7805 ile AMS1117 Farkı: Lineer Regülatör Seçimi

7805 ile AMS1117 arasındaki temel fark dropout voltajıdır: L7805CV çıkışını 5 V’ta tutabilmek için girişte yaklaşık 2 V fazlasına, yani 7 V’a ihtiyaç duyar; AMS1117-3.3 için bu pay 1 A’de en fazla 1,4 V’tur, LP2985 gibi küçük bir LDO’da ise 150 mA’de 0,35 V’u geçmez. Doğru lineer regülatörü üç soru belirler: giriş ile çıkış arasında kaç volt var, yük kaç amper çekiyor ve aradaki fark ısı olarak nereye gidecek. Bu rehber üç parçayı datasheet değerleriyle karşılaştırır ve seçimi hesapla yapmanın yolunu gösterir.

Lineer regülatör ve LDO nedir?

Lineer regülatör, giriş voltajının fazlasını üzerindeki geçiş transistöründe düşürerek çıkışı sabit tutan voltaj regülatörüdür. Yük akımının tamamı bu transistörden geçer; giriş ile çıkış arasındaki fark, akımla çarpılarak ısıya dönüşür. Devre basittir, bobin gerektirmez ve çıkışında anahtarlama gürültüsü yoktur. Karşılığında verim kabaca çıkış voltajının giriş voltajına oranı kadardır.

Dropout voltajı, regülatörün çıkışı hâlâ regüle edebildiği en küçük giriş-çıkış farkıdır. Giriş bu sınırın altına inerse çıkış da girişle birlikte düşmeye başlar. LDO (low dropout) ise bu farkı küçük tutacak şekilde tasarlanmış lineer regülatörlere verilen addır. Bu yazıdaki üç parça aynı ailenin üç ayrı kuşağını temsil eder:

• L7805CV: TO-220 kılıfta klasik 5 V sabit regülatör. Dropout 1 A’de tipik 2 V.
• AMS1117-3.3: SOT-223 kılıfta 3,3 V, 1 A sınıfı düşük dropout regülatör. Dropout 1 A’de tipik 1,3 V.
• LP2985A-33DBVR: SOT-23-5 kılıfta 3,3 V, 150 mA, düşük gürültülü ve kapatma (ON/OFF) girişli LDO. Dropout 150 mA’de en fazla 0,35 V.

7805, AMS1117 ve LP2985 karşılaştırma tablosu

Aşağıdaki değerler üreticilerin datasheet’lerinden alınmıştır (STMicroelectronics L78, Slkor AMS1117, Texas Instruments LP2985). Aksi yazılmadıkça 25 °C içindir.

İki not: LP2985 datasheet’i parçanın eski ve yeni üretim sürümlerini ayrı ayrı verir; tablodaki dropout ve akım değerleri her iki sürümün de sağladığı sınırlardır. LP2985’in dropout sınırı −40 ile 125 °C aralığının tamamında 150 mA için 0,575 V’a kadar çıkar, hesabı bu değerle yapmak güvenlidir.

Dropout voltajı: giriş en az kaç volt olmalı?

En düşük giriş voltajı, çıkış voltajına dropout eklenerek bulunur. Kaynağınızın en kötü andaki voltajı (pilin boşalmış hâli, adaptörün yük altındaki değeri, doğrultucudan sonraki dalgalanmanın dip noktası) bu sınırın üstünde kalmalıdır.

• L7805CV: 5 V + 2 V = 7 V. Datasheet, 0–125 °C aralığında 4,75–5,25 V’luk çıkış toleransını 7 V ile 18 V arasındaki giriş için verir. 9 V ya da 12 V adaptör uygundur; 6 V’luk bir kaynakla 5 V garanti edilemez.
• AMS1117-3.3: 3,3 V + 1,4 V = 4,7 V. 5 V’luk bir hattan 3,3 V üretmek için yeterli pay vardır. Tam dolu hâli 4,2 V olan tek hücreli bir Li-ion pil ise bu sınırın altında kalır.
• LP2985 (3,3 V): 150 mA’de 25 °C için 3,3 V + 0,35 V = 3,65 V, tüm sıcaklık aralığı için 3,3 V + 0,575 V = 3,875 V. Yük 50 mA ise dropout sınırı tüm sıcaklık aralığında 0,225 V’tur ve giriş 3,525 V’a kadar inebilir. Datasheet bu parçada dropout’u çıkışın 100 mV düştüğü nokta olarak tanımlar; çıkışın tam 3,3 V’ta kalması için bu değerlerin üzerine biraz pay bırakın.

