AMS1117稳压芯片参数详解

AMS1117系列稳压芯片因其成本效益、易用性和可靠性，在各种电子设备中得到了广泛应用。它是一款低压差（LDO）线性稳压器，能够将较高的输入电压稳定到较低的输出电压，同时具有相对较低的功耗。本篇将深入探讨AMS1117的各项关键参数、工作原理、典型应用以及设计时需要注意的事项。

AMS1117概述

AMS1117是一款常用的三端低压差线性稳压器，由Advanced Monolithic Systems（AMS）公司生产。它提供多种固定输出电压版本（如1.2V、1.8V、2.5V、3.3V、5V等）以及可调输出电压版本。该系列芯片以其卓越的性能和稳定性，广泛应用于PC主板、DVD播放器、网络设备、通信设备、便携式设备以及各种微控制器供电等领域。其低压差特性使其在输入电压与输出电压接近的应用中表现出色，能够有效提高电源转换效率。

AMS1117关键参数详解

理解AMS1117的关键参数对于正确选择和应用该芯片至关重要。以下是对其主要参数的详细解析：

1. 输出电压 (Output Voltage, VOUT)

AMS1117系列提供固定输出电压和可调输出电压两种类型。

• 固定输出电压版本： 常见的有AMS1117-1.2V, AMS1117-1.8V, AMS1117-2.5V, AMS1117-3.3V, AMS1117-5.0V等。这些芯片的输出电压在内部已经设定好，用户无需外部电阻分压即可获得所需的固定电压。这简化了电路设计，降低了外部元件数量。

• 可调输出电压版本 (ADJ)： 如AMS1117-ADJ。这类芯片通过在调整端（ADJ）连接外部电阻分压网络来设定输出电压。其输出电压通常由以下公式计算：VOUT=VREF×(1+R1R2)+IADJ×R2其中，VREF 是内部参考电压，通常为1.25V；R1 和 R2 是外部电阻分压网络的电阻值；IADJ 是调整端电流，通常很小，在大多数情况下可以忽略不计。通过选择合适的 R1 和 R2 值，可以灵活地获得所需的输出电压。

2. 压差 (Dropout Voltage, VDROPOUT)

压差是线性稳压器的一个重要参数，指的是在输出电压仍能保持稳定的情况下，输入电压与输出电压之间的最小差值。对于AMS1117，在1A输出电流下，其典型压差为1.2V。这意味着如果需要输出5V电压，输入电压至少需要5V + 1.2V = 6.2V才能保证稳压器正常工作并输出稳定的5V。较低的压差意味着更高的效率，尤其是在输入电压与输出电压接近的应用中。

3. 输出电流 (Output Current, IOUT)

AMS1117系列稳压器能够提供的最大连续输出电流通常为1A。这意味着它可以为需要高达1A电流的负载提供稳定的电压。在选择芯片时，必须确保其最大输出电流能力大于或等于负载所需的峰值电流，并留有足够的裕量以应对瞬态电流需求。长时间工作在接近最大输出电流的情况下，需要特别注意散热问题。

4. 静态电流 (Quiescent Current, IQ)

静态电流是指在没有负载（或轻负载）的情况下，稳压器自身消耗的电流。对于AMS1117，典型的静态电流在mA级别，例如10mA左右。较低的静态电流对于电池供电或对功耗敏感的应用至关重要，因为它直接影响设备的待机时间。

5. 输入电压范围 (Input Voltage Range, VIN)

AMS1117的输入电压范围通常为1.5V至15V（具体取决于不同的版本和封装）。超出此范围的输入电压可能会导致芯片损坏或无法正常工作。在设计电路时，必须确保输入电压始终处于芯片的建议工作范围内。

6. 线性调整率 (Line Regulation)

线性调整率衡量的是当输入电压发生变化时，输出电压保持稳定的能力。它通常表示为输出电压变化量与输入电压变化量的比值（mV/V或%/VIN）。AMS1117的线性调整率通常在0.2%左右，表示其对输入电压变化的抑制能力较好。

7. 负载调整率 (Load Regulation)

负载调整率衡量的是当负载电流发生变化时，输出电压保持稳定的能力。它通常表示为输出电压变化量与负载电流变化量的比值（mV/A或%/IOUT）。AMS1117的负载调整率通常在0.4%左右，表示其在负载变化时也能提供相对稳定的输出。

8. 温度漂移 (Temperature Stability)

