AMS1117 vs LM1117: เลือก LDO Regulator ตัวไหนที่เหมาะสม

AMS1117 vs LM1117 เป็นการเปรียบเทียบที่ผู้ออกแบบระบบจ่ายไฟ 3.3 โวลต์ทุกคนต้องทำ เนื่องจากอุปกรณ์ทั้งสองตัวนี้เป็นตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าแบบ low-dropout ที่พบได้บ่อยที่สุดบนแผงวงจรทั่วโลกและในโมดูลนับไม่ถ้วนของตลาดอิเล็กทรอนิกส์ LM1117 คือ LDO แบบ 3 พินจาก Texas Instruments ซึ่งเป็นตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าแบบ low-dropout ชนิดปรับค่าได้หรือค่าคงที่ที่รองรับกระแสในระดับ 800 มิลลิแอมป์ โดยเป็นอุปกรณ์ที่มีประวัติยาวนานหลายทศวรรษในสายการผลิตดั้งเดิมของ National Semiconductor ส่วน AMS1117 คือ LDO จาก Advanced Monolithic Systems ซึ่งเป็นอุปกรณ์ 3 พินที่คล้ายคลึงกันแต่รองรับกระแสได้ในระดับ 1 แอมป์ และเป็นอุปกรณ์ที่อยู่เบื้องหลังโมดูล 3.3 โวลต์ราคาถูกที่แพร่หลายทั้งในกลุ่มงานอดิเรกและช่องทางการผลิต ทั้งสองใช้ฟุตพริ้นท์ SOT-223 และพินเอาต์ส่วนใหญ่ร่วมกัน ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมการเปรียบเทียบนี้จึงเกิดขึ้นบ่อยครั้ง โดยมีความแตกต่างกันในเรื่องพิกัดกระแส ค่า dropout ในการใช้งานจริง และเรื่องราวของซัพพลายเชนที่คู่มือฉบับนี้จะอธิบายอย่างตรงไปตรงมา คู่มือนี้จะเปรียบเทียบทั้งสองรุ่นในด้านแพ็คเกจ กระแส ค่า dropout คุณภาพ ต้นทุน และการใช้งาน พร้อมทั้งให้กฎเกณฑ์ในการเลือกระหว่างอุปกรณ์ทั้งสอง รวมถึงคำเตือนที่เป็นที่รู้จักกันดีในชุมชนเกี่ยวกับ AMS1117

การเปรียบเทียบนี้ยังมีความตรงไปตรงมาในแบบที่ตลาดไม่ค่อยทำกัน เนื่องจากความนิยมของ AMS1117 ทำให้เกิดคำถามเกี่ยวกับคุณภาพและชุมชนได้ใช้เวลาหลายปีในการถกเถียงกัน กระทู้ใน reddit และ eevblog ที่การเปรียบเทียบนี้มักจะปรากฏขึ้นมักถามว่า AMS1117 มีความน่าเชื่อถือเพียงใด ทำไมโมดูลราคาถูกถึงเสีย และตระกูล 1117 ยังคงเป็นตัวเลือกที่ถูกต้องสำหรับการออกแบบใหม่หรือไม่ ซึ่งคำตอบเหล่านี้สมควรได้รับการจัดการอย่างตรงไปตรงมา คู่มือนี้จะให้ข้อมูลดังกล่าว ทั้งการเปรียบเทียบทางวิศวกรรมของอุปกรณ์ทั้งสองตัวและการรายงานอย่างตรงไปตรงมาเกี่ยวกับชื่อเสียงของ AMS1117 ความล้มเหลว และคำเตือนที่ได้รับ เพื่อให้ผู้ออกแบบสามารถเลือกระหว่าง LM1117 และ AMS1117 จากหลักฐานมากกว่าเพียงแค่เรื่องราคา และพิจารณา LDO สมัยใหม่ที่ก้าวข้ามขีดจำกัดของอุปกรณ์ทั้งตระกูลนี้ไปแล้ว

AMS1117 vs LM1117: การเปรียบเทียบหลัก

AMS1117 และ LM1117 ต่างเป็น linear regulators แบบ 3 ขา ชนิด low-dropout ที่มีทั้งแบบปรับค่าได้หรือแบบคงที่ และการเปรียบเทียบหลักคือความแตกต่างในเรื่องของกระแสไฟฟ้า ที่มา และการจัดหา มากกว่าจะเป็นเรื่องของสถาปัตยกรรม ทั้งสองส่วนทำหน้าที่รักษาระดับแรงดันเอาต์พุตที่เป็นบวกจากอินพุตที่สูงกว่าเล็กน้อย ทั้งคู่มีจำหน่ายในรุ่นแรงดันคงที่ เช่น 3.3-volt และ 5-volt และในรุ่นที่ปรับค่าได้ซึ่งตั้งค่าโดยตัวแบ่งแรงดันจากตัวต้านทาน และทั้งคู่มีค่า LDO dropout แบบคลาสสิกที่ประมาณหนึ่งโวลต์หรือมากกว่าในช่วงการใช้งานจริง ความแตกต่างอยู่ที่พิกัดและแหล่งที่มา: LM1117 ถูกจัดอยู่ในระดับ 800-milliamp และมาจากสายการผลิตของ TI พร้อม datasheet ที่สมบูรณ์และประวัติอันยาวนาน ในขณะที่ AMS1117 ถูกจัดอยู่ในระดับ 1-amp และมาจากสายการผลิตของ AMS และเป็นชิ้นส่วนที่โมดูลที่เน้นเรื่องราคาเลือกใช้เป็นมาตรฐาน ชิ้นส่วนทั้งสองไม่ใช่ซิลิคอนตัวเดียวกันภายใต้สองชื่อ แต่เป็นการนำตระกูล LDO สไตล์ 1117 เดียวกันมาปรับใช้ในสองรูปแบบ และการเปรียบเทียบนี้แสดงให้เห็นถึงลักษณะร่วมของตระกูลและเรื่องราวการจัดหาที่แตกต่างกันของชิ้นส่วนทั้งสอง

การออกแบบที่ต้องการแรงดัน 3.3-volt สำหรับกระแสไม่กี่ร้อยมิลลิแอมป์สามารถใช้ชิ้นส่วนใดก็ได้ และการเปรียบเทียบจะเปลี่ยนไปอยู่ที่รายละเอียด: ส่วนต่างของกระแส, dropout ณ จุดใช้งาน, แพ็คเกจและขาพินบนบอร์ด, คุณภาพของหน่วยเฉพาะนั้นๆ และราคา ชิ้นส่วนทั้งสองยังใช้ฟุตพริ้นท์ SOT-223 ร่วมกันในรูปแบบที่พบบ่อยที่สุด ซึ่งเป็นข้อเท็จจริงที่ทำให้การเปรียบเทียบนี้ใช้งานได้จริง เพราะบอร์ดที่ออกแบบมาสำหรับตัวหนึ่งโดยทั่วไปสามารถติดตั้งอีกตัวหนึ่งได้ และการสลับเปลี่ยนเป็นการตัดสินใจด้านการจัดหามากกว่าการตัดสินใจด้านเลย์เอาต์ คู่มือนี้จึงดำเนินตามลำดับการเปรียบเทียบ ได้แก่ ตระกูลที่ใช้ร่วมกัน, กระแสและ dropout, ขาพิน, คุณภาพ และการใช้งาน และปิดท้ายด้วยมุมมองด้านการจัดหา เพื่อให้ผู้ออกแบบอ่านการตัดสินใจระหว่าง AMS1117 vs LM1117 ว่าเป็นการตัดสินใจที่ประกอบด้วยหลายปัจจัยอย่างแท้จริง

