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Der LM1117 ist ein fortschrittlicher linearer Spannungsstabilisator, der sowohl in der Unterhaltungselektronik als auch in industriellen Anwendungen eingesetzt wird. Durch die Möglichkeit der Feinabstimmung der Ausgangsspannung ist der LM1117 ideal für Projekte geeignet, bei denen ein effizientes Leistungsmanagement erforderlich ist. Was sollte man über das Design dieses Stabilisators wissen? Was sind seine Anwendungen und elektrischen Eigenschaften?
Wie ist der LM1117 aufgebaut?
Die interne Struktur des LM1117 umfasst unter anderem einen Leistungstransistor. Dieser ist die wichtigste Komponente des Stabilisators und fungiert als einstellbarer Widerstand. Er passt seinen Betrieb an, um eine konstante Ausgangsspannung aufrechtzuerhalten, unabhängig von Änderungen der Eingangsspannung oder der Last. Die anderen Komponenten des Stabilisators sind wie folgt:
- Eine Spannungsreferenzschaltung, die eine präzise Referenzspannung erzeugt. Sie dient als Maßstab für das Steuerungssystem. Die Stabilität dieser Referenzspannung ist entscheidend für die Genauigkeit des gesamten Controllers.
- Die Steuerschaltung vergleicht die aktuelle Ausgangsspannung mit der Referenzspannung und passt den Betrieb des Leistungstransistors entsprechend an. Auf diese Weise stellt er die Stabilität der Ausgangsspannung sicher.
- Der LM1117 ist mit Überstrom- und Überhitzungsschutzsystemen ausgestattet, die die Sicherheit bei der Verwendung erhöhen. Diese Systeme begrenzen automatisch den Strom oder schalten den Regler ab. Sie schützen sowohl den Regler als auch die an ihn angeschlossenen Schaltkreise.
Wie wird der LM1117 hergestellt?
Die Produktion des LM1117 beginnt mit der Herstellung eines Silizium-Einkristalls, der dann in dünne Wafer geschnitten wird. Diese Siliziumscheiben werden einem mehrstufigen Lithographie-, Ätz- und Dotierungsprozess unterzogen, um die mikroskopischen Halbleiterstrukturen zu erzeugen, die die Grundlage des Stabilisators bilden. Die Komponenten werden dann getestet und in Gehäusen montiert, die Schutz bieten und sich leicht mit anderen elektronischen Komponenten verbinden lassen.
Anwendungen des LM1117
Der Stabilisator LM1117 wird unter anderem in mobilen Geräten wie Smartphones, Tablets und mobilen Spielkonsolen verwendet. In diesen Geräten sorgt der Stabilisator für die stabile Spannung, die für eine optimale Leistung erforderlich ist. Wo wird der LM1117 sonst noch eingesetzt?
- In IoT-Energiesystemen. Internet of Things (IoT)-Geräte arbeiten oft unter verschiedenen Bedingungen und benötigen eine zuverlässige Stromquelle, die ein linearer Stabilisator bietet.
- In Heimwerkerprojekten wird der LM1117 für seine einfache Handhabung und vielseitige Anpassungsfähigkeit geschätzt.
- Die nächste Anwendung sind Stromversorgungen, die zur sicheren und effizienten Stromversorgung einer Vielzahl von elektronischen Geräten eingesetzt werden, die selbst auf kleine Spannungsänderungen empfindlich reagieren.
Elektrische Eigenschaften des LM1117
- Der wichtigste elektrische Parameter eines linearen Stabilisators ist die Eingangsspannung (Vin). Dieser Wert bestimmt den Bereich der Spannungen, die der Regler am Eingang akzeptieren kann. Ein typischer Spannungsbereich für den Stabilisator LM1117 liegt zwischen 2,6 V und 15 V. In der Praxis bedeutet dies einen universellen Einsatz.
- Ein weiterer Parameter ist die Ausgangsspannung (Vout). Dieser Wert gibt die feste Ausgangsspannung an, die der Regler an die Last liefert. Der LM1117 ist in Versionen mit festen Ausgangsspannungen (z.B. 1,8 V, 2,5 V, 3,3 V oder 5 V) und in einer einstellbaren Version erhältlich, bei der die Ausgangsspannung von etwa 1,25 V bis 13,8 V eingestellt werden kann. Die Spannung wird über externe Widerstände eingestellt.
- Der Ausgangsstrom (Iout) ist der maximale Strom, den der LM1117 an die Last abgeben kann. Der lineare Stabilisator LM1117 kann Ausgangsströme von bis zu 800 mA oder 1 A verarbeiten.
- Die Dropout-Spannung (Vdo) ist die minimale Differenz zwischen Eingangs- und Ausgangsspannung, bei der der Regler noch eine geregelte Ausgangsspannung aufrechterhalten kann. Der LM1117 ist als Low-Dropout-Regler (LDO) klassifiziert, mit einer typischen Dropout-Spannung von etwa 1,2 V bei Volllast. Im täglichen Gebrauch bedeutet dies, dass er mit einer geringen Differenz zwischen Eingangs- und Ausgangsspannung effektiv arbeiten kann.
- Die Lastregelung beschreibt die Änderung der Ausgangsspannung in Reaktion auf Änderungen des Laststroms. Der LM1117 verfügt über eine sehr niedrige Spannungsregelung, was bedeutet, dass die Ausgangsspannung auch bei großen Lastschwankungen stabil ist.
Andere elektrische Parameter
- Ein weiterer wichtiger Parameter ist die Spannungsregelung bei Änderungen der Eingangsspannung (Line Regulation). Dieser Wert bestimmt, wie stark sich die Ausgangsspannung als Reaktion auf Änderungen der Eingangsspannung ändert. Der LM1117 zeichnet sich durch seine hervorragende Leitungsregelung aus, die dafür sorgt, dass die Ausgangsspannung trotz Änderungen der Eingangsspannung stabil bleibt.
- Der Temperaturkoeffizient ist ein Indikator, der angibt, wie stark die Parameter eines Reglers, wie z.B. die Ausgangsspannung, mit der Temperatur variieren. Der LM1117 hat einen niedrigen Temperaturkoeffizienten, der einen stabilen Betrieb über einen großen Temperaturbereich gewährleistet.
- Der lineare Stabilisator LM1117 verfügt über eingebaute Schutzfunktionen, einschließlich thermischem Überlastschutz und Strombegrenzung. Diese Schutzfunktionen erhöhen die Sicherheit und Zuverlässigkeit in einer Vielzahl von Anwendungen.
Hauptunterschiede zwischen Linear- und Impulsstabilisatoren
Ein linearer Stabilisator regelt die Eingangsspannung kontinuierlich auf das gewünschte Ausgangsspannungsniveau. Dazu werden Bauteile wie Transistoren verwendet, die in einem aktiven Zustand arbeiten, d. h. sie leiten Strom proportional zur Spannungsdifferenz zwischen Eingang und Ausgang.
Der Impulsstabilisator hingegen verwendet Transistor-Tastung, um die Eingangsspannung schnell ein- und auszuschalten. Das bedeutet, dass eine durchschnittliche Spannung erzeugt werden kann, die dem gewünschten Wert entspricht. Diese Spannung wird dann gefiltert, um eine konstante Ausgangsspannung zu erzeugen. Aufgrund ihres intermittierenden Betriebs erreichen Impulsstabilisatoren eine hohe Energieeffizienz, nicht zuletzt wegen ihrer begrenzten Leistungsverluste.
