Микросхемы семейства AMS1117, LD1117A, IL1117A (аналоги К1254ЕНхх от предприятия «Транзистор», Минск) являются положительными линейными стабилизаторами напряжения с низким напряжением насыщения. Они реализованы в корпусах SOT-223 и D-Pack.
Эти стабилизаторы широко применяются в различных электронных устройствах, требующих стабильного питания при низком входном напряжении. Типовые параметры включают ток нагрузки до 800 мА и стабилизируемое напряжение в диапазоне от 1,8 В до 5 В, что делает их универсальным решением для питания микроконтроллеров, датчиков и периферийных модулей.
Дополнительные характеристики включают встроенную защиту от короткого замыкания и перегрева, а также возможность использования в цепях с минимальным запасом по входному напряжению. Реализация в малых корпусах обеспечивает компактность и удобство при монтаже на печатной плате.
При выборе стабилизатора необходимо учитывать допустимый входной диапазон напряжений, а также теплоотвод для предотвращения нагрева. Для повышения эффективности рекомендуется использовать соответствующие радиаторы или обеспечить хорошую тепловую dissipacje.
Обзор микросхем
Эти устройства выпускаются с фиксированными значениями выходного напряжения:
- 1,2 В
- 1,5 В
- 1,8 В
- 2,5 В
- 2,85 В
- 3,3 В
- 5,0 В
- а также с регулируемым выходом, задаваемым около 1,25 В
Максимальный выходной ток данных микросхем достигает 1 А, а рассеиваемая мощность — до 0,8 Вт для устройств в корпусе SOT-223 и до 1,5 Вт — для моделей в корпусе D-Pack. Встроенная система защиты предотвращает перегрев и излишнюю рассеиваемую мощность. Защита от перегрева моментально снижает выходное напряжение и ток при повышении температуры кристалла выше 150°C.
Температурная защита не является полноценным теплоотводом. В качестве теплоотвода можно использовать полоску медной фольги на плате, небольшую медную или латунную пластину, а также керамический теплоотвод. Установка микросхемы на теплоотвод осуществляется пайкой теплопроводящим фланцем или приклеиванием с помощью специального теплоотводящего клея.
Применение серийных микросхем обеспечивает выдающуюся стабильность выходного напряжения — примерно до 1%, низкие коэффициенты нестабильности по току и по напряжению (менее 10 мВ), а также повышенный КПД, что дает возможность уменьшить входное напряжение питания.
Благодаря этим характеристикам, серии 1117 широко используются в современной компьютерной технике: в системных платах, аудио- и видеокартах, ТВ-тюнерах и в различных контроллерах.
Принципиальная схема
На схеме, представленной ниже, изображен блок питания — стабилизатор с положительной полярностью, обеспечивающий фиксированное выходное напряжение 3,3 В. Входное питание может находиться в диапазоне от 4,6 до 12 В.
Эта схема отлично подходит для автономных источников питания мобильных устройств с рабочим напряжением около 3 В. Ее можно собрать в миниатюрном формате либо использовать как подключаемый стабилизатор к сетевым адаптерам — как традиционным трансформаторным, так и современным импульсным, например, для зарядки мобильных телефонов.
Также, данное устройство можно подключать к автомобильной сети с питающим напряжением +12 В, дополнив цепь LC-фильтром для подавления помех. Диод VD2 служит для защиты схемы от неправильной полярности подключения.
В цепи используют дроссель L1 и конденсаторы C1–C3, предназначенные для снижения сетевых помех и стабилизации работы.
Дополнительно, рекомендуется использовать радиаторы на ключевых элементах схемы, таких как транзистор или стабилитрон, чтобы избежать их перегрева при длительной работе. Для повышения надежности можно дополнительно установить защитные элементы, например, варисторы или электролитические конденсаторы с низким ESR, чтобы снизить воздействие резких скачков напряжения и пусковых токов.
При сборке рекомендуется следить за правильной развязкой и минимизацией электромагнитных помех: короткие соединения, заземление корпуса и использование экранирующих шайб значительно повысят стабильность работы устройства.
Умощнение схемы
Если требуется увеличить мощность стабилизатора, можно усложнить схему, добавив транзистор VT1 и резистор R1, как показано на рис. 2.
Транзистор серии КТ818, выполненный в пластмассовом корпусе, способен рассеивать до 1 Вт мощности, в металлическом — до 2,5 Вт. В случае повышения мощности рекомендуется установить транзистор на теплоотвод. Лучшей практикой станет установка и транзистора, и микросхемы на один общий теплоотвод, максимально близко расположив их корпуса.
