AMS1117 er en almindelig lineær spændingsregulator, der bruges til at ændre en højere jævnspænding til en stabil udgang på 3,3V eller 5V. Den er enkel, billig og nyttig i små kredsløb, men varme, dropout-spænding, kondensatorer, pinout og printkortets layout påvirker dens ydeevne. Denne artikel giver information om AMS1117 pinout, kredsløbsdesign, anvendelser, problemer og praktiske grænser.
Hvad er AMS1117 spændingsregulatoren?
AMS1117 er en tre-polet lavfalds-lineær spændingsregulator, der bruges til at omdanne en højere DC-spænding til en stabil lavere DC-spænding. Den bruges i 3,3V og 5V strømskinner til mikrocontrollere, sensormoduler, udviklingskort og små indlejrede kredsløb.
I modsætning til en switchregulator omdanner AMS1117 ikke effekt med høj effektivitet. Den regulerer spændingen ved at sænke den ekstra spænding som varme. Det gør det enkelt, billigt og nemt at bruge, men det betyder også, at enheden kan blive varm, når indgangsspændingen er meget højere end udgangsspændingen.
AMS1117 Pinout- og pakketyper
AMS1117 SOT-223 benkonfiguration
| Pin | Navn | Funktion |
|---|---|---|
| Pin 1 | GND / ADJ | Jord til faste versioner eller juster ben til justerbar version |
| Pin 2 | VOUT | Reguleret spændingsudgang |
| Pin 3 | VIN | Indgangsspænding |
| Tab | VOUT | Internt forbundet til output |
SOT-223 AMS1117 er en af de mest almindelige versioner, der bruges på udviklingskort og små moduler. Metaltappen er forbundet til VOUT, ikke jord. Dette kræves ved design af et PCB eller ved kontrol af kortslutninger.
Fast version vs Justerbar version
• AMS1117-3,3: fast 3,3V udgang
• AMS1117-5,0: fast 5V udgang
• AMS1117-ADJ: justerbar udgang med to eksterne modstande
• Faste versioner bruger den første pin som GND
• Justerbare versioner bruger den første ben som ADJ
Tekniske specifikationer for AMS1117
| Feature | Specifikation | Noter |
|---|---|---|
| Maksimal udgangsstrøm | 1A | Kræver tilstrækkelig varmeaflagring. |
| Maksimal indgangsspænding | 15V | Absolut maksimal vurdering. |
| Dropout-spænding | 1.1V (Type) | Ved 1A belastning. Indgangen skal være > (Vout + 1,1V). |
| Linjeregulering | 0,20% | Maksimal afvigelse. |
| Belastningsregulering | 0,40% | Maksimal afvigelse. |
| Pakke | SOT-223 | Det mest almindelige. Også tilgængelig i TO-252. |
Hvordan fungerer AMS1117 i et kredsløb?
AMS1117 fungerer ved at opretholde en stabil udgangsspænding, selv når indgangsspændingen eller belastningsstrømmen ændrer sig inden for dens driftsgrænser. For eksempel kan en AMS1117-3,3 tage en 5V indgang og levere en reguleret 3,3V udgang til en mikrocontroller eller sensorkredsløb.
Fordi det er en lineær regulator, omdannes den ubrugte spænding ikke til ekstra strøm. I stedet afgives spændingsforskellen mellem indgang og udgang som varme. Derfor er AMS1117 kredsløb simple, men ikke særlig effektive, når indgangsspændingen er meget højere end udgangsspændingen.
For stabil drift har AMS1117 brug for korrekte indgangs- og udgangskondensatorer. Uden de korrekte kondensatorer kan udgangen svinge, bølge eller blive ustabil, når belastningen ændrer sig hurtigt.
Almindelige AMS1117 anvendelser
Arduino-kompatible kort
AMS1117 bruges på Arduino-kompatible kort til at omdanne en højere indgangsspænding til en stabil logisk spænding, såsom 5V eller 3,3V. Den vælges på grund af sit enkle design og lave komponentantal.
ESP8266 / ESP32 Moduler
Mange ESP8266- og ESP32-udviklingskort bruger AMS1117 til at levere en stabil 3,3V forsyningsskinne til trådløse kommunikationsmoduler.
Sensormoduler
AMS1117 bruges ofte i sensormoduler, fordi den giver enkel og billig spændingsregulering til moderate strømbelastninger.
USB-drevne kredsløb
I USB-drevne enheder kan AMS1117 konvertere 5V USB-indgangen til en stabil 3,3V udgang til lavspændingselektronik.
Små kontrolkort
Små kontrolkort bruger ofte AMS1117, fordi det er let at integrere i kompakte PCB-layouts og kræver få eksterne komponenter.