ตระกูล 1117 LDO และตำแหน่งของชิ้นส่วนทั้งสอง

ตระกูล 1117 คือตระกูล LDO แบบ 3 ขาขั้วบวกที่มีบทบาทสำคัญในประวัติศาสตร์อิเล็กทรอนิกส์ และ LM1117 กับ AMS1117 อยู่ที่ปลายทั้งสองด้านของตระกูลนี้ ตระกูลนี้มีต้นกำเนิดมาจาก National Semiconductor LM1117 ซึ่งเป็นเรกูเลเตอร์แบบ low-dropout ทั้งแบบปรับค่าได้และคงที่ในแพ็คเกจ SOT-223 และแพ็คเกจที่เกี่ยวข้อง และอุตสาหกรรมได้ผลิตซ้ำผ่านผู้จำหน่ายรายต่างๆ โดย AMS1117 เป็นรุ่นที่มีการทำซ้ำอย่างแพร่หลายที่สุด โดยเฉพาะในระบบนิเวศอิเล็กทรอนิกส์ของจีนที่ผลิตโมดูลราคาถูก ตัวเลขที่กำหนดลักษณะของตระกูลนี้คือค่าแรงดันตกคร่อมที่ต่ำสำหรับยุคสมัยนั้น ตัวเลือกเอาต์พุตแบบปรับค่าได้และแบบคงที่ และแพ็คเกจ SOT-223 และ TO-252 และตัวเลขเหล่านั้นทำให้ 1117 กลายเป็น LDO มาตรฐานสำหรับ 3.3-volt และ 5-volt สำหรับบอร์ดจำนวนมหาศาลในยุคหนึ่ง ทั้ง LM1117 และ AMS1117 ต่างมี DNA ของตระกูลนี้ และการเปรียบเทียบระหว่างทั้งคู่คือการเปรียบเทียบภายในตระกูลเดียวกัน ระหว่างต้นฉบับของ TI กับรุ่นเลียนแบบที่พบบ่อยที่สุดในตลาด ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมชื่อทั้งสองจึงปรากฏอยู่คู่กันในการสนทนาเรื่อง 1117 ทุกครั้ง

พิกัดกระแสและ Dropout: AMS1117 เทียบกับ LM1117

พิกัดกระแสเป็นตัวเลขแรกที่การเปรียบเทียบระบุไว้ และเป็นจุดที่ชิ้นส่วนทั้งสองมีความแตกต่างกันใน datasheet โดย LM1117 ถูกจัดอยู่ในระดับ 800-milliamp โดย TI และ AMS1117 ถูกจัดอยู่ในระดับ 1-amp โดย AMS ดังนั้นตัวเลขพาดหัวของ AMS1117 จึงสูงกว่า แต่การอ่านค่าในทางปฏิบัติควรระมัดระวังมากกว่าตัวเลขพาดหัว ชิ้นส่วนทั้งสองมีการลดทอนประสิทธิภาพ (derate) ตามความร้อน และค่า dropout ของตระกูลนี้ทั้งหมดคือขีดจำกัดที่แท้จริง: ชิ้นส่วนสไตล์ 1117 จะมีแรงดันตกคร่อมประมาณหนึ่งโวลต์ที่กระแสระดับปานกลางและมากขึ้นที่ระดับกระแสสูง ดังนั้นเลนจ่ายไฟ 3.3-volt จากอินพุต 5-volt จะมี headroom ประมาณ 1.7 volts เมื่อเทียบกับ dropout ที่มากกว่า 1-volt และความร้อนคือราคาที่ต้องจ่ายสำหรับกระแสที่สูงขึ้น กระแสที่บอร์ดสามารถดึงไปใช้ได้จริงนั้นถูกกำหนดโดยอุณหภูมิรอยต่อ (junction temperature), ทางเดินความร้อนของแพ็คเกจ SOT-223 และทองแดงบนบอร์ด มากกว่าที่จะกำหนดโดยป้ายระบุ และการออกแบบที่ใช้งาน 1117 ใกล้ขีดจำกัดจะทำให้ช่องว่างระหว่าง datasheet กับความเป็นจริงกว้างขึ้น การเปรียบเทียบกระแสจึงเป็นการอ่านค่าของ margin, dropout และความร้อนร่วมกัน และตัวเลขพาดหัวที่สูงกว่าของ AMS1117 ไม่ได้หมายความถึงโหลดที่ใช้งานได้จริงที่สูงกว่าโดยอัตโนมัติ

ค่า dropout สมควรได้รับการพิจารณาอย่างตรงไปตรงมา เพราะ dropout ของตระกูล 1117 คือข้อกำหนดที่เป็นศูนย์กลางความระมัดระวังของชุมชน ค่า dropout ใน datasheet ที่อยู่ในระดับสิบถึงไม่กี่ร้อย millivolts ที่กระแสต่ำจะเพิ่มขึ้นเป็นระดับโวลต์ที่กระแสสูง และค่า dropout ในทางปฏิบัติของหน่วย AMS1117 ราคาถูกอาจสูงเกินกว่านั้นด้วยซ้ำ ซึ่งเป็นหนึ่งในเหตุผลที่มักมีการตั้งคำถามในกระทู้ว่าชิ้นส่วนนี้มีความน่าเชื่อถือเพียงใด ชื่อ low-dropout นั้นเป็นจริงเมื่อเทียบกับเรกูเลเตอร์รุ่นก่อนหน้า แต่ LDO สมัยใหม่มีแรงดันตกคร่อมเพียงไม่กี่ร้อย millivolts ที่พิกัดกระแสของมัน และค่า dropout ระดับโวลต์ของ 1117 ไม่ใช่มาตรฐาน low-drop อีกต่อไป นี่คือเหตุผลที่ชุมชนบอกให้นักออกแบบไม่ใช้ชิ้นส่วน 1117 ในการออกแบบใหม่เมื่อมี headroom ที่จำกัด การอ่านค่า dropout คือจุดอ่อนที่แท้จริงของตระกูลนี้ และการเปรียบเทียบนี้ก็นำเสนอมันอย่างชัดเจนแทนที่จะปรุงแต่ง เพราะนักออกแบบที่รู้ค่า dropout ก่อนการวางเลย์เอาต์จะช่วยปกป้องเลนจ่ายไฟจากการตกของแรงดัน (sag) ในช่วงที่มีการเปลี่ยนแปลงโหลด (load step)

