Elektronika     Moduł stabilizatora napięcia SMD (LM1117)        



Jest to moduł stabilizatora napięcia o ustawianym napięciu wyjściowym Vout, zbudowany na układzie
scalonym LM1117 (ADJ). Układ ten to regulowany stabilizator typu LDO (Low Drop-Out), który zape-
wnia stabilizację napięcia wyjściowego Vout już przy napięciu wejściowym, o wartości Vin=Vout+1.1 [V].
Dla porównania zwykłe stabilizatory serii LM78xx do poprawnej pracy, wymagają minimalnego napięcia
wejściowego Vin=Vout+2 [V]. Oczywiście przy większym prądzie wyjściowym Iout, różnica między na-
pięciem wejściowym i wyjściowym (Vin-Vout) musi być odpowiednio wyższa, aby utrzymać stabilizację.
Przy Iout=100 mA różnica ta powinna wynosić 1.1-1.2V, przy Iout=500 mA - 1.15-1.25V, a przy Iout=800
mA - 1.2-1.3V. Maksymalne napięcie wejściowe Vin to 20V (zalecane do 15V), a maksymalna wydaj-
ność prądowa Iout wynosi 800 mA.
Układ pracuje w swojej typowej aplikacji, a jedynym udogodnieniem jest dodanie rezystorów R2-R9,
o odpowiednio dobranych wartościach. Rezystory te umieszczone w obwodzie regulacyjnym można
włączać/wyłączać za pomocą zworek J1-J7 i w ten sposób, ustawiać prawie dowolną wartość stabili-
zowanego napięcia wyjściowego Vout. Zworki J2-J7 odpowiadają za włączenie/wyłączenie danej war-
tości rezystancji (rezystory R4 i R5 są połączone szeregowo, tworząc rezystancję 200 omów). Jeśli
dana zworka jest zwarta (1=ON), to jej rezystancja wynosi 0 omów. Natomiast jeśli zworka jest roz-
warta (0=OFF), to jej rezystancja wynosi tyle, ile rezystorów ją tworzących.
Całkowita rezystancja umieszczona w obwodzie regulacyjnym jest stała i wynosi Rx=R6+R7+R2+R3
+(R4+R5)+R9, czyli Rx=1469 omów (przy wszystkich zworkach rozwartych). Po zwarciu danej zworki
J2-J7 jej rezystancja jest odejmowana od rezystancji całkowitej Rx. Wyjątkiem jest zworka J1, której
zwarcie powoduje równoległe połączenie rezystorów R8 i R9, a w efekcie obniżenie rezystancji zworki
J2 z 1000 do 500 omów.
Daje to 128 możliwych do ustawienia kombinacji zworek, ale tylko 60 z nich powoduje uzyskanie niepo-
wtarzalnych wartości napięcia wyjściowego Vout, które można obliczyć ze wzoru: Vout=1.25*(1+Rx/R1).
Wartość napięcia Vout zależy od wartości rezystorów R1-R9 dlatego, powinny one mieć małą tolerancję
(1% lub niższą). W poniższej tabeli znajdują się wszystkie kombinacje zworek oraz wartości uzyskiwa-
nego napięcia wyjściowego. Jak można zauważyć możliwe jest ustawienie napięcia Vout z zakresu 1.25-
19.61V, ale uzyskanie napięcia powyżej 19V wymaga podania napięcia wejściowego Vin o wartości po-
wyżej 20V, co może uszkodzić układ LM1117. Poza tym kondensator C2 jest na napięcie 16V, więc na-
pięcie wyjściowe Vout nie może być wyższe, bo spowoduje uszkodzenie tego kondensatora. Napięcia
Vout niebezpieczne dla układu (powyżej 16V), zostały oznaczone w tabeli kolorem czerwonym.
Rezystory R2-R9 można by zastąpić jednym potencjometrem 1.5k, który pozwalałby na ustawienie do-
wolnego napięcia wyjściowego Vout z tego samego zakresu, ponadto płynnie regulowanego. Wadą ta-
kiego rozwiązania jest większa trudność w szybkim i precyzyjnym ustawieniu konkretnej wartości Vout
(rozdzielczość i liniowość potencjometru) oraz słabsza stabilność temperaturowa, niż w przełączanych
rezystorach.
Taki moduł może zastąpić kilka(naście) osobnych stabilizatorów na konkretne napięcia Vout pod waru-
nkiem, że nie ma konieczności używania dwóch lub więcej z nich jednocześnie. Zwiększone pole z na-
pięciem wyjściowym na płytce, pozwala lepiej odprowadzać ciepło z układu LM1117, a więc działa jak
mały radiator (można go pocynować).
Układ zmontowałem na płytce jednostronnej o wymiarach 25x32 mm. Jako małą ciekawostkę dodam,
że płytkę prototypową wykonałem bez trawienia (mini wiertarką z małym frezem).

Wszystkie możliwe kombinacje zworek J1-J7 i wartości napięcia Vout:

J1...J7Vout [V]
01111111.25
1111111
01111101.52
1111110
01111011.84
1111101
01111002.11
1111100
01101112.5
0111011
1110111
1111011
01101102.77
0111010
1110110
1111010
01101013.09
0111001
1110101
1111001
01101003.36
0111000
1110100
1111000
01011113.75
0110011
J1...J7Vout [V]
11011113.75
1110011
01011104.03
0110010
1101110
1110010
01011014.34
0110001
1101101
1110001
01011004.61
0110000
1101100
1110000
01001115
0101011
1100111
1101011
01001105.28
0101010
1100110
1101010
01001015.59
0101001
1100101
1101001
J1...J7Vout [V]
01001005.86
0101000
1100100
1101000
01000116.25
1100011
01000106.52
1100010
01000016.84
1100001
01000007.11
1100000
10111117.5
10111107.78
10111018.09
10111008.36
10101118.75
1011011
10101109.02
1011010
10101019.34
1011001
10101009.61
1011000
100111110
1010011
J1...J7Vout [V]
100111010.27
1010010
100110110.59
1010001
100110010.86
1010000
100011111.25
1001011
100011011.52
1001010
100010111.84
1001001
100010012.11
1001000
100001112.5
100001012.78
100000113.09
100000013.36
001111113.75
001111014.02
001110114.34
001110014.61
001011115
0011011
001011015.28
0011010
J1...J7Vout [V]
001010115.59
0011001
001010015.86
0011000
000111116.25
0010011
000111016.53
0010010
000110116.84
0010001
000110017.11
0010000
000011117.5
0001011
000011017.78
0001010
000010118.09
0001001
000010018.36
0001000
000001118.75
000001019.03
000000119.34
000000019.61

  0 - zworka rozwarta (OFF), 1 - zworka zwarta (ON).

SPIS ELEMENTÓW:

Rezystory:
R1-R5 - 100/1%
R6 - 22/1%
R7 - 47/1%
R8, R9 - 1k/1%		 Kondensatory:
C1 - 15u/35V
C2 - 100u/16V

Układy scalone:
U1 - LM1117 (SOT-223)		 Złącza:
CON1 - goldpin 3x1 (męskie)

Zworki:
J1-J7 - zworka 2x1