1. Hvers vegna þessi spennustillir er alls staðar

AMS1117-3.3 er sjálfgefna svarið við „ég þarf 3.3 V úr 5 V“ á litlu borði. Hann er þrípóla LDO-spennustillir í SOT-223 hylki, metinn um 1 A, með fasta 3.3 V úttak og án ytri íhluta fyrir utan tvo þétta.

Þessi einfaldleiki er ástæðan fyrir því að hann birtist í routerum, þróunarbrettum, skynjurum, millistykjum og iðnaðarstýringum. Það er líka ástæðan fyrir því að svo margir aðrir framleiðendur bjóða samsvarandi hluta: pinnafyrirkomulagið er einfalt, notkunarrásin er birt og markaðurinn er gríðarlegur.

Gildran er sú að hluturinn er oft notaður utan varmaþægindasvæðis síns. Hönnuður sér „1 A“ í gagnablaðinu og 12 V inntak og gerir ráð fyrir að það virki. Það virkar ekki, og bilunin er hæg varmabilun frekar en tafarlaus bilun.

2. Hvað skiptir í raun máli við LDO-skipti

Flest mistök við skiptingu koma frá þriðju og fjórðu röð, ekki þeirri fyrstu. Hluti sem er rafmagnslega samhæfur getur sveiflast með röngum þétti eða orðið 20 °C heitari vegna þess að varmaleið hans er önnur.

3. Fjölskyldur með samhæft pinnafyrirkomulag

Öll þessi nota sama SOT-223 fótspor: pinni 1 er jörð (eða stillipinni), pinni 2 er útgangur, pinni 3 er inngangur, og flipinn er tengdur við útganginn. Þess vegna eru þau vélrænt skiptanleg.

Ein mikilvæg undantekning: hlutir eins og SPX3819 eru líka 3,3 V LDO, en þeir eru í fimm-pinna SOT-23 pakka með annarri pinnaskipan. Þeir eru ekki staðgenglar fyrir SOT-223 plötu, jafnvel þótt þeir komi fram í sama flokki.

4. Varmareikningurinn sem ræður öllu

Línulegur spennustillir eyðir spennumuninum margfölduðum með straumnum: (Vin − Vout) × I. Þetta afl verður að fara út um pakkann, og SOT-223 er lítill.

Beitum nú dæmigerðu varmaviðnámi SOT-223. Með um 80 °C/W frá mótum til umhverfis á hóflegu koparsvæði hækkar 1.7 W afltöp mótin um u.þ.b. 136 °C yfir umhverfishita. Við 40 °C umhverfishita er það 176 °C — langt yfir hámarksmatsgildi.

Jafnvel 0.5 W er hlýtt. Þess vegna er "1 A" matsgildið villandi í reynd: það gerir ráð fyrir stóru koparsvæði og litlu spennufalli. Fyrir 12 V til 3.3 V er raunhæfur samfelldur straumur í besta falli nokkur hundruð millíamper, og oft minna inni í hylki.

Dropout er hinn helmingur varmasögunnar. Þegar inngangurinn lækkar í átt að útgangsspennunni fer spennustillirinn út úr stýringu og útgangurinn fylgir inngangnum að frádregnu dropout. Á 5 V spennugrein er það sjaldan vandamál; á rafhlöðugrein er það öll hönnunin.

Fyrir 3.7 V litíum sellu þarf 3.3 V LDO við 300 mA að hafa dropout undir 0.4 V, og það þarf að hafa þann dropout nálægt lokum afhleðslu. Flestir 1 A LDO uppgefa dropout við fulla nafnstraum, þar sem það er mest. Athugaðu ferilinn við raunverulegan straum þinn, ekki yfirskriftartöluna.

Útreiknað dæmi með koparsvæði

Tökum 5 V til 3.3 V spennugrein við 0.5 A: affall er 0.85 W. Með 80 °C/W hækkar mótpunkturinn um 68 °C yfir umhverfishita — ásættanlegt við 25 °C umhverfishita, jaðartilfelli við 50 °C inni í húsi.