ทำไม LDO ขนาด 1-amp อาจไม่สามารถจ่ายกระแส 1 amp ได้ในทางปฏิบัติ

LDO ที่ระบุพิกัด 1-amp มักจะไม่สามารถจ่ายกระแส 1 amp ได้ในทางปฏิบัติ และเหตุผลคือความร้อนและค่า dropout พลังงานที่สูญเสียไปคือผลต่างของอินพุตลบเอาต์พุตคูณด้วยกระแส ดังนั้นเลนจ่ายไฟ 3.3-volt จากอินพุต 5-volt ที่กระแส 1 amp จะเผาผลาญพลังงานประมาณ 1.7 watts และแพ็คเกจ SOT-223 ในอากาศนิ่งจะระบายความร้อนได้เพียงเศษเสี้ยวของค่านั้นก่อนที่รอยต่อจะเกินพิกัด ดังนั้นกระแสที่ใช้งานได้จริงที่ป้ายระบุ 1-amp จึงเป็นเพียงเศษเสี้ยวของป้ายระบุหากไม่มีทองแดงบนบอร์ดและการไหลเวียนของอากาศ ค่า dropout ที่กระแสสูงจะเพิ่มความต้องการเข้าไปอีก และชิ้นส่วนที่ค่า dropout เพิ่มขึ้นเกินกว่า headroom ที่กระแสโหลดจะเกิดสภาวะ dropout และแรงดันเอาต์พุตจะลดลงตามอินพุต การอ่านค่าในทางปฏิบัติคือการลดทอนประสิทธิภาพ (derate) ทั้ง 1117, AMS1117 และ LM1117 ให้อยู่ในช่วงไม่กี่ร้อย milliamp สำหรับ SOT-223 และออกแบบทองแดงรวมถึงตัวเคสสำหรับวัตต์ที่เกิดขึ้นหากเลนจ่ายไฟต้องทำงานในสภาวะร้อน ป้ายระบุ 1-amp คือขีดจำกัดสูงสุด (absolute limit) ไม่ใช่จุดใช้งานปกติ และนักออกแบบที่พิจารณาเรื่องความร้อนก่อนเลนจ่ายไฟคือผู้ที่เข้าใจพิกัดที่แท้จริงของชิ้นส่วนนั้นๆ

Pinout และ Package: AMS1117 และ LM1117 สามารถใช้แทนกันได้หรือไม่

Package และ Pinout คือส่วนสำคัญในทางปฏิบัติของการเปรียบเทียบ และ Footprint แบบ SOT-223 คือเหตุผลที่ชิ้นส่วนทั้งสองนี้มักถูกสลับสับเปลี่ยนกันบ่อยครั้ง ทั้งสองส่วนประกอบถูกส่งมอบในรูปแบบ SOT-223 ซึ่งเป็น Package แบบ Surface-mount 3 ขาพร้อม Tab ขนาดใหญ่ โดยตำแหน่งขาและ Tab จะเป็นไปตามมาตรฐานของตระกูลนี้ในรุ่นทั่วไป ดังนั้นแผ่นวงจรที่ออกแบบมาสำหรับ LM1117 ในรูปแบบ SOT-223 โดยทั่วไปจะรองรับ AMS1117 ในรูปแบบ SOT-223 ได้ และในทางกลับกัน การสลับเปลี่ยนนี้ไม่ใช่แบบอัตโนมัติ เนื่องจากต้องมีการตรวจสอบ Pinout กับรุ่นย่อยและ Package ที่แน่นอน แต่มาตรฐานของตระกูลนี้คือเหตุผลที่ AMS1117 และ LM1117 ปรากฏอยู่ในแผ่นวงจรและโมดูลเดียวกัน และเป็นเหตุผลที่การเปรียบเทียบเป็นเรื่องของการจัดหาวัตถุดิบมากกว่าจะเป็นเรื่องของการออกแบบ Layout สำหรับแผ่นวงจรที่ใช้ SOT-223 มาตรฐาน Footprint คือสะพานเชื่อมทางกายภาพระหว่างชิ้นส่วนทั้งสอง และสะพานนี้คือข้อเท็จจริงแรกที่การเปรียบเทียบระบุไว้

ข้อควรระวังที่มาพร้อมกับ Pinout คือกฎการตรวจสอบ เนื่องจากตระกูล 1117 มีรุ่นย่อยและข้อกำหนดทางเทคนิคที่อาจแตกต่างกันไปตามผู้ผลิต ผู้ออกแบบต้องตรวจสอบลำดับขา ทั้งขา Input, Output และขา Adjustable หรือขา Ground เทียบกับ Datasheet ของชิ้นส่วนและ Package ที่แน่นอนก่อนที่จะเชื่อมั่นในการสลับเปลี่ยน และต้องตรวจสอบการเชื่อมต่อของ Tab เพราะ Tab จะทำหน้าที่เป็น Output ใน SOT-223 รุ่นทั่วไป และเป็นทางผ่านความร้อนในทุก Package สำหรับ TO-252 และ Package รุ่นอื่นๆ จะมี Pinout ของตัวเอง และแผ่นวงจรที่ใช้ Package ที่ไม่ใช่ SOT-223 จะต้องตรวจสอบ Package นั้นแยกต่างหาก ความสามารถในการใช้แทนกันได้นั้นมีอยู่จริงภายใน SOT-223 มาตรฐาน และการตรวจสอบคือระเบียบวินัยเล็กๆ ที่ทำให้เกิดความปลอดภัย เพราะความเหมือนกันของตระกูลนี้เป็นกฎที่แข็งแกร่งแต่ยังจำเป็นต้องเหลือบมอง Datasheet เสมอ

Footprint แบบ SOT-223 และคำถามเรื่องการทดแทนกันได้ทันที (Drop-in)

Footprint แบบ SOT-223 ทำให้คำถามเรื่องการทดแทนกันได้ทันทีมีความเป็นไปได้ในทางปฏิบัติ เพราะชิ้นส่วนทั้งสองวางอยู่บน Pad แบบ Surface-mount 3 ขาพร้อม Tab ขนาดใหญ่เหมือนกัน Footprint เป็นรูปแบบ 4 Pad มาตรฐาน คือสามขาและหนึ่ง Tab โดย AMS1117 และ LM1117 ในรูปแบบ SOT-223 ทั่วไปจะวางขา Input, Output และขา Adjustable-or-ground ในลำดับเดียวกันบน Pad เหล่านั้น ดังนั้นแผ่นวงจรจึงรองรับทั้งคู่และขั้นตอน Reflow ก็ใช้ Profile เดียวกัน การทดแทนกันได้ทันทีนั้นเป็นเรื่องจริงสำหรับแผ่นวงจรที่เลือกรูปแบบ SOT-223 มาตรฐาน และเป็นเหตุผลที่ผู้ออกแบบสามารถประเมินชิ้นส่วนทั้งสองบนแผ่นวงจรเดียวกันได้ และผู้ซื้อสามารถจัดหาชิ้นส่วนใดก็ได้ การทดแทนกันได้ทันทีไม่ใช่คำมั่นสัญญาแต่เป็นธรรมเนียมปฏิบัติ และธรรมเนียมนี้ใช้ได้กับรูปแบบมาตรฐานและต้องได้รับการตรวจสอบสำหรับรุ่นย่อย ซึ่งเป็นวิธีที่ซื่อตรงในการระบุถึงความสามารถในการใช้แทนกันได้ของ SOT-223 Footprint คือสะพาน และการตรวจสอบคือค่าผ่านทาง

คุณภาพ, ต้นทุน, และความน่าเชื่อถือ: ข้อถกเถียงเกี่ยวกับ AMS1117

ชื่อเสียงของ AMS1117 เป็นประเด็นที่มีการโต้แย้งกันมากที่สุดในการเปรียบเทียบนี้ และรายงานที่ตรงไปตรงมาคือความน่าเชื่อถือของอุปกรณ์นี้แปรผันตามแหล่งที่มาและการออกแบบมากกว่า LM1117 อย่างมาก AMS1117 เป็นอุปกรณ์ที่อยู่เบื้องหลังโมดูล 3.3-volt ที่ถูกที่สุด และคุณภาพของโมดูลเหล่านั้นรวมถึงอุปกรณ์ภายในมีช่วงที่กว้างมาก ตั้งแต่หน่วยที่ผลิตโดย AMS ที่มีคุณภาพดีไปจนถึงงานก๊อปปี้ที่ไม่สามารถแยกแยะได้ซึ่งเกิดขึ้นจากการแข่งขันด้านราคา และความแตกต่างนั้นแสดงให้เห็นในเรื่อง dropout, ความเสถียร, และความล้มเหลวที่ชุมชนรายงาน ส่วน LM1117 จาก TI มาพร้อมกับกระบวนการผลิตที่สมบูรณ์และคุณภาพที่มีการบันทึกไว้เป็นเอกสาร ซึ่งราคาก็จะสูงกว่า และต้นทุนที่เพิ่มขึ้นนั้นเป็นการซื้อความสม่ำเสมอที่ช่องทางการจำหน่าย AMS1117 แบบสินค้าโภคภัณฑ์ไม่สามารถรับประกันได้ ข้อถกเถียงนี้เป็นเรื่องจริง และบทสรุปที่ยุติธรรมคือ LM1117 ซื้อคุณภาพและ AMS1117 ซื้อราคา โดยความน่าเชื่อถือของล็อต AMS1117 ใดๆ จะขึ้นอยู่กับแหล่งที่มา ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมการตรวจสอบ AMS1117 จึงเป็นความรับผิดชอบของผู้ซื้อ