LED-indikatorkredsløb
AMS1117 kan levere en stabil lavspændingsskinne til LED-indikatorkredsløb og lavstrømsbelysningssektioner.
Batterikredsløb
AMS1117 kan bruges i nogle batteridrevne kredsløb, hvor simpel spændingsregulering er nødvendig.
AMS1117 eksempel på 5V til 3,3V kredsløb
En almindelig AMS1117 anvendelse er at konvertere en 5V USB- eller adapterindgang til en 3,3V strømforsyning til digitale kredsløb med lav effekt. Dette setup bruges ofte til mikrocontrollere, sensorer, logikmoduler og små udviklingskort.
I kredsløbet forbinder 5V-indgangen til VIN, 3,3V-udgangen tages fra VOUT, og jordpinden deles mellem indgangskilden og belastningen. En indgangskondensator placeres mellem VIN og GND, mens en udgangskondensator placeres mellem VOUT og GND. Disse kondensatorer bør placeres tæt på de AMS1117 ben for at reducere støj og forbedre stabiliteten.
Grundlæggende Forbindelsestips
| Forbindelse | Hvor det går hen |
|---|---|
| VIN | 5V indgang |
| GND | Fælles grund |
| VOUT | 3,3V udgang |
| Indgangskondensator | Mellem VIN og GND |
| Udgangskondensator | Mellem VOUT og GND |
For eksempel kan en 5V USB-indgang forsyne et 3,3V sensorkort med cirka 150mA gennem en AMS1117-3,3. Dette er som regel acceptabelt, hvis printkortet har nok kobberareal til varmefordeling, og 5V-indgangen forbliver stabil under belastning.
Dette kredsløb bør kontrolleres mere omhyggeligt, når trådløse moduler, motorer, relækort eller andre belastninger med strømspidser forsynes. Hvis indgangsspændingen falder for lavt, kan AMS1117 falde ud af regulering. Hvis belastningsstrømmen er for høj, kan regulatoren overophede. Disse problemstillinger behandles i næste designafsnit.
AMS1117 Designovervejelser
AMS1117 Stabilitet og kondensatordesign
AMS1117 kredsløb fejler ofte på grund af tre designproblemer: ustabile kondensatorer, utilstrækkelig indgangsspænding og overdreven varme. Disse problemer er mere almindelige end at regulatoren selv fejler, så det omgivende kredsløb bør altid kontrolleres, før IC'en udskiftes.
Anbefalet kondensatoropsætning
AMS1117 har brug for korrekte indgangs- og udgangskondensatorer for at forblive stabile under belastningsændringer. Dårlig kondensatorvalg eller lange PCB-baner kan forårsage udgangssvingninger, opstartsfejl, overdreven ripple eller ustabil spænding.
| Kondensatorplacering | Fælles værdi | Hovedformål |
|---|---|---|
| Indgangskondensator | 10μF typisk | Reducerer indgangsstøj og forbedrer transient respons |
| Udgangskondensator | 10μF–22μF typisk | Vedligeholder regulatorens stabilitet og glatter VOUT |
| Lille keramisk kondensator | 0,1μF valgfrit | Filtrerer højfrekvent støj |
7,2 AMS1117 spændings-headroom og dropout
AMS1117 er en lineær regulator, så VIN skal forblive højere end VOUT med tilstrækkelig margin. Denne spændingsforskel kaldes dropout-spænding.
VDROP = VIN − VOUT
Mange AMS1117-enheder har brug for omkring 1,1V til 1,3V headroom nær højere belastningsstrøm. For eksempel fungerer AMS1117-3,3 normalt fra en 5V-indgang, men der kan opstå problemer, hvis 5V-skinnen falder på grund af USB-kabeltab, svage adaptere eller strømudbrud.
AMS1117 Varmeafledning og termisk kontrol
AMS1117 omdanner overskydende spænding til varme. Jo større forskellen mellem VIN og VOUT er, og jo højere belastningsstrømmen, desto varmere bliver regulatoren.
Strømtabet kan estimeres som:
P=Vin− Vout x Iload
| Eksempel | Beregning | Resultat | Praktisk betydning |
|---|---|---|---|
| 5V → 3,3V ved 100mA | (5 − 3,3) × 0,1 | 0,17W | Overskuelig |
| 5V → 3,3V ved 300mA | (5 − 3,3) × 0,3 | 0,51W | Varm under drift |
| 9V → 3,3V ved 300mA | (9 − 3,3) × 0,3 | 1,71W | Sandsynligvis for varmt uden køling |
| 12V → 3,3V ved 500mA | (12 − 3,3) × 0,5 | 4,35W | Ikke praktisk for AMS1117 |
Derfor er AMS1117 egnet til små spændingsfald, såsom 5V til 3,3V, men ikke til højfalds- og højstrømsomdannelse. For 12V til 3,3V eller tunge belastninger er en buck-konverter som regel et bedre valg.