На рис. 2 изображена схема усиленного стабилизатора напряжения с использованием микросхемы AMS1117-3,3 и транзистора КТ818Б.
Так как при такой топологии защита микросхемы от перегрузки по току временно отключается, рекомендуется в цепь питания встроить самовосстанавливаемый предохранитель, чтобы избежать повреждений в случае перегрузки.
При использовании в пластмассовом корпусе, транзистора типа КГ818А, максимальный ток нагрузки достигает около 8 А, а в металлическом корпусе, например КТ818БМ, — до 12 А.
Технические характеристики
Если необходимо создать собственный стабилизатор на базе серии 1117, можно воспользоваться предлагаемыми параметрами из таблицы 1.
| Параметр | Способ измерения | Наименьшее | Типовое | Не превышает |
| Выходное напряжение, В | ||||
| IL1117A — Adjustable (регулируемый) | Ін = 10 мА, при Ubx = 1,5…13,75 В | 1,238 | 1,250 | 1,262 |
| IL1117A-1.8 | Ін = 0, при Ubx = 3,3…12 В | 1,773 | 1,800 | 1,827 |
| IL1117A-2.5 | Ін = 0, при Ubx = 4,0…12 В | 2,462 | 2,500 | 2,538 |
| IL1117A-2.85 | Ін = 0, при Ubx = 4,4…12 В | 2,807 | 2,850 | 2,893 |
| IL1117A-3.3 | Ін = 0, при Ubx = 4,8…12 В | 3,250 | 3,300 | 3,350 |
| IL1117A-5.0 | Ін = 0, при Ubx = 6,5…15 В | 4,925 | 5,000 | 5,075 |
| Выходное напряжение, В | ||||
| IL1117A (регулируемый) | Ін = 10 мА, при Ubx = 1,5…13,75 В, Tj=0°C…125°C | 1,225 | 1,250 | 1,280 |
| IL1117A-1.8 | Ін = 0, при Ubx = 3,3…12 В | 1,764 | 1,800 | 1,836 |
| IL1117A-2.5 | Ін = 0, при Ubx = 4,0…12 В | 2,450 | 2,500 | 2,550 |
| IL1117A-2.85 | Ін = 0, при Ubx = 4,4…12 В | 2,790 | 2,850 | 2,910 |
| IL1117A-3.3 | Ін = 0, при Ubx = 4,8…12 В | 3,240 | 3,300 | 3,360 |
| IL1117A-5.0 | Ін = 0, при Ubx = 6,5…15 В | 4,900 | 5,000 | 5,100 |
| Коэффициенты нестабильности | ||||
| По току | Ін=10 мА, Ubx-U0=1.5…13,75 В | 0,1 % | 0,2 % | |
| По напряжению | Ін=10 мА, Ubx-U0=2 В | 0,2 % | 0,4 % | |
| Потребляемый ток | Ubx-Uh = 5 В | 5,2 мА | 10 мА | |
| Ток управляющего вывода | Ін=ЮмА, Ubx-Uh=10 В | 50 мкА | 120 мкА | |
| Температурный дрейф | Tj=0°C…125°C | 0,5 % | ||
| Напряжение насыщения, мВ | для всех моделей при Iн=800 мА и 1 А | от 1,10 до 1,20 | от 1,20 до 1,30 | |
| Ограничение по выходному току, мА | Ubx — Uh = 5 В | от 1000 до 1600 | ||
| Входной ток регулируемого варианта | Ubx-Uh = 13,75 В | около 5 мА | ||
Цоколевка микросхемы показана на схеме, аналогичной представленной на рис. 1. Теплоотводящий фланец подключаетесь к выходу микросхемы. Для увеличения выходного напряжения стабилизатора, например, на 0,3…0,7 В, можно вставить небольшого кремниевого диода, например, КД521А, анодом к микросхеме и зашунтировать его оксидным конденсатором емкостью 47 мкФ на 3,3…10 В. В такой ситуации уровни нестабильности выходного напряжения немного возрастут, но останутся в пределах допустимых для большинства применений.
Типы и варианты исполнения AMS1117-xx
Для удовлетворения требований различной электронной аппаратуры, существуют несколько вариантов исполнения серии устройств. Они отличаются по выходным параметрам и конструктивным особенностям.
