Der AMS1117 ist ein gängiger linearer Spannungsregler, der verwendet wird, um eine höhere Gleichspannung in einen stabilen Ausgang von 3,3 V oder 5 V umzuwandeln. Sie ist einfach, kostengünstig und in kleinen Schaltungen nützlich, aber Wärme, Ausschaltspannung, Kondensatoren, Pinbelegung und Leiterplattenanordnung beeinflussen ihre Leistung. Dieser Artikel liefert Informationen zu AMS1117 Pinout, Schaltungsdesign, Anwendungen, Problemen und praktischen Grenzwerten.
Was ist der AMS1117 Spannungsregler?
Der AMS1117 ist ein dreipoliger linearer Spannungsregler mit geringem Ausrutscher, der verwendet wird, um eine höhere Gleichspannung in eine stabile niedrigere Gleichspannung umzuwandeln. Sie wird in 3,3V- und 5V-Stromschienen für Mikrocontroller, Sensormodule, Entwicklungsplatinen und kleine eingebettete Schaltungen verwendet.
Im Gegensatz zu einem Schaltregler wandelt der AMS1117 Leistung nicht mit hoher Effizienz um. Es regelt die Spannung, indem es die zusätzliche Spannung als Wärme abgibt. Das macht es einfach, kostengünstig und einfach zu bedienen, bedeutet aber auch, dass das Gerät heiß werden kann, wenn die Eingangsspannung deutlich höher ist als die Ausgangsspannung.
AMS1117 Pinout- und Pakettypen
AMS1117 SOT-223 Pin-Konfiguration
| Pin | Name | Funktion |
|---|---|---|
| Pin 1 | GND / ADJ | Erdung für feste Versionen oder Pin-Verstellung für verstellbare Version |
| Pin 2 | VOUT | Regulierte Spannungsausgabe |
| Pin 3 | VIN | Eingangsspannung |
| Tab | VOUT | Intern mit der Ausgabe verbunden |
Der SOT-223 AMS1117 ist eine der am häufigsten verwendeten Versionen auf Entwicklungsplatinen und kleinen Modulen. Die Metalllasche ist mit VOUT verbunden, nicht mit Masse. Dies ist beim Entwerfen einer Leiterplatte oder bei der Überprüfung von Kurzschlüssen erforderlich.
Feste Version vs. Verstellbare Version
• AMS1117-3,3: fester Ausgangsausgang von 3,3 V
• AMS1117-5,0: fester 5V-Ausgang
• AMS1117-ADJ: einstellbarer Ausgang mit zwei externen Widerständen
• Feste Versionen verwenden den ersten Pin als GND
• Verstellbare Versionen verwenden den ersten Stift als ADJ
Technische Spezifikationen der AMS1117
| Funktion | Spezifikation | Anmerkungen |
|---|---|---|
| Maximaler Ausgangsstrom | 1A | Erfordert eine ausreichende Wärmesenkung. |
| Maximale Eingangsspannung | 15V | Absolut maximale Bewertung. |
| Dropout-Spannung | 1,1V (Typ) | Bei 1A-Last. Der Eingang muss > sein (Vout + 1,1V). |
| Linienregelung | 0,20 % | Maximale Abweichung. |
| Lastregelung | 0,40% | Maximale Abweichung. |
| Paket | SOT-223 | Am häufigsten. Auch in TO-252 erhältlich. |
Wie funktioniert der AMS1117 in einem Stromkreis?
Der AMS1117 funktioniert, indem er eine stabile Ausgangsspannung aufrechterhält, selbst wenn sich die Eingangsspannung oder der Laststrom innerhalb seiner Betriebsgrenzen ändert. Zum Beispiel kann ein AMS1117-3,3 einen 5V-Eingang aufnehmen und einen regulierten 3,3V-Ausgang für einen Mikrocontroller oder Sensorstromkreis liefern.
Da es sich um einen linearen Regler handelt, wird die ungenutzte Spannung nicht in zusätzlichen Strom umgewandelt. Stattdessen wird der Spannungsunterschied zwischen Eingang und Ausgang als Wärme abgefeuert. Deshalb sind AMS1117 Schaltungen einfach, aber nicht sehr effizient, wenn die Eingangsspannung viel höher ist als die Ausgangsspannung.