ผลการทดสอบความน่าเชื่อถือที่ชุมชนรายงานนั้นควรค่าแก่การพิจารณาอย่างตรงไปตรงมา เพราะสิ่งเหล่านี้เป็นตัวกำหนดการตัดสินใจ กระทู้และรายงานความล้มเหลวระบุถึง AMS1117 ที่เสียภายใต้ความร้อน, อุปกรณ์ที่มี dropout เร็วกว่ากำหนด, โมดูลที่ตายเมื่อมีโหลด, และอุปกรณ์ที่มีค่า dropout และความเสถียรเบี่ยงเบนไปจาก datasheet และประเด็นร่วมที่พบคือแหล่งที่มาที่เน้นราคามากกว่าตัวการออกแบบเอง เพราะ AMS1117 ที่มาจาก AMS ของแท้หรือซัพพลายเออร์ที่ผ่านการรับรองจะมีพฤติกรรมที่แตกต่างจากงานก๊อปปี้ที่ไม่ระบุชื่อที่ดูเหมือนกันทุกประการ การตอบสนองของวิศวกรคือการปฏิบัติกับ AMS1117 เหมือนกับสินค้าโภคภัณฑ์ทั่วไป โดยการตรวจสอบแหล่งที่มา, ทดสอบล็อต, และ derate การออกแบบ ส่วนการตอบสนองของผู้ซื้อคือการคาดการณ์ว่าหน่วยที่ถูกที่สุดย่อมมีความเสี่ยง การเปรียบเทียบนี้ระบุไว้อย่างซื่อสัตย์ เพราะนักออกแบบที่รู้จักชื่อเสียงของ AMS1117 จะจัดหาแหล่งที่มาเหมือนกับที่ทำกับสินค้าโภคภัณฑ์ และสำรอง LM1117 ไว้สำหรับรางจ่ายไฟที่ต้องมีความถูกต้องแม่นยำ

วิธีแยกแยะ AMS1117 ที่ดีออกจากตัวที่ไม่ดี

การแยกแยะ AMS1117 ที่ดีออกจากตัวที่ไม่ดีคือวินัยในการตรวจสอบที่ช่องทางสินค้าโภคภัณฑ์ต้องการ และมันดำเนินการผ่านการตรวจสอบที่ซีรีส์นี้ได้ครอบคลุมไว้ ควรซื้อจากแหล่งที่สามารถระบุผู้ผลิตที่แท้จริงและล็อตการผลิตได้ และตรวจสอบอุปกรณ์เทียบกับเครื่องหมายของ AMS ของแท้หรือซัพพลายเออร์ที่ผ่านการรับรอง เพราะงานก๊อปปี้มักจะใช้เครื่องหมายซ้ำกันและคุณภาพที่แท้จริงนั้นอยู่ที่แหล่งที่มา ให้ทดสอบล็อต, ค่า dropout ที่โหลด, การควบคุมแรงดัน (regulation), กระแส, และพฤติกรรมด้านอุณหภูมิ เทียบกับ datasheet และรางจ่ายไฟของการออกแบบ เพราะ AMS1117 ที่ดีจะรักษาค่าตาม spec ส่วนงานก๊อปปี้ที่อ่อนแอจะเบี่ยงเบนไปภายใต้โหลด ให้ทำการ derate การออกแบบ โดยรักษากระแสให้ต่ำกว่าป้าย 1-amp อย่างเหมาะสม, รักษา headroom สำหรับค่า dropout, และระบายความร้อน เพราะความเป็นจริงทางความร้อนของ SOT-223 นั้นใช้ได้กับทั้งอุปกรณ์ที่ดีและไม่ดี และสำหรับแหล่งที่สอง ให้เก็บ LM1117 หรือทางเลือกที่ผ่านการรับรองไว้เป็นแผนสำรองสำหรับรางจ่ายไฟที่อุปกรณ์โภคภัณฑ์ต้องไม่ล้มเหลว วินัยนี้เหมือนกันสำหรับอุปกรณ์โภคภัณฑ์ทุกชนิด และ AMS1117 ได้รับสิ่งนี้จากตำแหน่งของมันในการแข่งขันด้านราคา ซึ่งเป็นคำตัดสินที่ตรงไปตรงมาของข้อถกเถียงนี้

เมื่อใดควรเลือก LM1117

เลือก LM1117 เมื่อแรงดันไฟเลี้ยง (rail) ต้องมีความแม่นยำและถูกต้อง เนื่องจากชิ้นส่วนจาก TI มาพร้อมกับกระบวนการผลิตที่สมบูรณ์ คุณภาพที่มีการบันทึกเป็นเอกสาร และการจัดหาที่สม่ำเสมอซึ่งเป็นประโยชน์ต่อสายการผลิต เลือกใช้สำหรับบอร์ดที่ความน่าเชื่อถือเป็นสิ่งสำคัญ ผลิตภัณฑ์ที่ต้องจัดส่ง แรงดันไฟเลี้ยงที่ผู้บริโภคหรือลูกค้าต้องสัมผัส และการออกแบบที่ส่วนต่างระหว่างผู้ผลิตที่ชัดเจนกับสินค้าเลียนแบบทั่วไปนั้นคุ้มค่ากับราคา เลือกใช้เมื่อการออกแบบต้องการ datasheet ที่อธิบายตัวชี้วัดของชิ้นส่วน ทั้งค่า dropout, คุณสมบัติทางความร้อน (thermal) และกราฟการใช้งานที่เอกสารของ TI จัดเตรียมไว้ให้ เพราะเอกสารข้อมูลคือส่วนหนึ่งของชิ้นส่วนนั้น LM1117 คือคำตอบสำหรับแรงดันไฟเลี้ยงที่เน้นคุณภาพเป็นอันดับแรก และกฎของการเปรียบเทียบคือการปล่อยให้ชิ้นส่วนของ TI ครองแรงดันไฟเลี้ยงที่ต้องมีความถูกต้องแม่นยำ

การเลือก 1117 ยังมาพร้อมกับความหลากหลายในการจัดหา เพราะ LM1117 และตระกูลของมันถูกผลิตมานานหลายทศวรรษและตลาดทดแทนนั้นมีขนาดใหญ่ ชิ้นส่วนที่เทียบเท่ากันแบบ pin-compatible, รุ่นย่อยจากผู้ผลิตรายอื่น และชิ้นส่วนภายในประเทศที่เลียนแบบตระกูลนี้ครอบคลุมการจัดหาทั้งหมด และการตรวจสอบก็ใช้หลักการเดียวกับที่คู่มือของเว็บไซต์นี้ใช้ในทุกที่ เรื่องราวของ LM1117 คือแรงดันไฟเลี้ยง 3.3 โวลต์ที่สมบูรณ์และคุณภาพที่มีการบันทึกไว้ และมุมมองของคู่มือนี้ก็สอดคล้องกัน นั่นคือชิ้นส่วนที่เหมาะสมสำหรับแรงดันไฟเลี้ยงที่สำคัญ พร้อมด้วยตระกูลชิ้นส่วนที่แข็งแกร่งรองรับอยู่เบื้องหลัง

