AMS1117 là một bộ điều chỉnh điện áp tuyến tính phổ biến được sử dụng để thay đổi điện áp DC cao hơn thành đầu ra 3.3V hoặc 5V ổn định. Nó đơn giản, chi phí thấp và hữu ích trong các mạch nhỏ, nhưng nhiệt, điện áp bỏ học, tụ điện, sơ đồ chân và bố cục PCB ảnh hưởng đến hiệu suất của nó. Bài viết này cung cấp thông tin về sơ đồ chân AMS1117, thiết kế mạch, ứng dụng, sự cố và giới hạn thực tế.
Bộ điều chỉnh điện áp AMS1117 là gì?
AMS1117 là bộ điều chỉnh điện áp tuyến tính bỏ học thấp ba cực được sử dụng để chuyển đổi điện áp DC cao hơn thành điện áp DC thấp hơn ổn định. Nó được sử dụng trong đường ray nguồn 3.3V và 5V cho bộ vi điều khiển, mô-đun cảm biến, bảng phát triển và mạch nhúng nhỏ.
Không giống như bộ điều chỉnh chuyển mạch, AMS1117 không chuyển đổi công suất với hiệu suất cao. Nó điều chỉnh điện áp bằng cách giảm điện áp bổ sung dưới dạng nhiệt. Điều này làm cho nó trở nên đơn giản, chi phí thấp và dễ sử dụng, nhưng nó cũng có nghĩa là thiết bị có thể trở nên nóng khi điện áp đầu vào cao hơn nhiều so với điện áp đầu ra.
AMS1117 Sơ đồ chân và các loại gói
Cấu hình chân AMS1117 SOT-223
| Ghim | Tên | Chức năng |
|---|---|---|
| Chân 1 | GND / ĐIỀU CHỈNH | Mặt đất cho các phiên bản cố định hoặc chốt điều chỉnh cho phiên bản có thể điều chỉnh |
| Chân 2 | VOUT | Điều chỉnh voltage đầu ra |
| Chân 3 | VIN | Điện áp đầu vào |
| Tab | VOUT | Kết nối nội bộ với đầu ra |
SOT-223 AMS1117 là một trong những phiên bản phổ biến nhất được sử dụng trên các bo mạch phát triển và các mô-đun nhỏ. Mấu kim loại được kết nối với VOUT, không nối đất. Điều này là bắt buộc khi thiết kế PCB hoặc kiểm tra quần đùi.
Phiên bản cố định so với phiên bản có thể điều chỉnh
• AMS1117-3.3: đầu ra 3.3V cố định
• AMS1117-5.0: đầu ra 5V cố định
• AMS1117-ADJ: đầu ra có thể điều chỉnh bằng cách sử dụng hai điện trở bên ngoài
• Các phiên bản cố định sử dụng chân đầu tiên làm GND
• Các phiên bản có thể điều chỉnh sử dụng chân đầu tiên làm ADJ
Thông số kỹ thuật của AMS1117
| Tính năng | Đặc điểm kỹ thuật | Ghi chú |
|---|---|---|
| Dòng điện đầu ra tối đa | 1A | Yêu cầu tản nhiệt thích hợp. |
| Điện áp đầu vào tối đa | 15V | Đánh giá tối đa tuyệt đối. |
| Điện áp bỏ học | 1.1V (Điển hình) | Ở tải 1A. Đầu vào phải > (Vout + 1.1V). |
| Quy định đường dây | 0,20% | Độ lệch tối đa. |
| Quy định tải | 0,40% | Độ lệch tối đa. |
| Gói | SOT-223 | Phổ biến nhất. Cũng có sẵn trong TO-252. |
AMS1117 hoạt động như thế nào trong một mạch?
AMS1117 hoạt động bằng cách duy trì điện áp đầu ra ổn định ngay cả khi điện áp đầu vào hoặc dòng tải thay đổi trong giới hạn hoạt động của nó. Ví dụ: AMS1117-3.3 có thể lấy đầu vào 5V và cung cấp đầu ra 3.3V được điều chỉnh cho bộ vi điều khiển hoặc mạch cảm biến.
Bởi vì nó là một bộ điều chỉnh tuyến tính nên điện áp không sử dụng không được chuyển đổi thành dòng điện phụ. Thay vào đó, chênh lệch điện áp giữa đầu vào và đầu ra được tiêu tán dưới dạng nhiệt. Đây là lý do tại sao các mạch AMS1117 đơn giản nhưng không hiệu quả lắm khi điện áp đầu vào cao hơn nhiều so với điện áp đầu ra.