Für einen stabilen Betrieb benötigt das AMS1117 geeignete Ein- und Ausgangskondensatoren. Ohne die richtigen Kondensatoren kann der Ausgang schwingen, wellen oder instabil werden, wenn sich die Last schnell ändert.
Gemeinsame AMS1117 Anwendungen
Arduino-kompatible Platinen
Das AMS1117 wird auf Arduino-kompatiblen Platinen verwendet, um eine höhere Eingangsspannung in eine stabile logische Pegelspannung umzuwandeln, wie etwa 5V oder 3,3V. Er wird wegen seines einfachen Designs und der geringen Komponentenanzahl gewählt.
ESP8266 / ESP32 Module
Viele ESP8266- und ESP32-Entwicklungsboards nutzen die AMS1117, um eine stabile 3,3V-Versorgungsschiene für drahtlose Kommunikationsmodule bereitzustellen.
Sensormodule
Der AMS1117 wird häufig in Sensormodulen verwendet, da er eine einfache und kostengünstige Spannungsregelung für mittlere Stromlasten ermöglicht.
USB-Stromschaltungen
Bei USB-betriebenen Geräten kann der AMS1117 den 5V-USB-Eingang in einen stabilen 3,3V-Ausgang für Niederspannungselektronik umwandeln.
Kleine Steuerplatinen
Kleine Steuerplatinen verwenden die AMS1117 häufig, da sie sich leicht in kompakte PCB-Layouts integrieren lässt und nur wenige externe Komponenten benötigt.
LED-Indikatorschaltungen
Die AMS1117 kann eine stabile Niederspannungsschienen für LED-Anzeigekreise und Stromschwachbeleuchtungsabschnitte bereitstellen.
Batteriekreise
Die AMS1117 kann in einigen batteriebetriebenen Schaltungen verwendet werden, bei denen eine einfache Spannungsregelung erforderlich ist.
AMS1117 5V-zu-3V-Schaltungsbeispiel
Eine gängige AMS1117 Anwendung ist die Umwandlung eines 5V-USB- oder Adaptereingangs in eine 3,3V-Versorgung für stromsparende digitale Schaltungen. Dieses Setup wird häufig für Mikrocontroller, Sensoren, Logikmodule und kleine Entwicklungsplatinen verwendet.
In der Schaltung ist der 5V-Eingang mit VIN verbunden, der 3,3V-Ausgang wird von VOUT übernommen, und der Massepin wird von Eingangsquelle und Last geteilt. Ein Eingangskondensator wird zwischen VIN und GND platziert, während ein Ausgangskondensator zwischen VOUT und GND platziert wird. Diese Kondensatoren sollten in der Nähe der AMS1117 Pins platziert werden, um Rauschen zu reduzieren und die Stabilität zu verbessern.
Grundlegende Verbindungstipps
| Verbindung | Wohin es geht |
|---|---|
| VIN | 5V-Eingang |
| GND | Gemeinsame Basis |
| VOUT | 3,3V-Ausgang |
| Eingangskondensator | Zwischen VIN und GND |
| Ausgangskondensator | Zwischen VOUT und GND |
Zum Beispiel kann ein 5V-USB-Eingang eine 3,3V-Sensorplatine mit etwa 150 mA über ein AMS1117-3,3 MHz mit Strom versorgen. Dies ist in der Regel akzeptabel, wenn die Platine genügend Kupferfläche für die Wärmeverteilung hat und der 5V-Eingang unter Last stabil bleibt.
Diese Schaltung sollte sorgfältiger überprüft werden, wenn drahtlose Module, Motoren, Relaistafeln oder andere Lasten mit Stromspitzen versorgt werden. Wenn die Eingangsspannung zu niedrig abfällt, kann der AMS1117 aus der Regelung fallen. Ist der Laststrom zu hoch, kann der Regler überhitzen. Diese Themen werden im nächsten Designabschnitt behandelt.
