Wie funktioniert der LDO-Spannungsregler LD1117?

Unter den vielen heute verfügbaren Reglern wird der Low-Dropout-Spannungsregler LD1117 (LDO) aufgrund seines einfachen Designs, seines stabilen Ausgangs und seiner Fähigkeit, mit einer geringen Differenz zwischen Eingangs- und Ausgangsspannung zu arbeiten, häufig verwendet.In diesem Artikel werden die Grundlagen des LDO-Reglers LD1117, die Pin-Konfiguration, Varianten, das interne Funktionsblockdiagramm, Spezifikationen, Anwendungsschaltungen, typische Anwendungen und mehr erläutert.

Katalog

LD1117 LDO-Regler Basic

Die LD1117 ist ein Low-Dropout-Spannungsregler (LDO), der eine stabile und geregelte Ausgangsspannung für elektronische Schaltkreise liefert.Er kann einen Ausgangsstrom von bis zu 800 mA liefern und arbeitet mit einer niedrigen Dropout-Spannung, wodurch er für Systeme geeignet ist, bei denen die Eingangsspannung nur geringfügig höher als die erforderliche Ausgangsspannung ist.

Der Regler ist sowohl in fester als auch in einstellbarer Ausführung erhältlich.Feste Versionen bieten gängige Ausgangsspannungen wie 1,2 V, 1,8 V, 2,5 V, 2,85 V, 3,0 V, 3,3 V und 5 V, während die einstellbare Version es Benutzern ermöglicht, die Ausgangsspannung mithilfe externer Widerstände mit einer Referenzspannung von etwa 1,25 V einzustellen.Der LD1117 verwendet ein NPN-Durchgangstransistordesign, um den Wirkungsgrad zu verbessern und die Dropout-Spannung zu reduzieren.

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LD1117 LDO-Regler CAD-Modelle

Pinbelegung des LDO-Reglers LD1117

Der LDO-Spannungsregler LD1117 ist in verschiedenen Gehäusetypen erhältlich, darunter SOT-223, SO-8, DPAK und TO-220.Obwohl die Gehäuseformen unterschiedlich sind, erfüllen die Hauptpins die gleichen Grundfunktionen: Eingangsspannung (VIN), Ausgangsspannung (VOUT) und Masse (GND).Diese Pins ermöglichen es dem Regler, Strom von einer höheren Spannungsquelle zu empfangen und einen stabilen geregelten Ausgang für elektronische Schaltkreise bereitzustellen.

Im SOT-223-Gehäuse verfügt der Regler über drei Hauptpins.Pin 1 ist GND, Pin 2 ist VOUT und Pin 3 ist VIN.Die große Metalllasche ist intern mit dem Ausgangspin verbunden und hilft bei der Wärmeableitung während des Betriebs.

Für das SO-8-Gehäuse verwendet das Gerät acht Pins.Pin 1 ist GND, Pins 2, 3, 6 und 7 sind VOUT, Pin 4 ist VIN und Pins 5 und 8 sind nicht verbunden (NC).Mehrere Ausgangspins tragen zur Verbesserung der Stromverarbeitung und der thermischen Leistung bei.

Die DPAK- und TO-220-Gehäuse verwenden beide eine dreipolige Konfiguration ähnlich SOT-223.Pin 1 ist GND, Pin 2 ist VOUT und Pin 3 ist VIN, wobei die Metalllasche normalerweise für ein besseres Wärmemanagement mit dem Ausgang verbunden ist.

Varianten des LDO-Reglers LD1117

Alternativen und gleichwertiges Modell

• LD1086

• LD1085

• LM1117

• AMS1117

• NCP1117

• AZ1117

• AP1117

• SPX1117

• TLV1117

• NCV1117

Funktionsblockdiagramm

Das Funktionsblockdiagramm des LD1117 zeigt, wie der Regler mithilfe mehrerer interner Steuerschaltkreise eine stabile Ausgangsspannung aufrechterhält.Die Eingangsspannung (VIN) gelangt in den Regler und durchläuft einen internen Power-Pass-Transistor, der steuert, wie viel Spannung und Strom den Ausgang (VOUT) erreichen.Dieser Transistor wirkt wie ein variabler Widerstand, der sich automatisch anpasst, um die Ausgangsspannung konstant zu halten.