Để hoạt động ổn định, AMS1117 cần tụ điện đầu vào và đầu ra thích hợp. Nếu không có tụ điện chính xác, đầu ra có thể dao động, gợn sóng hoặc trở nên không ổn định khi tải thay đổi nhanh chóng.
Các ứng dụng AMS1117 phổ biến
Bảng tương thích với Arduino
AMS1117 được sử dụng trên các bo mạch tương thích với Arduino để chuyển đổi điện áp đầu vào cao hơn thành điện áp mức logic ổn định, chẳng hạn như 5V hoặc 3.3V. Nó được chọn vì thiết kế đơn giản và số lượng thành phần thấp.
Mô-đun ESP8266 / ESP32
Nhiều bo mạch phát triển ESP8266 và ESP32 sử dụng AMS1117 để cung cấp đường ray cung cấp 3.3V ổn định cho các mô-đun giao tiếp không dây.
Mô-đun cảm biến
AMS1117 thường được sử dụng trong các mô-đun cảm biến vì nó cung cấp khả năng điều chỉnh điện áp đơn giản và chi phí thấp cho tải dòng điện vừa phải.
Mạch hỗ trợ USB
Trong các thiết bị hỗ trợ USB, AMS1117 có thể chuyển đổi đầu vào USB 5V thành đầu ra 3.3V ổn định cho điện áp thấptage điện tử.
Bảng điều khiển nhỏ
Các bảng điều khiển nhỏ thường sử dụng AMS1117 vì nó dễ dàng tích hợp vào bố cục PCB nhỏ gọn và yêu cầu ít thành phần bên ngoài.
Mạch chỉ báo LED
AMS1117 có thể cung cấp một đường ray điện áp thấp ổn định cho các mạch chỉ báo LED và các phần chiếu sáng dòng điện thấp.
Mạch pin
AMS1117 có thể được sử dụng trong một số mạch chạy bằng pin, nơi yêu cầu điều chỉnh điện áp đơn giản.
AMS1117 Mạch 5V đến 3.3V Example
Một ứng dụng AMS1117 phổ biến là chuyển đổi đầu vào USB hoặc bộ chuyển đổi 5V thành nguồn điện 3.3V cho các mạch kỹ thuật số công suất thấp. Thiết lập này thường được sử dụng cho vi điều khiển, cảm biến, mô-đun logic và bảng phát triển nhỏ.
Trong mạch, đầu vào 5V kết nối với VIN, đầu ra 3.3V được lấy từ VOUT và chân nối đất được chia sẻ bởi nguồn đầu vào và tải. Một tụ điện đầu vào được đặt giữa VIN và GND, trong khi một tụ điện đầu ra được đặt giữa VOUT và GND. Các tụ điện này nên được đặt gần các chân AMS1117 để giảm tiếng ồn và cải thiện độ ổn định.
Mẹo kết nối cơ bản
| Kết nối | Nó đi đâu |
|---|---|
| VIN | Đầu vào 5V |
| GND | Nền tảng chung |
| VOUT | Đầu ra 3.3V |
| Tụ điện đầu vào | Giữa VIN và GND |
| Tụ điện đầu ra | Giữa VOUT và GND |
Ví dụ: đầu vào USB 5V có thể cấp nguồn cho bo mạch cảm biến 3.3V ở khoảng 150mA thông qua AMS1117-3.3. Điều này thường được chấp nhận nếu PCB có đủ diện tích đồng để tỏa nhiệt và đầu vào 5V vẫn ổn định khi tải.
Mạch này cần được kiểm tra cẩn thận hơn khi cấp nguồn cho các mô-đun không dây, động cơ, bảng chuyển tiếp hoặc các tải khác có dòng điện tăng đột biến. Nếu đầu vào voltage giảm quá thấp, AMS1117 có thể rơi ra ngoài quy định. Nếu dòng tải quá cao, bộ điều chỉnh có thể quá nóng. Những vấn đề này được đề cập trong phần thiết kế tiếp theo.
Cân nhắc thiết kế AMS1117
AMS1117 Độ ổn định và thiết kế tụ điện
Các mạch AMS1117 thường bị hỏng do ba vấn đề thiết kế: tụ điện không ổn định, không đủ khoảng trống điện áp đầu vào và nhiệt độ quá cao. Những vấn đề này phổ biến hơn là bản thân bộ điều chỉnh bị lỗi, vì vậy mạch xung quanh phải luôn được kiểm tra trước khi thay thế IC.