Að bæta við kopar breytir tölunni fljótt. Tunga tengd 25 mm × 25 mm koparfyllingu á báðum lögum, með nokkrum varmagötum, getur fært virka varmaviðnámið nær 50 °C/W. Sama 0.85 W hækkar þá mótpunktinn um um það bil 43 °C, sem er þægilegt.

Lexían er að PCB er hluti af spennustillinum. Tvö borð sem nota sama íhlut geta munað 30 °C eingöngu vegna koparsvæðis, og staðgengill sem hunsar útsetninguna er aðeins hálfur samanburður.

24 V iðnaðarspennuteina gerir málið augljóst. Jafnvel 100 mA frá 24 V niður í 3.3 V eyðir meira en 2 W, sem SOT-223 getur ekki losað sig við. Sérhver slík hönnun þarf rofstig fyrst, óháð því hvaða LDO er notað. LDO-inn verður þá eftirstillir fyrir hávaða, ekki aðalbreytirinn, og afltap hans lækkar um stærðarreglu.

5. Þegar línulegur spennustillir er röng lausn

Ef inntakið er meira en um það bil tvöfalt úttakið, eða álagið er yfir nokkrum hundruð millíampera, er rofspennustillir rétti kosturinn. Það er ekki staðgengill — það er önnur topología með spólu, öðru endurgjafarneti og öðru EMI-sniði — en það er eina hönnunin sem stenst varmareikninginn.

Algeng arkitektúr er tveggja þrepa aflgjafi: buck-breytir frá 12 V í 5 V, síðan LDO frá 5 V í 3.3 V fyrir hljóðláta hliðræna spennuteinu. Það heldur LDO-num í varmaþægindasvæði hans og varðveitir lágan hávaða þar sem það skiptir máli.

Fyrir borð sem þegar er með 12 V spennuteinu og 3.3 V LDO sem keyrir heitt, er ódýrasta úrbótin oft lítil buck-eining sem núverandi LDO fylgir eftir, ekki leit að "betri" LDO.

Föst á móti stillanlegu

Fasta 3.3 V útgáfan er einfaldasti kosturinn: tveir þéttar, enginn spennudeilir, engin uppsöfnun vikmarka. Stillanlega útgáfan kemur í stað jarðtengipinnans fyrir endurgjafarnóðu og þarf tvo viðnáma.

Fyrir borð sem verður afritað í nokkrar afbrigði vinnur stillanlegi íhluturinn oft á heildarkostnaði því ein spóla nær yfir 1.2 V, 2.5 V og 3.3 V samsetningar. Refsingin er aukinóða sem þarf að leiða og spennudeilir sem þarf að endurreikna — og viðmiðunarspennan er ekki sú sama milli fjölskyldna.

Lúmsk gildra: á sumum stillanlegum íhlutum er viðmiðunin 1.25 V, á öðrum er hún önnur. Spennudeilir sem er afritaður úr tilvísunarsniði getur valdið 5–10% villu ef viðmiðunarspennan er ekki athuguð.

6. Þar sem pinnasamhæfðir íhlutir eru frábrugðnir

Spennufall.Lágmarksinntaksspenna við fulla álag er mismunandi milli fjölskyldna og hækkar með straumi. Íhlutur með 1.3 V spennufall getur ekki stýrt 3.3 V úr 4.2 V rafhlöðu nálægt lokum afhleðslu.

Hvíldarstraumur.Sumir LDO-takar draga millíamper án álags; aðrir draga míkróamper. Fyrir rafhlöðuvöru sem er í svefni mestan tímann er sá munur ráðandi í orkubúskapnum.

Kröfur um þétta.Eldri LDO-hönnun þarf lágmarks ESR og getur sveiflast með nútíma keramikþéttum. Nýrri íhlutir eru stöðugir með keramik. Athugaðu stöðugleikakúrfuna, ekki bara rýmdargildið.