เมื่อใดควรเลือก AMS1117

เลือก AMS1117 เมื่อราคาต่อจำนวนล้านชิ้นและความแพร่หลายเป็นปัจจัยหลักในการออกแบบ เพราะ AMS1117 เป็น LDO ขนาด 3.3 โวลต์ที่น่าเชื่อถือและราคาถูกที่สุด อีกทั้งยังจัดหาได้ง่ายที่สุดจากระบบนิเวศของจีนในปริมาณมาก เลือกใช้สำหรับบอร์ดที่เน้นต้นทุน โมดูล การออกแบบสำหรับงานอดิเรก และผลิตภัณฑ์ที่แรงดันไฟเลี้ยงใช้กระแสเพียงไม่กี่ร้อยมิลลิแอมป์ โดยที่ความเสี่ยงนั้นยอมรับได้เมื่อเทียบกับราคา และเลือกใช้เมื่อแหล่งที่มาได้รับการรับรอง มีการทดสอบล็อตสินค้า และการออกแบบมีการลดทอนประสิทธิภาพ (derate) ของชิ้นส่วนตามความเหมาะสมของสินค้าทั่วไป AMS1117 คือคำตอบสำหรับแรงดันไฟเลี้ยงที่เน้นต้นทุนเป็นอันดับแรก และกฎของการเปรียบเทียบคือการปล่อยให้ความคุ้มค่าครองแรงดันไฟเลี้ยงในจุดที่วิศวกรรมยอมรับความเสี่ยงของสินค้าทั่วไปได้

การเลือก 1117 ยังสะท้อนถึงความรับผิดชอบ เพราะการเลือก AMS1117 คือการเลือกที่จะบริหารจัดการสินค้าทั่วไป (commodity) ผู้ซื้อต้องตรวจสอบแหล่งที่มา ผู้ผลิตที่แท้จริง ล็อตสินค้า และการทดสอบ ส่วนวิศวกรต้องทำการ derate กระแสไฟฟ้า, headroom และความร้อน และการออกแบบต้องมีการทวนสอบชิ้นส่วนบนบอร์ดก่อนการผลิตจริง เรื่องราวของ AMS1117 คือแรงดันไฟเลี้ยงที่แข่งขันด้านราคาโดยมีการตรวจสอบของผู้ซื้อเป็นราคาที่ต้องจ่ายสำหรับของถูก และคู่มือนี้ระบุไว้อย่างชัดเจนว่า: ชิ้นส่วนนี้เป็นตัวเลือกที่ดีเมื่อมีการจัดหาและทดสอบเหมือนกับสินค้าทั่วไปที่มันเป็น และจะเป็นตัวเลือกที่เสี่ยงเมื่อถูกซื้อเพียงเพราะเป็นตัวเลขที่ถูกที่สุดในรายการสินค้า AMS1117 ยังคงรักษาตำแหน่งในตลาดได้เพราะปริมาณความต้องการในตลาดนั้นมีอยู่จริง และนักออกแบบที่ใช้งานมันอย่างตรงไปตรงมาจะได้ราคาที่ต้องการโดยไม่ถูกทำลายด้วยสินค้าเลียนแบบที่ไม่รู้จักที่มา

การออกแบบเรลแรงดัน 3.3 โวลต์ด้วย 1117 LDO

การออกแบบเรลแรงดัน 3.3 โวลต์ด้วย 1117 LDO เป็นตัวอย่างการทำงานที่เปลี่ยนตัวเลขจาก datasheet ให้กลายเป็นแผ่นวงจร และการคำนวณทางคณิตศาสตร์แสดงให้เห็นว่าทำไมตระกูลนี้จึงเป็นที่นิยมและถูกลดสเปกการใช้งานลง พิจารณาเรลแรงดันทั่วไปที่มีอินพุต 5 โวลต์ และเอาต์พุต 3.3 โวลต์ที่ 500 มิลลิแอมป์ การตรวจสอบประสิทธิภาพการส่งผ่านคือค่า dropout: ที่ 500 มิลลิแอมป์ ค่า dropout ของตระกูล 1117 จะอยู่ในระดับโวลต์ ประมาณ 1.1 ถึง 1.2 โวลต์สำหรับอุปกรณ์ที่ดี และค่า headroom คืออินพุตลบด้วยเอาต์พุต ซึ่งอยู่ที่ประมาณ 1.7 โวลต์ ดังนั้นอินพุต 5 โวลต์จึงผ่านเกณฑ์ dropout พร้อมมีระยะเผื่อ และเรลแรงดันสามารถรักษาระดับแรงดันได้ การตรวจสอบทางความร้อนคือขีดจำกัดที่แท้จริง: พลังงานที่สูญเสียไปคือส่วนต่างของอินพุตลบเอาต์พุตคูณด้วยกระแสไฟฟ้า คือ 1.7 โวลต์คูณ 0.5 แอมป์ ได้ประมาณ 0.85 วัตต์ และความต้านทานความร้อนจากจุดรอยต่อถึงบรรยากาศของแพ็คเกจ SOT-223 อยู่ในช่วง 50 ถึง 90 องศาต่อวัตต์ ขึ้นอยู่กับทองแดงบนแผ่นวงจร ทำให้จุดรอยต่ออยู่ที่อุณหภูมิบรรยากาศ 25 องศาบวกกับ 0.85 คูณด้วยค่าความต้านทาน ซึ่งจะเย็นบนทองแดงที่กว้างขวางและเข้าใกล้พิกัด 125 องศาบนแพดขนาดเล็ก การคำนวณนี้คือเหตุผลที่ฉลาก 800 มิลลิแอมป์ และ 1 แอมป์ ถูกลดสเปกมาเหลือความเป็นจริงเพียงไม่กี่ร้อยมิลลิแอมป์บน SOT-223 ที่แรงดันตกคร่อม 1.7 โวลต์ ซึ่งเป็นพฤติกรรมที่ตรงไปตรงมาตามตารางการดูดซับสูงสุดใน datasheet

ตัวอย่างการทำงานเดียวกันนี้ยังแสดงให้เห็นถึงการตัดสินใจเลือกตัวเก็บประจุและการวางเลย์เอาต์ที่ทำให้เรลแรงดันสมบูรณ์ อินพุตต้องการตัวเก็บประจุในระดับ 10 ไมโครฟารัด วางไว้ใกล้กับพินอินพุตเพื่อจัดการกับอิมพีแดนซ์ของแหล่งจ่ายและโหลดชั่วขณะ และเอาต์พุตต้องการตัวเก็บประจุในระดับ 22 ไมโครฟารัดที่มีค่า ESR ต่ำตามที่ datasheet แนะนำ เนื่องจากความเสถียรของ 1117 ขึ้นอยู่กับช่วง ESR ของตัวเก็บประจุเอาต์พุต และตัวเก็บประจุชนิดแทนทาลัมหรืออิเล็กโทรไลต์แบบ ESR ต่ำที่แนะนำจะอยู่ในช่วงนั้น รุ่นที่ปรับค่าได้จะแทนที่เอาต์พุตแบบคงที่ด้วยวงจรแบ่งแรงดันจากตัวต้านทานที่กำหนดเอาต์พุตจากแรงดันอ้างอิง 1.25 โวลต์ และค่าความคลาดเคลื่อนของวงจรแบ่งแรงดันจะรวมเข้ากับค่าความคลาดเคลื่อนของเอาต์พุต การวางเลย์เอาต์ต้องรักษาตัวเก็บประจุอินพุตและเอาต์พุตไว้ที่พิน ลายวงจรจากจุดตรวจจับต้องสั้น และกราวด์ต้องนิ่ง ซึ่งเป็นระเบียบวินัยเดียวกันที่ทั้งรุ่นคงที่และรุ่นปรับค่าได้ต้องการ ตัวอย่างการทำงานนี้คือเส้นทางจาก datasheet ไปสู่เรลแรงดัน และเป็นเส้นทางที่ AMS1117 และ LM1117 ทั้งแบบคงที่และแบบปรับค่าได้ล้วนดำเนินตามบนฟุตพริ้นท์ SOT-223 เดียวกัน

