šiuolaikinis žemo IQ LDO | Baterijomis maitinamos grandinės | Mažesnė budėjimo srovė, geresnės nutraukimo galimybės | Gali kainuoti daugiau |
Dažniausios AMS1117 problemos ir trikčių šalinimas
| Problema | Galima priežastis | Ką patikrinti |
|---|---|---|
| Išėjimo įtampa per žema | Įvesties įtampa žemiau kritimo reikalavimo | Išmatuokite VIN esant apkrovai |
| Reguliatorius labai įkaista | Pernelyg didelis galios išsklaidymas | Galios nuostolių apskaičiavimas |
| Nėra išėjimo įtampos | Neteisingas kontaktas, bloga litavimo jungtis, pažeistas IC | Patikrinkite VIN, VOUT ir GND |
| Produkcija nestabili | Neteisinga kondensatoriaus vertė, ESR arba vieta | Patikrinkite išėjimo kondensatorių |
| ESP32 arba modulio atstatymas | Srovės šuoliai arba silpnas 3,3 V bėgis | Bandymas su didesne pasiūla |
| Galia sumažėja, kai jungiasi apkrova | Per didelė apkrovos srovė | Apkrovos srovės matavimas |
| Reguliatorius išsijungia | Įjungta šiluminė apsauga | Sumažinkite įvesties įtampą arba apkrovą |
| Plokštė veikia be apkrovos, bet nenaudojama | Prastas išdėstymas arba nepakankama srovės talpa | Bandymas esant realiai darbinei apkrovai |
Išvada
AMS1117 puikiai tinka paprastam 5–3,3 V arba 5 V reguliavimui, kai apkrovos srovė yra vidutinė ir šiluma kontroliuojama. Stabilus jo veikimas priklauso nuo teisingų kaiščių jungčių, pakankamos įvesties įtampos, tinkamų kondensatorių, trumpų PCB pėdsakų ir geros šiluminės konstrukcijos. Tai nėra geriausia esant dideliems įtampos kritimams, didelės srovės apkrovoms ar akumuliatoriaus grandinėms, kur svarbus efektyvumas. Buck konverteris arba šiuolaikinis LDO yra geresnis toms sąlygoms.
Dažnai užduodami klausimai [DUK]
1 klausimas. Kodėl naudojimo metu AMS1117 įkaista?
AMS1117 įkaista, nes kaip šiluma sumažėja papildoma įtampa. Didesnė įėjimo įtampa ir didesnė apkrovos srovė sukuria daugiau šilumos, todėl šiluminė konstrukcija yra svarbi.
2 klausimas. Ar AMS1117 tikrai gali tiekti 1A?
Taip, bet tik pakankamai išsklaidant šilumą. Mažose plokštėse srovė yra mažesnė, nes reguliatorius gali perkaisti nepasiekęs 1A.
3 klausimas. Kodėl AMS1117 dažniausiai naudojamas konvertuojant 5 V į 3.3 V?
Nes 5 V suteikia pakankamai įtampos erdvės stabiliam 3,3 V išėjimui. Tai paprasta, nebrangi ir naudinga mikrovaldikliams, jutikliams ir mažiems moduliams.
4 klausimas. Ar keraminius kondensatorius galima naudoti su AMS1117?
Taip, bet duomenų lapą reikia patikrinti. Kai kurioms AMS1117 versijoms gali prireikti tinkamo išėjimo kondensatoriaus ESR diapazono, kad veiktų stabiliai.
5 klausimas. Kodėl ESP8266 arba ESP32 plokštės nustatomos iš naujo naudojant AMS1117?
"Wi-Fi" moduliai pritraukia staigius srovės šuolius. Jei maitinimas, kondensatoriai ar PCB pėdsakai yra silpni, 3.3 V bėgelis gali nukristi ir iš naujo nustatyti modulį.