温度漂移是指在不同环境温度下，稳压器输出电压的变化量。良好的温度稳定性意味着在宽温度范围内，输出电压都能保持相对恒定。AMS1117系列在工业级温度范围内（通常为-40°C至125°C）具有良好的温度特性，适用于各种环境。

9. 纹波抑制比 (Ripple Rejection Ratio, PSRR)

纹波抑制比（Power Supply Rejection Ratio, PSRR）衡量的是稳压器抑制输入电源纹波的能力。较高的PSRR意味着即使输入电源存在较大的纹波，输出电压也能保持平滑。AMS1117在低频段具有较好的PSRR，有助于提供纯净的直流输出。

10. 瞬态响应 (Transient Response)

瞬态响应描述的是当输入电压或负载电流发生瞬变时，稳压器输出电压恢复稳定的速度和程度。良好的瞬态响应意味着在负载突然变化时，输出电压能够迅速恢复到设定值，且过冲/下冲幅度较小。为了优化瞬态响应，通常需要在输出端添加合适的电容器。

11. 热关断保护 (Thermal Shutdown Protection)

AMS1117内置热关断保护功能。当芯片内部温度超过预设的阈值（通常为160°C左右）时，稳压器会自动关闭，以防止芯片因过热而损坏。当温度降低到安全范围后，稳压器会自动恢复工作。这项功能大大提高了芯片的可靠性。

12. 限流保护 (Current Limit Protection)

AMS1117还具备限流保护功能。当输出电流超过芯片的内部设定值（通常略高于1A）时，稳压器会自动限制输出电流，以保护芯片和负载免受过流损害。

13. 封装类型 (Package Type)

AMS1117系列芯片提供多种封装形式，常见的有SOT-223、TO-252 (DPAK) 和TO-263 (D2PAK) 等。SOT-223封装体积小巧，适用于空间受限的应用；TO-252和TO-263封装散热性能更好，适合需要更大输出电流的应用。不同封装类型的散热能力对芯片的最大输出电流有直接影响。

AMS1117工作原理

AMS1117的核心是一个误差放大器、一个通过晶体管或FET实现的通（pass）元件、以及一个内部参考电压源和反馈网络。

1. 参考电压源： 芯片内部集成了一个高精度的带隙（Bandgap）参考电压源，为稳压器提供一个稳定的基准电压。

2. 误差放大器： 误差放大器负责比较输出电压（通过反馈网络分压后）与内部参考电压。如果输出电压偏离设定值，误差放大器会产生一个误差信号。

3. 通元件（功率晶体管）： 误差信号被送往通元件（通常是一个NPN晶体管或P沟道MOSFET）的基极或栅极。通元件串联在输入电源和负载之间，其压降由误差放大器控制。

4. 反馈网络： 对于固定输出版本，反馈网络是内部集成的电阻分压器，用于将输出电压的一部分反馈给误差放大器。对于可调版本，用户通过外部电阻分压器构建反馈网络。

5. 工作循环： 如果输出电压下降，误差放大器会检测到与参考电压的偏差，并增加通元件的导通程度，从而降低其上的压降，使更多的电流流向负载，从而提高输出电压。反之，如果输出电压升高，误差放大器会减少通元件的导通程度，提高其压降，从而降低输出电压，使其回到设定值。通过这种负反馈机制，AMS1117能够持续调节通元件，使输出电压保持稳定。

AMS1117典型应用

AMS1117的广泛应用得益于其稳定的性能和灵活的电压选择。

1. 微控制器供电

许多微控制器（如AVR、PIC、STM32等）通常需要3.3V或5V的稳定供电。AMS1117可以方便地将较高电压（如9V电池或12V适配器）转换为微控制器所需的稳定电压，为其提供可靠的工作环境。

2. 数字电路供电

在各种数字电路中，如FPGA、CPLD、DSP等，对电源的稳定性要求极高。AMS1117可以为这些数字IC提供精确且低噪声的供电，确保其正常功能和数据完整性。

3. USB供电设备

USB接口通常提供5V电源，但如果需要为连接的设备提供不同电压，或者需要更稳定的5V电源，AMS1117可以作为二次稳压器使用，提供所需的电压。

4. 电池供电系统

在便携式设备和电池供电系统中，AMS1117的低压差特性使其成为理想的选择。它可以最大限度地利用电池电量，延长设备运行时间。例如，将多节锂电池的电压（如7.4V或11.1V）稳定到所需的5V或3.3V。