การคำนวณทางความร้อนจาก 5 โวลต์ เป็น 3.3 โวลต์

การคำนวณทางความร้อนสำหรับเรลแรงดัน 5 โวลต์เป็น 3.3 โวลต์ควรค่าแก่การพิจารณาตัวเลข เพราะมันคือตัวเลขที่ตัดสินกระแสไฟฟ้าที่ใช้งานได้จริง ที่โหลด 0.5 แอมป์ การสูญเสียพลังงานคือ 0.85 วัตต์ และที่โหลด 1 แอมป์ คือ 1.7 วัตต์ เนื่องจากทั้งคู่ปรับขนาดตามแรงดันตกคร่อม 1.7 โวลต์เท่ากัน ความต้านทานความร้อนจากจุดรอยต่อถึงบรรยากาศของ SOT-223 คือตัวแปร: บนแพดขนาดเล็กในอากาศนิ่ง มันอาจสูงถึง 80 องศาต่อวัตต์ ซึ่งทำให้การสูญเสียพลังงานที่ 1 แอมป์ มีจุดรอยต่ออยู่ที่ประมาณ 25 บวก 136 องศา ซึ่งเกินพิกัด 125 องศา ในขณะที่การสูญเสียพลังงาน 0.5 แอมป์ที่ความต้านทานเดียวกันจะอยู่ที่ประมาณ 25 บวก 68 คือประมาณ 93 องศา ซึ่งอยู่ในพิกัดแต่มีความร้อนสูง ทองแดงบนแผ่นวงจรที่กว้างขวางซึ่งเชื่อมต่อกับแพดของ SOT-223 สามารถลดความต้านทานลงได้ครึ่งหนึ่ง ดังนั้นอุปกรณ์ 1 แอมป์ตัวเดียวกันจะทำงานที่ประมาณ 60 ถึง 70 องศาบนแผ่นวงจรที่มีทองแดงมาก นี่คือสาเหตุที่กระแสไฟฟ้าที่ใช้งานได้จริงแตกต่างกันอย่างมากตามเลย์เอาต์ การออกแบบควรอ่านตัวเลขตามกระแสไฟฟ้า อุณหภูมิบรรยากาศ และทองแดงของตนเอง มากกว่าที่จะอ่านจากฉลาก และควรรักษาระยะเผื่อตามที่แบบจำลองความร้อนใน datasheet แสดงไว้ การคำนวณนี้คือด้านการทำงานจริงของ "1 แอมป์" ที่ฉลากของ AMS1117 และ LM1117 ระบุไว้ และเป็นตัวเลขที่การออกแบบทางความร้อนนำไปใช้จริง

การวัดค่า Dropout และ Regulation บนโต๊ะทดลอง

การวัดค่า Dropout และ Regulation ของ 1117 บนโต๊ะทดลองเป็นขั้นตอนที่แยกอุปกรณ์คุณภาพดีออกจากอุปกรณ์ที่ด้อยประสิทธิภาพ และเป็นการตรวจสอบที่จำเป็นสำหรับชื่อเสียงของ AMS1117 ให้ตั้งค่าแหล่งจ่ายไฟแบบปรับค่าได้ที่อินพุต ต่อโหลดอิเล็กทรอนิกส์ที่เอาต์พุต และใช้มัลติมิเตอร์วัดคร่อมเอาต์พุต จากนั้นจึงวัดค่า Dropout: ตั้งค่ากระแสโหลด ลดแรงดันอินพุตลงจนกระทั่งเอาต์พุตลดลงตามจำนวนที่กำหนด โดยปกติคือ 100 มิลลิโวลต์ต่ำกว่าค่าปกติ และอ่านค่าอินพุต ณ จุดนั้น ค่า Dropout คือค่าอินพุตลบด้วยค่าเอาต์พุต ให้กวาดกระแสตั้งแต่ไม่กี่มิลลิแอมป์ไปจนถึงค่าที่กำหนดและบันทึกเส้นโค้ง Dropout เพราะ 1117 ที่ดีจะรักษาค่า Dropout ในระดับโวลต์ได้ตลอดช่วง ในขณะที่ของเลียนแบบที่ด้อยคุณภาพจะมีค่าสูงขึ้นเร็วกว่าและประสิทธิภาพตกลงก่อนกำหนด ต่อไปให้วัดค่า Load Regulation โดยคงค่าอินพุตไว้และปรับโหลดจากศูนย์ไปจนถึงค่าที่กำหนดพร้อมบันทึกการเปลี่ยนแปลงของเอาต์พุต และวัดค่า Line Regulation โดยคงค่าโหลดไว้และปรับค่าอินพุต ซึ่งตัวเลขทั้งสองนี้จะระบุว่าอุปกรณ์สามารถรักษาแรงดันไฟเลี้ยงได้ดีเพียงใด การวัดค่าบน LM1117 ของแท้และบน AMS1117 ราคาถูกมักจะบอกเล่าเรื่องราวที่ Datasheet ไม่ได้ระบุไว้ โดยอุปกรณ์ราคาถูกจะมีค่า Dropout ที่สูงกว่าและ Regulation ที่หลวมกว่าเมื่อมีกระแสไหล ซึ่งเป็นความแตกต่างที่การตรวจสอบแหล่งที่มาในคู่มือนี้ต้องการตรวจจับ

การวัดบนโต๊ะทดลองยังช่วยยืนยันแรงดันไฟเลี้ยงที่แน่นอนที่บอร์ดต้องการ เพราะตัวเลขใน Datasheet และความเป็นจริงของบอร์ดอาจแตกต่างกันในส่วนต่างเล็กน้อย ให้ติดตั้งอุปกรณ์ที่เลือกบนบอร์ดที่จะใช้งานจริงและวัดค่าเอาต์พุตที่โหลดและอินพุตในสภาวะที่แย่ที่สุด (Worst-case) ของการออกแบบ วัดการตกลงของแรงดันภายใต้การเปลี่ยนแปลงโหลด วัด Ripple ที่เข้าสู่โหลด และพฤติกรรมที่อุณหภูมิที่ผลิตภัณฑ์ต้องเผชิญ แล้วเปรียบเทียบผลลัพธ์กับข้อกำหนดของแรงดันไฟเลี้ยง การวัดที่จุดปฏิบัติงานจริงคือผู้ตัดสินของการคัดเลือกทั้งหมด เพราะอุปกรณ์ที่ผ่านการอ่าน Datasheet แต่ล้มเหลวในสภาวะที่แย่ที่สุดของบอร์ดคืออุปกรณ์ที่การออกแบบไม่สามารถไว้วางใจได้ และบันทึกการวัดคือหลักฐานที่เอกสารการเปลี่ยนแปลงต้องระบุไว้ ขั้นตอนบนโต๊ะทดลองนี้เหมือนกันทั้งสำหรับรุ่นแรงดันคงที่และรุ่นปรับค่าได้ โดยนำค่าความคลาดเคลื่อนของตัวแบ่งแรงดันมาคำนวณในความแม่นยำของรุ่นปรับค่าได้ด้วย และเป็นขั้นตอนที่เปลี่ยนการเลือกระหว่าง AMS1117 เทียบกับ LM1117 จากเพียงแค่ป้ายชื่อให้เป็นการตัดสินใจที่มาจากการวัดผล การวัดคือการเติมเต็มข้อมูลที่แท้จริงให้กับ Datasheet และเป็นการเติมเต็มที่ความน่าเชื่อถือของแรงดันไฟเลี้ยงต้องพึ่งพา