Varmaviðnám.Sama hylki getur verið með mismunandi flísafestingu og uppbyggingu leggjagrindar. Tveir íhlutir með sama fótspor geta verið 10–20 °C frá hvor öðrum við sama afltap.

Hávaði, PSRR og hliðrænir teinar

Fyrir stafræna teina skiptir hávaði engu máli. Fyrir hliðræna, RF- og skynjarateina er það forskriftin sem skiptir máli. Úttakshávaði LDO og geta þess til að hafna inntaksbylgju (PSRR) ræður því hvort 12-bita ADC sér hreina viðmiðun.

PSRR lækkar með tíðni. Hlutur sem hafnar 60 dB við 1 kHz getur aðeins hafnað 20 dB við 100 kHz, sem er einmitt þar sem rofaforstilli setur bylgjuna sína. Ef teinninn fæðir nákvæma mælingu skal skoða PSRR-ferilinn við roftíðni uppstreymisbreytisins, ekki bara við DC.

Úttakshávaði er venjulega tilgreindur í µV RMS yfir bandbreidd. Berið saman bandbreiddina: tala sem gefin er upp yfir 10 Hz–100 kHz er ekki sambærileg við þá sem gefin er upp yfir 10 Hz–1 MHz.

Val á þéttum og stöðugleiki

Stöðugleiki LDO fer eftir ESR og rýmd úttaksþéttisins. Eldri hönnun krefst lágmarks-ESR — venjulega tantal- eða rafvökvaþéttis — og getur sveiflast með hreinum keramikþétti. Nýrri hlutir eru hannaðir fyrir keramik og geta þess í stað krafist lágmarksrýmdar.

Tvær hagnýtar reglur. Í fyrsta lagi, lestu stöðugleikakúrfuna í gagnablaðinu, ekki bara ráðlagt gildi þéttisins. Í öðru lagi, hafðu inntaksþéttinn nálægt tækinu; löng inntakslögn bætir við induktans og getur gert lykkjuna óstöðuga jafnvel þegar úttakshliðin er rétt.

Ef skipting á þétti framleiðir spennusín sem virðist í lagi á fjölmæli en hefur lágtíðnisveiflu, er þéttirinn fyrstur til gruns. Athugaðu með sveiflusjá á úttakinu, með AC-tengingu, yfir nokkrar millisekúndur.

7. Hagnýt prófunaráætlun

Samhliða rekstur og straumdeiling

Línulegir spennustýringar deila straumi ekki vel. Tveir AMS1117 í samhliða tengingu munu ekki skipta 1.5 A álagi jafnt; sá sem hefur örlítið hærri útgangsspennu tekur mestan strauminn þar til hitadrif breytir jafnvæginu.

Ef þörf er á meiri straumi skal nota íhlut sem er metinn fyrir það eða rofbreyti. Að bæta litlu ballastviðnámi í röð við hvern útgang getur þvingað straumdeilingu, en það kostar spennusvigrúm og stöðugleikaframlegð — sjaldan þess virði fyrir 3.3 V spennutein.

Bakstraumur og varnir

Ef útgangurinn getur verið knúinn hærra en inngangurinn — til dæmis þegar niðurstreymis spennutein helst virk eftir að inngangurinn er fjarlægður — getur straumur flætt aftur á bak í gegnum spennustýringuna. Sumir LDO þola þetta; aðrir ekki. Athugaðu forskrift bakstraums ef borðið hefur marga aflgjafa.

Schottky-díóða yfir inngang og útgang verndar gegn öfugri pólun en bætir við leka og litlu spennufalli. Fyrir rafhlöðuvörur getur sá leki skipt meira máli en vörnin er þess virði.

Gæðamunur milli annarra framleiðenda

Á þessu verðbili keppa aðrir framleiðendur jafnt á ferlastýringu og hönnun. Þær færibreytur sem sveiflast mest eru vikmörk útgangsspennu við hitastig, dropout við fulla hleðslu og hvíldarstraumur.