Thiết lập tụ điện được đề xuất
AMS1117 cần tụ điện đầu vào và đầu ra thích hợp để ổn định trong quá trình thay đổi tải. Lựa chọn tụ điện kém hoặc dấu vết PCB dài có thể gây ra dao động đầu ra, lỗi khởi động, gợn sóng quá mức hoặc điện áp không ổn định.
| Vị trí tụ điện | Giá trị chung | Mục đích chính |
|---|---|---|
| Tụ điện đầu vào | 10μF điển hình | Giảm tiếng ồn đầu vào và cải thiện phản hồi thoáng qua |
| Tụ điện đầu ra | 10μF – 22μF điển hình | Duy trì sự ổn định của bộ điều chỉnh và làm mịn VOUT |
| Tụ gốm nhỏ | 0,1μF tùy chọn | Lọc tiếng ồn tần số cao |
AMS1117 Voltage Khoảng trống và bỏ học
AMS1117 là một bộ điều chỉnh tuyến tính, vì vậy số VIN phải cao hơn VOUT với biên độ vừa đủ. Chênh lệch điện áp này được gọi là điện áp bỏ học.
VDROP = VIN - VOUT
Nhiều thiết bị AMS1117 cần khoảng không khoảng 1.1V đến 1.3V gần dòng tải cao hơn. Ví dụ: AMS1117-3.3 thường hoạt động từ đầu vào 5V, nhưng sự cố có thể xảy ra nếu đường ray 5V bị rơi do mất cáp USB, bộ điều hợp yếu hoặc dòng điện tăng đột biến.
AMS1117 Tản nhiệt và kiểm soát nhiệt
AMS1117 chuyển đổi điện áp dư thừa thành nhiệt. Sự khác biệt giữa VIN và VOUT càng lớn và dòng tải càng cao thì bộ điều chỉnh càng trở nên nóng.
Tổn thất điện năng có thể được ước tính như sau:
P=Vin− Vout x Iload
| Ví dụ | Tính toán | Kết quả | Ý nghĩa thực tiễn |
|---|---|---|---|
| 5V → 3.3V ở 100mA | (5 − 3.3) × 0.1 | 0,17W | Dễ quản lý |
| 5V → 3.3V ở 300mA | (5 − 3.3) × 0.3 | 0,51W | Ấm áp trong quá trình hoạt động |
| 9V → 3.3V ở 300mA | (9 − 3.3) × 0.3 | 1.71W | Có khả năng quá nóng mà không làm mát |
| 12V → 3.3V ở 500mA | (12 − 3.3) × 0.5 | 4.35W | Không thực tế cho AMS1117 |
Đây là lý do tại sao AMS1117 phù hợp với các sụt điện áp nhỏ, chẳng hạn như 5V đến 3.3V, nhưng không phù hợp với chuyển đổi dòng điện cao, rơi cao. Đối với 12V đến 3.3V hoặc tải nặng, bộ chuyển đổi buck thường là lựa chọn tốt hơn.
Đầu ra có thể điều chỉnh AMS1117 Voltage Cấu hình
Phiên bản AMS1117-ADJ sử dụng hai điện trở bên ngoài để đặt điện áp đầu ra. Nó rất hữu ích khi không có phiên bản 1.8V, 2.5V, 3.3V hoặc 5V cố định.
Vout=Vref x (1+R2/R1) +IADJ x R2
Trong ước tính thiết kế nhanh, thuật ngữ IADJ thường đủ nhỏ để bỏ qua.