รูปแบบความล้มเหลวของ 1117 และลักษณะที่ปรากฏ

รูปแบบความล้มเหลวของ 1117 คืออาการที่ระบุไว้เบื้องหลังความระมัดระวังของชุมชน และการจดจำอาการเหล่านี้จะบอกผู้ออกแบบได้ว่าจุดบกพร่องอยู่ที่ใด อย่างแรกและพบบ่อยที่สุดคือ thermal shutdown ซึ่งเกิดขึ้นเมื่อพลังงานที่สูญเสียไป (แรงดันตกคร่อมคูณด้วยกระแส) ผลักดันให้ junction สูงเกินพิกัด และระบบป้องกันความร้อนของอุปกรณ์จะตัดการทำงานของเอาต์พุตเป็นรอบ ทำให้แรงดันในระบบลดลงเป็นจังหวะเปิด-ปิดที่สม่ำเสมอ ซึ่ง oscilloscope จะแสดงให้เห็นเป็นรูปฟันเลื่อย และการแก้ไขคือการลดกระแส ลดแรงดันตกคร่อม หรือปรับปรุงเส้นทางการระบายความร้อนให้ดีขึ้น อย่างที่สองคือการสูญเสียการควบคุม (loss of regulation) ซึ่งเกิดขึ้นเมื่อแรงดันอินพุตลดลงเข้าใกล้แรงดันเอาต์พุตบวกกับ dropout และเอาต์พุตจะลดลงตามอินพุต ดังนั้นระบบ 3.3-volt ที่ควรจะคงที่กลับอ่านค่าได้ต่ำกว่าปกติและมี ripple ตามแหล่งจ่าย และการแก้ไขคือการเพิ่ม headroom หรือใช้ LDO ที่มี dropout ต่ำกว่า อย่างที่สามคือการแกว่ง (oscillation) ซึ่งเกิดขึ้นเมื่อ ESR ของตัวเก็บประจุเอาต์พุตอยู่นอกช่วงความเสถียรหรือการเดินสายยาวเกินไป และเอาต์พุตจะแสดง ripple ความถี่สูงหรือการส่ายความถี่ต่ำที่ scope ตรวจพบ และการแก้ไขคือการใช้ตัวเก็บประจุที่ถูกต้องและลายวงจรที่สั้น อย่างที่สี่คือการตกของแรงดันภายใต้ load step ซึ่งเกิดขึ้นเมื่อกระแสเข้าใกล้ขีดจำกัดจริงของอุปกรณ์และ dropout กินส่วนต่างของแรงดันไป และแรงดันระบบจะวูบลงเมื่อมีการดึงกระแสและฟื้นตัวช้า และการแก้ไขคือการ derating และการเผื่อ margin แต่ละรูปแบบมีลักษณะเฉพาะและการแก้ไข และลักษณะเฉพาะนั้นคือสิ่งที่การวัดบนโต๊ะทดสอบอ่านค่าได้

รูปแบบความล้มเหลวยังเชื่อมโยงกับชื่อเสียงของ AMS1117 เนื่องจากหน่วยราคาถูกมักล้มเหลวในโหมดความร้อนและโหมด dropout บ่อยกว่าอุปกรณ์ที่ได้มาตรฐาน และรายงานในชุมชนก็คืออาการเดียวกันกับที่คู่มือนี้ระบุไว้ โมดูลที่เสียภายใต้โหลด เอาต์พุตที่คลาดเคลื่อน และอุปกรณ์ที่ไม่สามารถจ่ายไฟได้ตามฉลาก คือการทำงานของโหมดความร้อนและโหมด dropout และสาเหตุทั่วไปคือแหล่งที่มาที่เน้นราคาและการออกแบบที่หมิ่นเหม่มากกว่าตัวตระกูลอุปกรณ์เอง เพราะ AMS1117 ของแท้ที่ใช้งานภายใต้การ derating จริงจะทำงานได้ตามคุณสมบัติของมัน การตอบสนองของวิศวกรคือการ derating การตรวจสอบล็อตสินค้า และการรักษา headroom ส่วนการตอบสนองของผู้ซื้อคือการจัดหาอุปกรณ์จากแหล่งที่สามารถระบุผู้ผลิตที่แท้จริงได้ ซึ่งเป็นวินัยที่ส่วนการอภิปรายได้วางไว้ รูปแบบความล้มเหลวคือด้านการวินิจฉัยของการเปรียบเทียบ AMS1117 เทียบกับ LM1117 และการอ่านค่าเหล่านี้จะช่วยป้องกันไม่ให้ระบบจ่ายไฟเสียอย่างเงียบๆ ในหน้างาน ซึ่งเป็นคุณค่าในทางปฏิบัติของส่วนการวินิจฉัยในคู่มือนี้

ตัวเก็บประจุอินพุตและเอาต์พุต: การกำหนดขนาดเพื่อความเสถียร

การกำหนดขนาดตัวเก็บประจุสำหรับ 1117 คือรายละเอียดเล็กๆ ที่ datasheet ระบุไว้แต่หน้างานมักจะลืม และมันเป็นตัวตัดสินความเสถียรของแรงดันไฟ การที่ 1117 จะรักษาเอาต์พุตให้คงที่ได้นั้นขึ้นอยู่กับ ESR ของตัวเก็บประจุเอาต์พุต เนื่องจากวงจรชดเชยภายในสมมติว่าตัวเก็บประจุอยู่ในช่วง ESR ที่กำหนด และตัวเก็บประจุเอาต์พุตที่ datasheet แนะนำ ซึ่งเป็นชนิด tantalum แบบ low-ESR หรือ electrolytic แบบ low-ESR ในระดับ 10 ถึง 22 ไมโครฟารัด จะทำให้ ESR ตกอยู่ในช่วงดังกล่าว ในขณะที่ตัวเก็บประจุที่มี ESR ต่ำเกินไปหรือสูงเกินไปสามารถผลักดันให้อุปกรณ์เข้าสู่การแกว่ง (oscillation) ตามที่ส่วนของโหมดความล้มเหลวได้อธิบายไว้ ตัวเก็บประจุเอาต์พุตแบบ ceramic สมัยใหม่คือจุดเปลี่ยนสำคัญ เพราะ ESR ของมันต่ำกว่าช่วงมาตรฐานเดิมมาก และวงจรชดเชยรุ่นเก่าของ 1117 อาจไม่รองรับ แม้ว่าอุปกรณ์รุ่นใหม่ๆ และชิ้นส่วนที่ทำเลียนแบบหลายตัวจะสามารถทนต่อ ceramic ได้ ดังนั้นผู้ออกแบบจึงต้องอ่านข้อความระบุความเสถียรใน datasheet เฉพาะรุ่นก่อนที่จะเลือกตัวเก็บประจุเอาต์พุต ตัวเก็บประจุอินพุตเป็นตัวเลือกที่ง่ายกว่า โดยใช้ electrolytic ขนาด 10 ไมโครฟารัด วางไว้ใกล้กับพินอินพุตเพื่อรักษา source impedance และจัดการกับ transients และการเพิ่มตัวเก็บประจุอินพุตแบบ ceramic จะช่วยในการ bypass ความถี่สูง การพิจารณาตัวเก็บประจุคือครึ่งหนึ่งของความเสถียรของแรงดันไฟ และเป็นส่วนที่ทั้งการวางเลย์เอาต์และรายการวัสดุ (bill of materials) ต้องรองรับร่วมกัน