Isı hesabı: asıl sınırı çoğu zaman güç belirler

Lineer regülatörde harcanan güç şu formülle bulunur:

P = (Vgiriş − Vçıkış) × Iyük + Vgiriş × Iq

İkinci terim regülatörün kendi akımının payıdır ve çoğu durumda küçüktür. Jonksiyon sıcaklığı ise TJ = Tortam + P × RthJA ile hesaplanır ve üç parçada da 125 °C’yi geçmemelidir. Tablodaki akım değerlerine ancak bu koşul sağlanırsa ulaşılır.

Örnek 1: L7805CV ile 12 V’tan 5 V

Soğutucusuz TO-220 kılıfın ısıl direnci 50 °C/W’tır. 25 °C ortamda izin verilen güç (125 − 25) / 50 = 2 W olur. 12 V girişte regülatörün üzerinde 7 V düşer; bu da soğutucusuz yaklaşık 2 / 7 ≈ 0,29 A demektir. Giriş 9 V olsaydı fark 4 V’a inerdi ve aynı kılıf 0,5 A’e izin verirdi. Regülatörün kendi akımı (en fazla 8 mA) hesaba katılırsa bu değerler biraz düşer: 12 V girişte yaklaşık 0,27 A.

12 V’tan 1 A çekilecekse güç 7 W’tır. 40 °C ortam için toplam ısıl direnç (125 − 40) / 7 ≈ 12,1 °C/W’ı geçmemelidir. Kılıfın jonksiyon-gövde direnci 5 °C/W olduğuna göre soğutucu ve montaj arayüzü için yaklaşık 7 °C/W kalır. Bu büyüklükte bir soğutucu kartta ciddi yer tutar; böyle bir farkta anahtarlamalı regülatör düşünmek gerekir.

Örnek 2: AMS1117-3.3 ile 5 V’tan 3,3 V

Fark 1,7 V’tur. 300 mA yükte güç 1,7 × 0,3 = 0,51 W, SOT-223 için 150 °C/W ısıl dirençle sıcaklık artışı yaklaşık 77 °C olur; 25 °C ortamda jonksiyon 102 °C’ye çıkar. Datasheet SOT-223 için en fazla 600 mW güç verir (25 °C ortamda); bu da 5 V girişte yaklaşık 0,35 A’e karşılık gelir. Aynı parçayı 12 V’tan beslerseniz fark 8,7 V olur ve 600 mW sınırı yalnızca 69 mA’e izin verir. Kısacası “1 A” değeri parçanın verebileceği en yüksek akımdır; sürekli çekilebilecek akımı kılıfın atabildiği ısı belirler.

Örnek 3: LP2985 ile pilden 3,3 V

SOT-23-5 kılıfta ısıl direnç 205 °C/W alınırsa 25 °C ortamda izin verilen güç yaklaşık 0,49 W’tır. 5 V’tan 150 mA çekildiğinde güç 0,255 W, sıcaklık artışı 52 °C’dir ve sorun çıkmaz. Girişi 12 V’a çıkarırsanız aynı akım 1,3 W eder; bu kılıf için fazladır ve akım yaklaşık 56 mA ile sınırlı kalır.

Tipik uygulama devreleri ve pin bağlantıları

• L7805CV (TO-220): Yazılı yüz size dönük ve bacaklar aşağıdayken soldan sağa giriş, GND, çıkış. Metal sırt GND’ye bağlıdır. Girişteki 0,33 µF, regülatör filtre kondansatöründen uzaktaysa gereklidir; çıkıştaki 0,1 µF kararlılık için şart değildir ama ani yük değişimlerindeki tepkiyi iyileştirir.
• AMS1117-3.3 (SOT-223): Pin 1 GND, pin 2 VOUT, pin 3 VIN. Datasheet gövdenin elektriksel olarak çıkışa bağlı olduğunu belirtir; bu yüzden büyük lehim alanını GND bakırına değil VOUT bakırına bağlayın. Çıkışta en az 10 µF tantal kondansatör istenir, girişte de 10 µF önerilir.
• LP2985 (SOT-23-5): Pin 1 VIN, pin 2 GND, pin 3 ON/OFF, pin 4 BYPASS, pin 5 VOUT. ON/OFF yüksek seviyedeyken regülatör çalışır; kullanılmayacaksa VIN’e bağlanır. BYPASS ile GND arasına konan 10 nF, referans gürültüsünü azaltır; datasheet bu kondansatörle 30 µV_RMS çıkış gürültüsü verir.

Hangi durumda hangisini seçmeli?

Pilli cihazlarda regülatörün kendi akımı da hesaba girer. 2000 mAh’lik bir pil, yük hiç akım çekmese bile L7805CV’nin 8 mA’lik akımıyla yaklaşık 250 saatte, AMS1117’nin tipik 3 mA’iyle yaklaşık 670 saatte boşalır. LP2985’in en fazla 95 µA’lik akımıyla aynı hesap 21.000 saati geçer; bu noktada süreyi pilin kendi kendine boşalması belirler.