Основные модификации отличаются по диапазону регулируемых напряжений, что позволяет подобрать оптимальный компонент для конкретных задач. Например, модели с обозначением ‘3.3’ обеспечивают стабилизацию уровня около 3.3 В, а версии с индексами ‘5.0’ – около 5.0 В.
Существует подразделение по току насыщения: одни исполнения рассчитаны на типовые нагрузки до 1 А, другие – на более крупные значения, до 1.5 А. Это важное уточнение при проектировании систем с высокой потребляемой мощностью.
Варианты с разными корпусами расширяют возможности монтажа: стандартные типы представлены в корпусах SOT-223 и TO-252, что подходит для плотных монтажных плат, а версии в компактных корпусах SOT-23 подходят для миниатюрных устройств.
Некоторые исполнения оснащены внутренней защитой от коротких замыканий и перегрузок по току, что увеличивает надежность работы в нестабильных условиях эксплуатации. Наличие тактильных и термических характеристик также определяет выбор конкретного варианта в зависимости от условий использования.
Чтобы выбрать наиболее подходящий тип, важно учитывать не только параметры выходного напряжения, но и особенности окружающей среды, тепловые режимы работы и требования к габаритам. В зависимости от необходимости, можно выбрать модификации с расширенными входными диапазонами или с усиленной термостойкостью.
Особенности и преимущества использования
Ключевая особенность компонентов данной серии – их способность обеспечивать стабильное выходное напряжение при минимальных расхождениях в пределах заданных параметров, что повышает надежность питания схем и устройств.
Эти устройства отличаются высокой точностью регулировки напряжения в узком диапазоне и низким уровнем шумов, что особенно важно в чувствительных электронных системах и радиотехнических комплексах.
Отличительной чертой является их малое потребление энергии и возможность функционирования при пониженных уровнях входного питания, что снижает тепловы dissipацию и увеличивает срок службы элементов.
Устройства этого типа обладают высокой стабильностью работы в широком диапазоне температур и допускают регулировку выходного уровня без сторонних цепей, что упрощает конструкции и уменьшает габариты конечных устройств.
В таблице представлены параметры, характеризующие достоинства используемых элементов:
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Диапазон входного напряжения | минимальный 1.4 В, максимальный 15 В |
| Диапазон регулируемого выхода | 1.2 В – 5 В (в зависимости от модели) |
| Ток нагрузки | до 800 мА |
| Точность стабилизации | ±1 % |
| Внутренний шум | менее 20 мВ |
| Температурный диапазон эксплуатации | от -40°C до +125°C |
Благодаря конструктивным особенностям, устройство легко интегрируется в разнообразные схемы питания, обеспечивая долгосрочную стабильность работы и снижение риска возникновения помех и сбоев.
Совместимость с другими компонентами
При подборе внешних элементов для схем с использованием этого типа регуляторов важно учитывать их входное сопротивление и токовые ограничения. Емкостные фильтры на входе и выходе должны соответствовать рекомендациям производителя, чтобы избежать пульсаций и нестабильных режимов работы.
Для обеспечения стабильной работы рекомендуется использовать керамические конденсаторы с емкостью от 1 микрона на входе и выходе. При использовании электролитических конденсаторов необходимо контролировать полярность и избегать превышения допустимых напряжений, чтобы снизить риск деградации компонентов.
Контроль эффективности системы возможен при введении резисторов или последовательных сопротивлений, подбираемых с учетом максимальных токовых характеристик. В случаях, когда требуется усиление фильтрационных свойств, целесообразно добавлять ферритовые фильтры или магнитные экраны.
Головные узлы на базе этого элемента взаимосвязаны с другими линиями питания или чувствительными схемами. В таких случаях рекомендуется использовать разделительные диоды или изоляционные трансформаторы для предотвращения обратных токов и помех.
При использовании с микроконтроллерами важно помнить о допустимых входных допустимых плотностях тока и характеристиках входных цепей, чтобы избежать перегрузки или сбоев в работе периферийных устройств.
Производители и доступность
Основными поставщиками компонента в сегменте площадных решений выступают компании ON Semiconductor, Microchip Technology и Texas Instruments. В ассортименте этих производителей представлены модели с различными номинальными напряжениями и номинальной мощностью, что обеспечивает широкий выбор для различных задач проектирования. ON Semiconductor занимает лидирующие позиции по объему производства, регулярно обновляя линейки изделий и расширяя их функциональные возможности.