Im Regler erzeugt ein Spannungsreferenzgenerator eine stabile Referenzspannung.Diese Referenz wird über einen Fehlerverstärker mit einem Teil der Ausgangsspannung verglichen.Wenn die Ausgangsspannung steigt oder fällt, passt der Verstärker den Durchgangstransistor an, um den Ausgang zu korrigieren und die Regelung aufrechtzuerhalten.

Das Diagramm zeigt auch einen Stromgenerator, der Vorstrom für den ordnungsgemäßen Betrieb der internen Schaltkreise liefert.Zusätzliche Schutzschaltungen wie Thermoschutz und Thermokompensation überwachen die Gerätetemperatur und verhindern eine Überhitzung, indem sie bei Bedarf die Leistung reduzieren oder abschalten.

Spezifikationen des LDO-Reglers LD1117

Parameter	Symbol	Wert	Einheit
Eingangsspannung	Fahrgestellnummer	Bis 15	V
Ausgangsspannung (Feste Versionen)	VOUT	1,2, 1,8, 2,5, 2,85, 3,0, 3,3, 5,0	V
Einstellbar Referenzspannung	VREF	1,25	V
Maximale Leistung Aktuell	IOUT	Bis zu 800	mA
Typischer Aussteiger Spannung	VDO	1 (typ.)	V
Linienregulierung	—	0,2 (typ.)	%
Lastregulierung	—	0,4 (typ.)	%
Ausgangsspannung Genauigkeit	—	±1 % (typ.), ±2 % volle Temp	%
Versorgungsspannung Ablehnung	SVR / PSRR	75 (typ.)	dB
Mindestleistung Kondensator	—	10	µF
Macht Zerstreuung	Ptot	12	W
Thermisch Widerstand (Junction-Fall)	RthJC	15 (SOT-223), 20 (SO-8), 8 (DPAK), 3 (TO-220)	°C/W
Thermisch Widerstand (Verbindung–Umgebung)	RthJA	50 (typ.)	°C/W
Betrieb Sperrschichttemperatur	Top	-40 bis +150	°C
Lagerung Temperaturbereich	Tstg	-40 bis +150	°C
Schutz Funktionen	—	Aktuelle Grenze, thermische Abschaltung	—
Paketoptionen	—	SOT-223, SO-8, DPAK, TO-220	—

LD1117 LDO-Regler-Anwendungsschaltung

LD1117 Anwendungsschaltung für 1,2-V-Ausgang

Diese Schaltung zeigt, wie der LD1117-Regler so konfiguriert ist, dass er eine Ausgangsspannung von 1,2 V erzeugt.Die Eingangsspannung (VIN) wird dem Regler zugeführt, und ein 100-nF-Eingangskondensator (CIN) ist zwischen VIN und Masse angeschlossen, um Rauschen zu filtern und die Eingangsleistung zu stabilisieren.Der Regler wandelt dann die höhere Eingangsspannung in einen stabilen 1,2-V-Ausgang (VOUT) um.

Zwischen Ausgang und Masse ist ein 120-Ω-Widerstand geschaltet, um eine ordnungsgemäße Regelung für die 1,2-V-Version sicherzustellen.Darüber hinaus ist zwischen VOUT und Masse ein 10-µF-Ausgangskondensator (COUT) platziert, um die Stabilität aufrechtzuerhalten und Spannungsschwankungen bei Änderungen des Laststroms zu reduzieren.

LD1117 Anwendungsschaltung für andere feste Ausgangsspannungen

Bei anderen LD1117-Versionen mit festem Ausgang wie 1,8 V, 2,5 V, 3,3 V und 5 V ist die Schaltungskonfiguration einfacher, da die Ausgangsspannung intern vom Regler eingestellt wird.Die Eingangsspannung (VIN) wird an das Gerät angelegt und ein 100-nF-Kondensator (CIN) wird verwendet, um Eingangsrauschen zu filtern und die Stabilität zu verbessern.

Auf der Ausgangsseite ist ein 10 µF-Kondensator (COUT) zwischen VOUT und Masse geschaltet, um einen stabilen Betrieb und eine gleichmäßige Ausgangsspannung zu gewährleisten.Da die Ausgangsspannung bereits im Regler festgelegt ist, ist in dieser Konfiguration kein externer Widerstand erforderlich.