| Đầu ra mục tiêu | Ví dụ R1 | Ví dụ R2 | Ghi chú |
|---|---|---|---|
| 2.5V | 240Ω | 240Ω | Thiết lập cân bằng đơn giản |
| 3.3V | 240Ω | 390Ω | Đầu ra tùy chỉnh phổ biến |
| 5V | 240Ω | 720Ω | Yêu cầu số VIN cao hơn |
AMS1117 so với LM1117, 7805, Buck Converter và LDO hiện đại
| Tùy chọn | Sử dụng tốt nhất | Ưu điểm | Hạn chế |
|---|---|---|---|
| AMS1117 | Quy định 3.3V hoặc 5V chi phí thấp | Đơn giản, rẻ, phổ biến | Nóng lên với điện áp cao |
| LM1117 | Ứng dụng LDO tương tự | Thường có thể so sánh về chức năng | Phải kiểm tra sơ đồ chân và thông số kỹ thuật |
| 7805 | Quy định 5V từ điện áp cao hơn | Chắc chắn và nổi tiếng | Bỏ học cao hơn, gói lớn hơn |
| Bộ chuyển đổi buck | Bước xuống điện áp hiệu quả cao | Tốt hơn cho dòng điện cao và sụt điện áp lớn | Nhiều bộ phận hơn và tiếng ồn chuyển mạch |
| LDO IQ thấp hiện đại | Mạch chạy bằng pin | Dòng điện chờ thấp hơn, tùy chọn bỏ học tốt hơn | Có thể tốn kém hơn |
Các vấn đề AMS1117 thường gặp và khắc phục sự cố
| Vấn đề | Nguyên nhân có thể | Những gì cần kiểm tra |
|---|---|---|
| Điện áp đầu ra quá thấp | Điện áp đầu vào dưới yêu cầu bỏ học | Đo VIN khi tải |
| Bộ điều chỉnh trở nên rất nóng | Tiêu hao điện năng quá mức | Tính toán tổn thất điện năng |
| Không có điện áp đầu ra | Sơ đồ chân sai, mối hàn kém, IC bị hỏng | Kiểm tra VIN, VOUT và GND |
| Đầu ra không ổn định | Giá trị tụ điện, ESR hoặc vị trí sai | Kiểm tra tụ điện đầu ra |
| ESP32 hoặc đặt lại mô-đun | Tăng đột biến hiện tại hoặc đường ray 3.3V yếu | Thử nghiệm với nguồn cung mạnh hơn |
| Đầu ra giảm khi tải kết nối | Tải hiện tại quá cao | Đo dòng tải |
| Bộ điều chỉnh tắt | Kích hoạt bảo vệ nhiệt | Giảm điện áp đầu vào hoặc tải |
| Bo mạch hoạt động không tải nhưng không sử dụng được | Bố cục kém hoặc không đủ công suất hiện tại | Kiểm tra dưới tải vận hành thực |
Kết luận
AMS1117 hoạt động tốt để điều chỉnh 5V đến 3.3V hoặc 5V đơn giản khi dòng tải vừa phải và nhiệt được kiểm soát. Hoạt động ổn định của nó phụ thuộc vào các kết nối chân chính xác, đủ điện áp đầu vào, tụ điện thích hợp, dấu vết PCB ngắn và thiết kế nhiệt tốt. Nó không phải là tốt nhất cho điện áp lớntage sụt, tải dòng điện cao hoặc mạch pin mà hiệu quả quan trọng. Bộ chuyển đổi buck hoặc LDO hiện đại tốt hơn cho những điều kiện đó.
Câu hỏi thường gặp [FAQ]
Quý 1. Tại sao AMS1117 bị nóng trong quá trình sử dụng?
Máy AMS1117 nóng lên vì nó giảm thêm điện áp dưới dạng nhiệt. Điện áp đầu vào cao hơn và dòng tải cao hơn tạo ra nhiều nhiệt hơn, vì vậy thiết kế nhiệt là rất quan trọng.
Quý 2. AMS1117 có thể thực sự cung cấp 1A?
Có, nhưng chỉ với đủ tản nhiệt. Trong các bo mạch nhỏ, dòng điện thấp hơn vì bộ điều chỉnh có thể quá nóng trước khi đạt 1A.
Quý 3. Tại sao AMS1117 thường được sử dụng để chuyển đổi 5V sang 3.3V?
Bởi vì 5V cung cấp đủ khoảng trống điện áp cho đầu ra 3.3V ổn định. Nó đơn giản, chi phí thấp và hữu ích cho các bộ vi điều khiển, cảm biến và các mô-đun nhỏ.
Quý 4. Tụ gốm có thể được sử dụng với AMS1117?
Có, nhưng nên kiểm tra biểu dữ liệu. Một số phiên bản AMS1117 có thể cần dải ESR tụ điện đầu ra phù hợp để hoạt động ổn định.
Câu 5. Tại sao bo mạch ESP8266 hoặc ESP32 đặt lại bằng AMS1117?
Các mô-đun Wi-Fi tạo ra dòng điện tăng đột ngột. Nếu nguồn cung cấp, tụ điện hoặc dấu vết PCB yếu, đường ray 3.3V có thể nhúng và đặt lại mô-đun.