Модели производства Microchip пользуются популярностью благодаря высокой надежности и компактности, что особенно важно при ограничениях в пространствах устройств. Texas Instruments интегрирует свои продукции в серии отличающихся низким энергопотреблением решений, что способствует их применению в автономных и портативных электроприборах. Наличие сертификатов соответствия и стабильное качество продукции позволяют использовать компоненты этих брендов в промышленных, потребительских и автомобильных системах.
Доступность данных устройств обеспечивается через крупные дистрибьюторские сети, такие как Mouser Electronics, Digi-Key, RS Components и Element14. Эти платформы позволяют заказывать изделия оптом и розницей, зачастую с минимальными сроками доставки по России и странам СНГ. Впрочем, для получения наиболее выгодных условий рекомендуется проверять наличие на складах производителей и их официальных представителей, поскольку в некоторых случаях возможна очередь из-за высокого спроса или ограниченного производства.
Импортные поставки участвуют в формировании ценового диапазона, что варьируется в зависимости от региона и объема заказа. Наличие подделок или устаревших версий практически исключено при покупке через авторизованных партнеров. Внутренний рынок также включает отечественных производителей, которые восполняют потребность в источниках питания для устройств массового применения, однако их ассортимент зачастую менее разнообразен и ориентирован на внутренние стандарты и спецификации.
Типичные схемы подключения
Наиболее распространенная схема подключения стабилизатора питания включает минимальный набор компонентов: входной фильтр, конденсаторы для стабилизации сигналов и нагрузка. Входной блок часто содержит конденсатор с низким ESR перед входом устройства для снижения пульсаций и сглаживания входного сигнала.
На выходе рекомендуется использовать конденсатор большей емкости с низким сопротивлением эквивалентной последовательной реакции (ESR), чтобы обеспечить стабильную работу и минимальный уровень шумов.
Конденсаторы по входу и выходу избегают использования керамических ксеноновых типов с высоким ESR, предпочтение отдается электролитам или танталовым элементам с низким сопротивлением. Величина емкости для входного конденсатора варьирует от 10 до 22 мкФ, для выходного – от 100 до 220 мкФ, чаще всего используют компоненты с напряжением выше, чем максимальное допустимое для стабилизатора.
При проектировании цепи важно соблюдать правильную полярность: конденсаторы электролитические подключаются так, чтобы обеспечить их корректную работу, избегая залужения и повреждения при нарушениях полярности. Минимум электропроводных дорожек между стабилизатором и конденсаторами уменьшает влияние паразитных индуктивностей.
При использовании длинных соединений рекомендуется устанавливать локальные фильтры на входе и выходе для снижения электромагнитных помех, возникающих в цепях с высокой частотой. Для повышения устойчивости к помехам применяют экранирование проводов и размещение компонентов на плате с минимальной площадью, избегая перекрещивания проводников.
Типичная схема включает также резистор-делитель для установки внешней схемы уровня сигнала или для ограничения тока при запуске. В некоторых случаях на входе добавляется резистор или цепочка для защиты от скачков напряжения, вызванных переходными процессами или электромагнитными помехами.
Ошибки при использовании и рекомендации по монтажу
Несоблюдение режимов охлаждения способствует накоплению тепла внутри корпуса. Для предотвращения перегрева рекомендуется устанавливать стабилизаторы на поверхности с хорошей вентиляцией, а также предусматривать радиаторы или теплоотводы, соответствующие мощности преобразователя.
Неправильная цепь фильтрации создает помехи и вибрации напряжения. В схему необходимо включать электролитические конденсаторы с низким ESR у входа и выхода, создавая стабильную и чистую линию питания. Минимальный объем емкости на входе – 10 мкФ, на выходе – не менее 10 мкФ при частоте 100 кГц и выше.
Отсутствие защиты от КЗ и перенапряжений рискует повреждением стабилизатора. Обязательно включение предохранительных элементов или токоограничительных цепей, а также использование варисторов или стабилитронов для защиты от скачков напряжения.
Некорректное пайка ведет к плохому контакту и нестабильной работе. Лучшая практика – применять паяльное оборудование с контролем температуры, использовать флюс, избегать чрезмерного нагрева и проводить проверку контактов перед закреплением компонентов.
Обеспечение стабильной схемы заземления предотвращает возникновение шумов и паразитных колебаний. Желательно использовать одну точку заземления, избегая ветвистых линий. Для минимизации интерференций рекомендуется прокладывать кабели на расстоянии и разделять цепи управления и питания.