LD1117 LDO-Regleranwendungen

Mikrocontroller-Stromversorgung

Der LDO-Regler LD1117 wird häufig verwendet, um eine stabile Spannung für Mikrocontroller und eingebettete Systeme bereitzustellen.Viele Mikrocontroller benötigen geregelte Spannungen wie 3,3 V oder 5 V, und der LD1117 hilft dabei, höhere Eingangsspannungen von Adaptern oder Batterien in einen stabilen Ausgang umzuwandeln.Dies gewährleistet einen zuverlässigen Betrieb und schützt empfindliche digitale Komponenten vor Spannungsschwankungen.

Arduino und Entwicklungsboards

Der LD1117 ist häufig in Arduino-Boards und anderen Entwicklungsplattformen zu finden.Es regelt die Eingangsleistung von USB- oder externen Adaptern und sorgt für eine stabile Spannung für die Logikschaltungen und Peripheriegeräte der Platine.Sein kompaktes Design und die einfachen Schaltungsanforderungen machen es ideal für den Einsatz in der Ausbildungs- und Prototyping-Elektronik.

Kommunikations- und Netzwerkgeräte

Netzwerkgeräte wie Router, drahtlose Module und Kommunikationsschnittstellen verwenden häufig LD1117-Regler, um HF-Chips und Steuerschaltkreise mit stabiler Spannung zu versorgen.Eine saubere und stabile Stromversorgung ist in Kommunikationssystemen wichtig, um elektrisches Rauschen zu reduzieren und die Signalqualität aufrechtzuerhalten.

Unterhaltungselektronik

Viele tragbare und elektronische Haushaltsgeräte verwenden den LD1117 zur Spannungsregelung.Es hilft dabei, interne Schaltkreise in Geräten wie Mediaplayern, kleinen Displays, Sensoren und Steuerplatinen mit Strom zu versorgen.Durch das Low-Dropout-Design des Reglers eignet er sich für Systeme, die mit Batterien oder Niederspannungsadaptern betrieben werden.

Leistungsregelung in Sensormodulen

Sensormodule und Messsysteme benötigen häufig stabile und präzise Versorgungsspannungen.Der LD1117 liefert eine zuverlässig geregelte Spannung, die den präzisen und konsistenten Betrieb der Sensoren unterstützt.Es wird häufig in Temperatursensoren, Umweltüberwachungssystemen und industriellen Steuerkreisen verwendet.

Vergleich: LD1117 vs. anderer LDO-Regler

Parameter	LD1117	LM1117	AMS1117	NCP1117	TLV1117
Reglertyp	Geringer Dropout Linearregler	Geringer Dropout Linearregler	Geringer Dropout Linearregler	Geringer Dropout Linearregler	Geringer Dropout Linearregler
Maximale Leistung Aktuell	800 mA	800 mA	800 mA	1 A	800 mA
Ausfallspannung (Typisch)	1,0 V	1,2 V	1,1 V	1,1 V	1,2 V
Ausgangsspannung Optionen	1,2 V–5 V fest / Einstellbar	1,2 V–5 V fest / Einstellbar	1,2 V–5 V fest / Einstellbar	1,2 V–5 V fest / Einstellbar	1,2 V–5 V fest / Einstellbar
Referenz Spannung	1,25 V	1,25 V	1,25 V	1,25 V	1,25 V
Maximaler Input Spannung	15 V	20 V	15 V	20 V	15 V
Ausgangsspannung Genauigkeit	±1 %	±1 %	±1 %	±1 %	±1 %
Schutz Funktionen	Strombegrenzung, Thermische Abschaltung	Strombegrenzung, Thermische Abschaltung	Strombegrenzung, Thermische Abschaltung	Strombegrenzung, Thermische Abschaltung	Strombegrenzung, Thermische Abschaltung
Gemeinsame Pakete	SOT-223, DPAK, SO-8, TO-220	SOT-223, TO-220	SOT-223, TO-252	SOT-223, DPAK	SOT-223, TO-220