Sık yapılan hatalar

• Dropout’u hesaba katmamak. 7805’i 6 V’luk kaynakla ya da AMS1117-3.3’ü tek hücreli Li-ion pille beslemek, çıkışın nominal değerin altında kalmasına yol açar.
• Akım değerini sürekli akım sanmak. 1 A ya da 1,5 A, parçanın verebileceği en yüksek çıkış akımıdır. Sürekli akımı güç hesabı belirler.
• Çıkış kondansatörünü atlamak ya da küçültmek. AMS1117 ve LP2985 kararlı çalışmak için çıkış kondansatörüne ihtiyaç duyar; datasheet’teki en az değerin altına inmeyin.
• SOT-223 gövdesini GND’ye lehimlemek. AMS1117’de gövde çıkışa bağlıdır; GND bakırına lehimlenirse çıkış kısa devre olur.
• Yüksek girişle küçük kılıf kullanmak. 12 V’tan 3,3 V’a SOT-223 ya da SOT-23-5 kılıfla inmek, onlarca miliamperin üzerinde izin verilen jonksiyon sıcaklığını aşar ve sonunda termal korumayı devreye sokar.
• LP2985’te ON/OFF pinini boşta bırakmak. Kullanılmıyorsa VIN’e bağlanmalıdır.

Sık sorulan sorular

7805 ile 3,3 V elde edilir mi?

Hayır. L7805CV sabit 5 V çıkışlıdır. L78 serisinin çıkış voltajları 5, 6, 8, 8,5, 9, 12, 15, 18 ve 24 V’tur; 3,3 V için AMS1117-3.3 ya da LP2985 gibi 3,3 V çıkışlı bir regülatör kullanılır.

7805’e soğutucu takmak şart mı?

Harcanan güç 2 W’ı geçiyorsa evet. Soğutucusuz TO-220 kılıfın ısıl direnci 50 °C/W’tır; 25 °C ortamda bu 2 W’a karşılık gelir. 12 V girişte sınır yaklaşık 0,29 A, 9 V girişte 0,5 A’dir. Ortam sıcaklığı yükseldikçe bu değerler düşer.

AMS1117-3.3, 5 V’tan kaç amper verebilir?

Datasheet’teki 600 mW’lık SOT-223 güç sınırıyla (25 °C ortamda) yaklaşık 0,35 A. Regülatörün üzerinde 1,7 V düştüğü için 0,35 A’de 0,6 W ısı oluşur. Daha fazlası için kartın bakır alanıyla soğutmayı iyileştirmek ya da anahtarlamalı regülatöre geçmek gerekir.

AMS1117 bir LDO mudur, 7805’ten farkı ne?

AMS1117 düşük dropout’lu bir lineer regülatördür: 1 A’de tipik 1,3 V. L7805CV’de aynı değer tipik 2 V’tur. LP2985 gibi daha yeni LDO’larda dropout 150 mA’de en fazla 0,35 V’tur. Üçü de lineerdir ve giriş-çıkış farkını ısıya çevirir.

Lineer regülatör yerine ne zaman anahtarlamalı regülatör seçilir?

Lineer regülatörün verimi yaklaşık çıkış voltajının girişe oranıdır: 12 V’tan 5 V’ta %42, 5 V’tan 3,3 V’ta %66. Fark büyüdükçe ve akım arttıkça ısı da büyür. Hesapladığınız güç kılıfın atabileceğinden fazlaysa ya da pil ömrü önemliyse anahtarlamalı (DC-DC) regülatör daha doğru seçimdir.

Sonuç

Lineer regülatör seçimi iki hesapla biter: giriş voltajınız çıkış artı dropout değerinin üstünde mi, ve (V_giriş − V_çıkış) × I gücünü seçtiğiniz kılıf 125 °C’yi aşmadan atabiliyor mu. 9–12 V’tan 5 V için L7805CV, 5 V’tan 3,3 V için AMS1117-3.3, pilden düşük akımlı 3,3 V için LP2985 bu iki hesabı rahatça geçer. Farklı voltaj ve akım değerleri için lineer voltaj regülatörleri kategorisindeki parçaları aynı iki hesapla değerlendirebilirsiniz. 5 V hattının besleyeceği örnek bir devre için 555 entegresi ile astable devre yazısına bakabilirsiniz.

Kaynaklar

• L78 serisi datasheet (STMicroelectronics, DS0422 Rev 36)
• AMS1117 datasheet (Slkor)
• LP2985, LP2985A datasheet (Texas Instruments, SLVS522S)