Fyrir ókritíska stafræna aflrás skipta þessir munir sjaldan máli. Fyrir aflrás sem fæðir skynjara eða útvarp geta þeir skipt máli. Biddu um hitastigskúrfur frekar en dæmigerð gildi við 25 °C og berðu saman versta tilfellið.

8. Kostnaður og framboð

Þessir spennustillir kosta sent, svo verðmunur er lítill í algildum skilningi. Breyturnar sem skipta máli eru framboð, pökkun og rekjanleiki.

Aðrir framleiðendur eru algengir og venjulega ásættanlegir fyrir ókritískar aflrásir. Fyrir hliðrænar eða RF-aflrásir skaltu halda þig við íhlut þar sem þú hefur einkennað hávaða og PSRR, því ódýrari spennustillir getur skert mælikeðju án þess að falla á nokkru prófi.

Rúllumagn og dagsetningarkóðar skipta meira máli en einingarverð á þessu stigi. Full rúlla af ódýrari íhlut getur kostað meira en hlutrúlla af upprunalega íhlutnum, og gamalt lager þarf virkniprófun fyrir notkun.

Forreglar og einingar

Hagnýtasta lausnin fyrir heitan LDO er að lækka spennuna yfir hann. Lítill buck-breytir frá 12 V til 5 V, á eftir núverandi 3.3 V LDO, dregur úr orkutapinu um meira en helming og heldur hljóðlátu spennusínunni.

Tilbúnar buck-einingar eru ásættanlegar fyrir frumgerðir en ekki fyrir framleiðslu: spólan, þéttarnir og varmahönnunin eru óþekkt, og einingin verður íhlutur frá einum birgi sem enginn hefur samþykkt. Hannaðu forregulann inn á plötuna þegar arkitektúrinn er ákveðinn.

Hvenær á að halda upprunalega íhlutnum

Ef spennusínin er hljóðlát, varmafrávikið er lítið eða varan er vottuð, er ódýrasti íhluturinn ekki þess virði að fara í endurvottun. Haltu upprunalega íhlutnum í þeim tilvikum og notaðu aðra uppsprettu eingöngu sem tryggingu, ekki sem framleiðslubreytingu.

9. FAQ

Er LM1117 bein staðgengill fyrir AMS1117-3.3?

Þeir deila SOT-223 fótspori og pinout. Dropout, straumgeta og þéttakröfur eru mismunandi, svo staðfestið álagið og varmahönnunina.

Get ég keyrt 1 A frá 12 V niður í 3.3 V með þessu hulstri?

Nei. Það eru um 8.7 W af afföllum, langt umfram það sem SOT-223 getur ráðið við. Skiptistill er nauðsynlegur.

Hvers vegna sveiflast LDO-inn minn með keramikþéttum?

Sumar eldri LDO-hannanir þurfa lágmarks-ESR sem keramikþéttar veita ekki. Veldu íhlut sem er tilgreindur sem stöðugur með keramikúttaksþéttum.

Þýðir lægri dropout-spenna alltaf betri árangur?

Yfirleitt, en það getur fylgt hærri hvíldarstraumur eða aðrar kröfur um stöðugleika. Lagaðu færibreytuna að notkuninni.

Get ég skipt út SOT-23-5 LDO á SOT-223 borði?

Nei. Hylkið og pinnaröðunin eru mismunandi. Það þarf millistykki eða nýtt útlit.

Hver er raunhæf straumtakmörk?

Það fer eftir spennufallinu og koparflatnum. Fyrir 5 V til 3.3 V spennugjafalínu er nokkur hundruð millíamper dæmigert áður en hitamörk ráða ríkjum.

10. Heimildir

• TI LM1117 vörusíða:ti.com
• Diodes AZ1117 skjöl:diodes.com
• MaxLinear SPX3819 skjöl:maxlinear.com