7,4 AMS1117 Justerbar udgangsspændingskonfiguration
Den AMS1117-ADJ-version bruger to eksterne modstande til at indstille udgangsspændingen. Den er nyttig, når en fast version på 1,8V, 2,5V, 3,3V eller 5V ikke er tilgængelig.
Vout=Vref x (1+R2/R1) +IADJ x R2
I hurtige designestimater er IADJ-termen ofte lille nok til at ignoreres.
| Måloutput | Eksempel R1 | Eksempel R2 | Noter |
|---|---|---|---|
| 2,5V | 240Ω | 240Ω | Simpel balanceret opsætning |
| 3,3V | 240Ω | 390Ω | Fælles brugerdefineret output |
| 5V | 240Ω | 720Ω | Kræver højere VIN |
AMS1117 vs LM1117, 7805, buck-konverter og moderne LDO'er
| Mulighed | Bedste brug | Fordele | Begrænsninger |
|---|---|---|---|
| AMS1117 | Lavpris 3,3V eller 5V regulering | Simpel, billig, almindelig | Bliver varm ved højt spændingsfald |
| LM1117 | Lignende LDO-anvendelser | Ofte sammenlignelige i funktion | Skal tjekke pinout og specifikationer |
| 7805 | 5V regulering fra højere spænding | Robust og kendt | Højere dropout, større pakke |
| Buck-konverter | Høj-effektivitet spændingsnedtrapning | Bedre til høj strøm og store spændingsfald | Flere dele og switch-støj |
| Moderne lav-IQ LDO | Batteridrevne kredsløb | Lavere standby-strøm, bedre dropout-muligheder | Kan koste mere |
Almindelige AMS1117 problemer og fejlfinding
| Problem | Mulig årsag | Hvad skal jeg tjekke |
|---|---|---|
| Udgangsspændingen er for lav | Indgangsspænding under dropout-kravet | Mål VIN under belastning |
| Regulatoren bliver meget varm | Overdreven effekttab | Beregn effekttab |
| Ingen udgangsspænding | Forkert pinout, dårlig loddeforbindelse, beskadiget IC | Tjek VIN, VOUT og GND |
| Output er ustabilt | Forkert kondensatorværdi, ESR eller placering | Tjek udgangskondensator |
| ESP32 eller modulnulstillinger | Strømspidser eller svag 3,3V skinne | Test med en stærkere forsyning |
| Output falder når belastningen forbindes | Belastningsstrøm for høj | Mål belastningsstrøm |
| Regulator lukker ned | Termisk beskyttelse aktiveret | Reducer indgangsspænding eller belastning |
| Printpladen fungerer uden belastning, men fejler under brug | Dårlig layout eller utilstrækkelig strømkapacitet | Test under reel driftsbelastning |
Konklusion
AMS1117 fungerer godt til simpel 5V til 3,3V eller 5V regulering, når belastningsstrømmen er moderat, og varmen kontrolleres. Dens stabile drift afhænger af korrekte pinforbindelser, tilstrækkelig indgangsspænding, korrekte kondensatorer, korte PCB-spor og godt termisk design. Det er ikke bedst til store spændingsfald, højstrømsbelastninger eller batterikredsløb, hvor effektiviteten er vigtig. En buck-konverter eller moderne LDO er bedre til de forhold.
Ofte stillede spørgsmål [FAQ]
Q1. Hvorfor bliver AMS1117 varm under brug?
AMS1117 bliver varm, fordi den mister ekstra spænding som varme. Højere indgangsspænding og højere belastningsstrøm skaber mere varme, så termisk design er vigtigt.
Q2. Kan AMS1117 virkelig levere 1A?
Ja, men kun med tilstrækkelig varmeafledning. På små boards er strømmen lavere, fordi regulatoren kan overophede, før den når 1A.
Q3. Hvorfor bruges AMS1117 ofte til 5V til 3,3V konvertering?
Fordi 5V giver nok spændings-headroom til en stabil udgang på 3,3V. Det er enkelt, billigt og nyttigt til mikrocontrollere, sensorer og små moduler.
Q4. Kan keramiske kondensatorer bruges med AMS1117?
Ja, men databladet bør tjekkes. Nogle AMS1117 versioner kan have brug for et passende udgangskondensator-ESR-område for stabil drift.
11,5 Q5. Hvorfor nulstilles ESP8266- eller ESP32-boards med AMS1117?
Wi-Fi-moduler trækker pludselige strømspidser. Hvis strømforsyningen, kondensatorerne eller PCB-sporene er svage, kan 3,3V-skinnen dykke og nulstille modulet.