5. 局部稳压（Point-of-Load Regulation）

在大型电路板或系统中，为了降低电源线的压降和噪声干扰，常常在靠近负载的地方放置稳压器，进行局部稳压。AMS1117因其小巧的体积和良好的性能，非常适合这种应用。

6. 传感器和模拟电路供电

虽然AMS1117主要用于数字电路，但在对电源噪声要求不极度苛刻的传感器和部分模拟电路中，它也能提供相对稳定的电源。对于高精度模拟电路，可能需要更低噪声的LDO。

AMS1117设计注意事项

在使用AMS1117时，除了理解其参数外，还需要注意一些关键的设计细节，以确保其稳定可靠地工作。

1. 输入和输出电容的选择

输入电容 (CIN): 建议在AMS1117的输入端放置一个至少10µF的电解电容（或钽电容），以及一个0.1µF的陶瓷电容。输入电容有助于滤除输入电源上的纹波和高频噪声，并为瞬态电流提供能量储备，从而提高稳压器的输入稳定性。输入电容应尽可能靠近芯片的输入引脚放置。

输出电容 (COUT): 输出电容对于AMS1117的稳定工作至关重要。建议使用一个ESR（等效串联电阻）在0.3Ω到10Ω之间的电解电容或钽电容，容量至少为10µF。ESR过低或过高的电容都可能导致稳压器振荡。例如，陶瓷电容通常具有非常低的ESR，如果单独使用可能会导致振荡，因此常与ESR稍高的电解电容并联使用。输出电容不仅可以改善瞬态响应，还能抑制输出纹波和噪声。同样，输出电容也应尽可能靠近芯片的输出引脚放置。

2. 散热设计

AMS1117是一款线性稳压器，其工作时会产生热量。产生的热量可以通过以下公式估算：PD=(VIN−VOUT)×IOUT其中，PD 是功耗，VIN 是输入电压，VOUT 是输出电压，IOUT 是输出电流。

功耗产生的热量必须通过芯片封装散发出去。对于SOT-223封装，其散热能力有限，在电流较大或压差较大时可能需要额外的散热措施。TO-252和TO-263封装的散热性能较好，可以通过PCB上的大面积铜箔或额外的散热片来辅助散热。过高的温度会导致芯片进入热关断保护，影响系统正常运行。因此，在设计时，务必根据预期的最大功耗和环境温度进行充分的散热考量。

3. 可调电压版本的电阻选择

对于AMS1117-ADJ，选择 R1 和 R2 的值时，需要注意以下几点：

• 精度： 使用精度更高的电阻（如1%精度）可以获得更精确的输出电压。

• 电流： 流过 R1 和 R2 的电流应足够大，以使其远大于 IADJ (调整端电流)，通常建议这个电流在mA级别。这可以降低 IADJ 变化对输出电压的影响。

• 功率： 检查电阻的功耗是否在额定范围内。

4. 接地和布线

良好的接地和布线对于稳压器的性能至关重要。

• 单点接地： 尽可能采用星形接地或单点接地，将输入电容、输出电容和芯片的地引脚连接到公共地平面，以避免地环路噪声。

• 短粗走线： 输入和输出电源路径的走线应尽可能短而粗，以减小走线电阻和感抗，从而降低压降和噪声。

• 避免交叉干扰： 避免将高频信号线或大电流走线靠近稳压器或敏感信号线，以减少电磁干扰。

5. 保护措施

尽管AMS1117内置了热关断和限流保护，但在某些应用中，可能还需要额外的保护措施。

• 输入反接保护： 如果输入电源可能发生反接，可以在输入端串联一个二极管进行保护，但会增加压降。

• 输出短路保护： 虽然芯片有短路限流，但在极端情况下，额外的外部保险丝或自恢复保险丝可以提供更高级别的保护。

6. 噪声考虑

线性稳压器通常比开关稳压器具有更低的输出噪声，但仍需注意。为了进一步降低输出噪声，除了使用合适的输出电容外，还可以考虑：

• 输入电源的纯净度： 尽量使用纹波较小的输入电源。

• RC滤波器： 在某些对噪声要求极高的应用中，可以在稳压器输出端增加一个RC滤波器来进一步降低高频噪声，但会增加额外的压降。

总结

AMS1117系列稳压芯片以其卓越的性价比、稳定的性能和广泛的应用前景，在电源管理领域占据重要地位。通过深入理解其各项关键参数，包括输出电压、压差、输出电流、静态电流、调整率、保护功能以及封装类型，并结合实际应用场景进行合理的设计，可以充分发挥其优势。正确选择输入输出电容、进行充分的散热设计、优化布线以及考虑必要的保护措施，将确保AMS1117在您的电路中稳定、可靠地工作，为您的电子设备提供高质量的电源。