การกำหนดขนาดตัวเก็บประจุยังต้องพิจารณาถึงการลดทอนประสิทธิภาพ (derating) ที่มากับชิ้นส่วน ceramic ด้วย เพราะค่าที่ระบุบนฉลากไม่ใช่ค่าจริงที่เกิดขึ้นที่บัส ตัวเก็บประจุ ceramic ชนิด X5R ขนาด 22 ไมโครฟารัด ที่แรงดัน 3.3 โวลต์ และ DC bias ของแรงดันไฟ จะจ่ายค่าความจุเพียงเศษเสี้ยวของค่าที่กำหนด บางครั้งอาจเหลือเพียงครึ่งเดียวหรือน้อยกว่านั้น เนื่องจากความจุของ ceramic จะลดลงเมื่อแรงดันไฟฟ้าที่ใช้สูงขึ้น ดังนั้นค่าที่มีผลจริงที่แรงดันไฟคือสิ่งที่ส่งผลต่อความเสถียร ไม่ใช่ค่าบนฉลาก ผู้ออกแบบต้องอ่านกราฟ DC-bias ของตัวเก็บประจุจาก datasheet ของมันเอง เพื่อกำหนดขนาด ceramic ตามค่าที่มีผลจริง หรือเลือกใช้ tantalum ที่ค่าความจุยังคงใกล้เคียงกับฉลาก พินปรับค่า (adjust pin) ของรุ่นที่ปรับค่าได้ยังต้องการตัวเก็บประจุ bypass ขนาดเล็กตามที่ datasheet แนะนำ เพื่อรักษาแรงดันอ้างอิงให้เงียบสงบ ตัวเก็บประจุ tantalum รักษาค่าความจุและช่วง ESR ของมันไว้ได้โดยแลกกับราคาที่สูงกว่าและประวัติการขาดแคลนสินค้า ในขณะที่ ceramic มีราคาถูกกว่าและหาได้ง่ายกว่าแต่ให้ค่าที่ถูกลดทอนลงและมี ESR ต่ำซึ่งความเสถียรของอุปกรณ์ต้องรองรับให้ได้ ดังนั้นการเลือกระหว่างทั้งสองอย่างจึงเป็นการแลกเปลี่ยนระหว่างราคาและความเสถียรที่ datasheet เฉพาะรุ่นจะเป็นตัวตัดสิน การพิจารณาตัวเก็บประจุและการลดทอนประสิทธิภาพจะทำให้การออกแบบแรงดันไฟสมบูรณ์ และเป็นรายละเอียดที่ทำให้ 1117 ทำงานได้อย่างราบรื่นบนบอร์ด ซึ่งเป็นบทสรุปในทางปฏิบัติของตัวอย่างที่นำเสนอในคู่มือนี้

คำถามเกี่ยวกับ LDO สมัยใหม่และทางเลือกอื่น ๆ

การเปรียบเทียบ AMS1117 กับ LM1117 ยังเป็นคำถามเกี่ยวกับตำแหน่งของตระกูลนี้ในปัจจุบัน เนื่องจาก LDO สมัยใหม่ได้ก้าวข้ามขีดจำกัดของ 1117 ไปแล้ว และกระทู้ในชุมชนที่แนะนำว่า "เลิกใช้ 1117 ในการออกแบบใหม่" ก็ชี้ไปที่จุดนั้น LDO สมัยใหม่มีค่าแรงดันตกคร่อมเพียงไม่กี่ร้อยมิลลิโวลต์ที่กระแสพิกัด ในขณะที่ตระกูล 1117 มีแรงดันตกคร่อมในระดับโวลต์ที่ช่วงปลายด้านสูง และอุปกรณ์สมัยใหม่ยังให้ค่า quiescent current ที่ต่ำกว่า มีความเสถียรที่ดีกว่า และพฤติกรรมทางความร้อนที่ดีกว่าซึ่งได้มาจากกระบวนการผลิตที่ใหม่กว่า การออกแบบที่รันแรงดัน 3.3-volt จากบัส 5-volt ที่มีพื้นที่ว่างจำกัดควรพิจารณา LDO สมัยใหม่แทนที่จะเป็น 1117 และการออกแบบที่ต้องการกระแสขณะไม่ใช้งานต่ำสำหรับแบตเตอรี่ควรพิจารณาอุปกรณ์ที่มี quiescent-current ต่ำสมัยใหม่ ตระกูล 1117 ยังคงเป็นตัวเลือกที่เหมาะสมสำหรับบอร์ดและรางจ่ายไฟที่ใช้งานอยู่แล้ว และหมายเหตุที่ตรงไปตรงมาของคู่มือนี้คือ การออกแบบใหม่ควรตรวจสอบ LDO สมัยใหม่ก่อนที่จะเลือกใช้ 1117 เป็นค่าเริ่มต้น เพราะตระกูลที่เคยครองรางจ่ายไฟ 3.3-volt ของโลกนั้นไม่ใช่มาตรฐานสำหรับ low-drop หรือ low-current อีกต่อไป

มุมมองทางเลือกยังครอบคลุมถึงการทดแทนและการจัดหา เนื่องจากทั้ง LDO สมัยใหม่และอุปกรณ์ที่ใช้พินร่วมกันได้กับ 1117 ต่างก็อยู่ในระบบซัพพลาย บอร์ดที่ต้องรักษาฟุตพริ้นท์ SOT-223 เอาไว้สามารถจัดหา LM1117, AMS1117 จากแหล่งที่ได้รับการรับรอง หรืออุปกรณ์ตระกูล 1117 ภายในประเทศ และบอร์ดที่สามารถเปลี่ยนฟุตพริ้นท์ได้ควรพิจารณา LDO สมัยใหม่ที่ตอบโจทย์รางจ่ายไฟ 3.3-volt ได้ดีกว่า ดังนั้นการเปรียบเทียบจึงจบลงด้วยวิธีการเดียวกับที่ซีรีส์นี้ใช้มาตลอด: เลือกตามความต้องการของรางจ่ายไฟ ตรวจสอบอุปกรณ์และแหล่งที่มา และรักษาความสามารถในการทดแทนเอาไว้ เพราะราคา คุณภาพ และเรื่องราวของซัพพลายของ LDO ล้วนอยู่ควบคู่ไปกับ datasheet ผู้ออกแบบที่อ่านการเปรียบเทียบ AMS1117 กับ LM1117 ในลักษณะนี้จะเลือกอุปกรณ์ที่เหมาะสมกับรางจ่ายไฟ งบประมาณ และแหล่งที่มาที่ได้รับการตรวจสอบ และตัวเลือกนั้นคือคำตอบที่ใช้งานได้จริงซึ่งทั้ง schematic และบอร์ดต่างยอมรับได้