AMS1117 Designüberlegungen
AMS1117 Stabilität und Kondensatordesign
AMS1117 Schaltungen fallen oft aufgrund von drei Konstruktionsproblemen aus: instabile Kondensatoren, unzureichende Eingangsspannung und übermäßige Hitze. Diese Probleme treten häufiger auf als den Ausfall des Reglers selbst, daher sollte der umgebende Stromkreis immer überprüft werden, bevor der IC ausgetauscht wird.
Empfohlene Kondensatorkonfiguration
Der AMS1117 benötigt geeignete Ein- und Ausgangskondensatoren, um bei Lastwechsel stabil zu bleiben. Schlechte Kondensatorauswahl oder lange Platinenleiterbahnen können zu Ausgangsoszillationen, Startfehlern, übermäßiger Welligkeit oder instabiler Spannung führen.
| Kondensatorstandort | Common Value | Hauptzweck |
|---|---|---|
| Eingangskondensator | 10μF typisch | Reduziert Eingangsrauschen und verbessert die Transientantwort |
| Ausgangskondensator | Typisch 10μF–22μF | Erhält die Regulatorstabilität und glättet VOUT |
| Kleiner keramischer Kondensator | 0,1μF optional | Filtert hochfrequentes Rauschen |
7,2 AMS1117 Spannungs-Headroom und Dropout
AMS1117 ist ein linearer Regulator, daher muss der VIN mit ausreichendem Vorsprung über VOUT liegen. Dieser Spannungsunterschied wird als Dropout-Spannung bezeichnet.
VDROP = VIN − VOUT
Viele AMS1117 Geräte benötigen etwa 1,1 V bis 1,3 V Kopffreiheit nahe höherer Last. Zum Beispiel funktioniert AMS1117-3,3 normalerweise über einen 5V-Eingang, aber es können Probleme auftreten, wenn die 5V-Leitung aufgrund von USB-Kabelverlusten, schwachen Adaptern oder Stromspitzen ausfällt.
AMS1117 Wärmeableitung und Wärmeregelung
AMS1117 wandelt überschüssige Spannung in Wärme um. Je größer der Unterschied zwischen VIN und VOUT und je höher der Laststrom, desto heißer wird der Regler.
Leistungsverluste können wie folgt geschätzt werden:
P=Vin− Vout x Iload
| Beispiel | Berechnung | Ergebnis | Praktische Bedeutung |
|---|---|---|---|
| 5V → 3,3V bei 100mA | (5 − 3,3) × 0,1 | 0,17W | Handhabbar |
| 5V → 3,3V bei 300mA | (5 − 3,3) × 0,3 | 0,51W | Warm während des Betriebs |
| 9V → 3,3V bei 300mA | (9 − 3,3) × 0,3 | 1,71W | Wahrscheinlich zu heiß ohne Kühlung |
| 12V → 3,3V bei 500mA | (12 − 3,3) × 0,5 | 4,35W | Nicht praktisch für AMS1117 |
Deshalb ist AMS1117 für kleine Spannungsabfälle geeignet, wie 5V auf 3,3V, aber nicht für Hochabfälle, Hochstromumwandlungen. Für 12V bis 3,3V oder schwere Lasten ist ein Abwärtswandler in der Regel die bessere Wahl.
7,4 AMS1117 Einstellbare Ausgangsspannungskonfiguration
Die AMS1117-ADJ-Version verwendet zwei externe Widerstände, um die Ausgangsspannung einzustellen. Sie ist nützlich, wenn eine feste Version von 1,8V, 2,5V, 3,3V oder 5V nicht verfügbar ist.
Vout=Vref x (1+R2/R1) +IADJ x R2
In schnellen Designschätzungen ist der IADJ-Begriff oft so klein, dass er ignoriert werden kann.