LD1117 LDO-Reglerpakettyp

LD1117 SOT-223 Mechanische Abmessungen

Hersteller

STMicroelectronics verfügt über fortschrittliche Halbleiterfertigungskapazitäten, die es ihm ermöglichen, zuverlässige Energiemanagementgeräte wie den LDO-Spannungsregler LD1117 herzustellen.Das Unternehmen betreibt moderne Wafer-Fertigungsanlagen und Montageanlagen, die den gesamten Produktionsprozess abwickeln, von der Silizium-Wafer-Verarbeitung bis zur endgültigen IC-Verpackung.Mithilfe präziser Halbleiterfertigung und On-Chip-Trimmtechnologie gewährleistet STMicroelectronics eine genaue Spannungsregelung, stabile Leistung und hohe Zuverlässigkeit in der LD1117-Serie.

Häufig gestellte Fragen [FAQ]

1. Wie hoch ist die Dropout-Spannung des LD1117-Reglers?

Der LD1117 hat bei Volllast typischerweise eine Dropout-Spannung von etwa 1,0 V.Das bedeutet, dass die Eingangsspannung mindestens 1 V höher sein muss als die gewünschte Ausgangsspannung, damit der Regler eine ordnungsgemäße Regelung aufrechterhält.

2. Welche Eingangsspannung ist für einen LD1117-3,3V-Regler erforderlich?

Um einen stabilen 3,3-V-Ausgang zu erzeugen, sollte die Eingangsspannung normalerweise mindestens 4,3 V oder mehr betragen.Dadurch wird sichergestellt, dass das Gerät innerhalb seines Dropout-Bereichs arbeitet und eine stabile Regelung gewährleistet.

3. Kann der LD1117 mit einer Batteriestromversorgung verwendet werden?

Ja, der LD1117 kann mit batteriebetriebenen Systemen arbeiten, wenn die Batteriespannung höher ist als die erforderliche Leistung zuzüglich der Ausfallspannung.Es wird häufig in tragbaren Elektronikgeräten und eingebetteten Systemen verwendet.

4. Warum benötigt der LD1117 einen Ausgangskondensator?

Der Ausgangskondensator sorgt für Stabilität und reibungslose Spannungsregelung.Ohne den empfohlenen 10-µF-Kondensator kann der Regler schwingen oder eine instabile Ausgangsspannung erzeugen.

5. Wie viel Wärme erzeugt der LD1117 im Betrieb?

Die Wärmeerzeugung hängt von der Spannungsdifferenz zwischen Ein- und Ausgang und dem Laststrom ab.Größere Spannungsabfälle und höhere Ströme erhöhen die Verlustleistung und erfordern möglicherweise einen Kühlkörper.

6. Kann der LD1117 zur Umwandlung von 12 V in 3,3 V verwendet werden?

Ja, aber aufgrund des großen Spannungsabfalls kann es zu erheblicher Wärmeentwicklung kommen.In solchen Fällen kann ein Schaltregler für Hochstromanwendungen effizienter sein.

7. Wie stellt man die Ausgangsspannung des einstellbaren LD1117 ein?

Die einstellbare Version nutzt zwei externe Widerstände, um einen Spannungsteiler zu bilden.Diese Widerstände bestimmen die Ausgangsspannung basierend auf der 1,25-V-Referenzspannung des Geräts.

8. Ist der LD1117 für die Stromversorgung empfindlicher analoger Schaltkreise geeignet?

Ja, der LD1117 bietet eine gute Leitungsregulierung und Stromversorgungsunterdrückung, wodurch er für viele analoge Schaltkreise geeignet ist, die eine stabile und rauscharme Stromversorgung erfordern.

9. Welche Schutzfunktionen sind im Regler LD1117 integriert?

Der LD1117 verfügt über eine interne Strombegrenzung und einen thermischen Abschaltschutz, die Schäden verhindern, wenn das Gerät überhitzt oder zu viel Strom entnommen wird.

10. Wie verbessert man die thermische Leistung des LD1117-Reglers?

Die thermische Leistung kann durch die Verwendung größerer Kupferflächen auf der Leiterplatte, die richtige Wärmeableitung und die Auswahl von Gehäusen wie TO-220 oder DPAK verbessert werden, die die Wärme effektiver ableiten.