| Zielausgabe | Beispiel R1 | Beispiel R2 | Anmerkungen |
|---|---|---|---|
| 2,5V | 240Ω | 240Ω | Einfaches, symmetrisches Setup |
| 3,3V | 240Ω | 390Ω | Gemeinsame benutzerdefinierte Ausgabe |
| 5V | 240Ω | 720Ω | Erfordert eine höhere VIN |
AMS1117 vs LM1117, 7805, Buck-Wandler und moderne LDOs
| Option | Beste Nutzung | Vorteile | Einschränkungen |
|---|---|---|---|
| AMS1117 | Kostengünstige 3,3V- oder 5V-Regelung | Einfach, günstig, alltäglich | Wird bei Hochspannungsabfall heiß |
| LM1117 | Ähnliche LDO-Anwendungen | Oft funktional vergleichbar | Muss unbedingt die Pinbelegung und die technischen Daten prüfen |
| 7805 | 5V-Regelung von höherer Spannung | Robust und bekannt | Höherer Dropout, größeres Paket |
| Abwärtswandler | Hocheffiziente Spannungsabsenkung | Besser für hohen Strom und große Spannungsabfälle | Mehr Teile und Schaltrauschen |
| Modernes LDO mit niedrigem IQ | Batteriebetriebene Schaltungen | Niedrigerer Standby-Strom, bessere Aussetzmöglichkeiten | Könnte mehr kosten |
Häufige AMS1117 Probleme und Fehlerbehebung
| Problem | Mögliche Ursache | Was zu überprüfen |
|---|---|---|
| Ausgangsspannung ist zu niedrig | Eingangsspannung unterhalb der Dropout-Anforderung | VIN unter Last messen |
| Regler wird sehr heiß | Übermäßiger Leistungsverlust | Leistungsverlust berechnen |
| Keine Ausgangsspannung | Falscher Pinbeleg, schlechte Lötverbindung, beschädigter IC | Überprüfen Sie VIN, VOUT und GND |
| Ausgabe ist instabil | Falscher Kondensatorwert, falscher ESR oder Platzierung | Prüfe den Ausgangskondensator |
| ESP32 oder Modul-Reset | Stromspitzen oder schwache 3,3V-Schiene | Testen Sie mit einer stärkeren Versorgung |
| Ausgabe fällt ab, wenn Last verbunden ist | Laststrom zu hoch | Laststrom messen |
| Regulator schaltet ab | Wärmeschutz aktiviert | Eingangsspannung oder -last reduzieren |
| Board funktioniert ohne Last, aber versagt im Gebrauch | Schlechte Anordnung oder unzureichende Stromkapazität | Unter realer Betriebslast testen |
Fazit
Der AMS1117 eignet sich gut für eine einfache 5V- bis 3,3V- oder 5V-Regelung, wenn der Laststrom moderat ist und die Wärme kontrolliert wird. Sein stabiler Betrieb hängt von korrekten Pinverbindungen, ausreichender Eingangsspannung, geeigneten Kondensatoren, kurzen Platinenleiterbahnen und gutem thermischem Design ab. Es ist nicht ideal für große Spannungsabfälle, Hochstromlasten oder Batteriekreise, bei denen Effizienz wichtig ist. Ein Buck-Konverter oder ein moderner LDO sind für diese Bedingungen besser.
Häufig gestellte Fragen [FAQ]
Q1. Warum wird der AMS1117 während der Nutzung heiß?
Der AMS1117 wird heiß, weil zusätzliche Spannung als Wärme abfällt. Höhere Eingangsspannung und höherer Laststrom erzeugen mehr Wärme, daher ist das thermische Design wichtig.
Q2. Kann der AMS1117 wirklich 1A liefern?
Ja, aber nur mit ausreichender Wärmeabgabe. Bei kleinen Platinen ist der Strom niedriger, weil der Regler überhitzen kann, bevor er 1A erreicht.
Q3. Warum wird AMS1117 häufig für die 5V-zu-3-3V-Umwandlung verwendet?
Weil 5V genug Spannungs-Headroom für einen stabilen 3,3V-Ausgang bietet. Es ist einfach, kostengünstig und nützlich für Mikrocontroller, Sensoren und kleine Module.
Q4. Können keramische Kondensatoren mit AMS1117 verwendet werden?
Ja, aber das Datenblatt sollte überprüft werden. Einige AMS1117 Versionen benötigen möglicherweise einen geeigneten Ausgangskondensator-ESR-Bereich für stabilen Betrieb.
Q5. Warum setzen sich ESP8266 oder ESP32-Boards mit AMS1117 zurück?
WLAN-Module ziehen plötzliche Stromspitzen. Wenn die Versorgung, die Kondensatoren oder die Platinenleiterbahnen schwach sind, kann die 3,3V-Schiene absinken und das Modul zurücksetzen.
