Arduino Uno R3: Напряжение питания от 5 до 5 В

24

Я бы хотел использовать батарею Arduino Uno R3 для регистрации данных. Я хочу подключить его к источнику питания с регулируемой перезаряжаемой аккумуляторной батареей 5 В при питании pin 5V.

Я не хочу поставлять его с напряжением 5 В на PowerJack или Vinпотому, что в этом нет необходимости, это приведет к снижению напряжения при питании с напряжением 5 В Vinи ненужному рассеянию мощности U1.

Давайте посмотрим на схему: http://arduino.cc/en/uploads/Main/Arduino_Uno_Rev3-schematic.pdf

Я отредактировал его, взгляните на зеленые области и синие дорожки (сначала игнорируйте желтую область):
введите описание изображения здесь

Боюсь, что только его подача pin 5Vможет разрушить линейный регулятор, U1который регулирует напряжение> 5 В + Vinдо 5 В.

Вопрос

  • Допустимо ли и безопасно ли устанавливать регулируемые 5 В + на pin 5V?
  • Должен ли я дополнительно сократить его до Vin?

К сожалению , нет никакой внутренней схематичное для U1(NCP1117ST50T3G) в техническом описании .

Для интереса

Посмотрите на желтую область: я не прав или защитный диод перевернут? Разве это не должно иметь катод в USBVcc?

Изменить 1:

Поскольку в трех ответах говорится, что это был бы самый безопасный способ снабдить Arduino регулируемым напряжением 5 В через USB, позвольте мне немного уточнить свой вопрос: я хотел бы вписать установку в небольшой корпус, поэтому я хочу избегать подключения USB-кабель, если это возможно.

За исключением случаев тестирования, когда это может произойти случайно, не представляется возможным, чтобы Vin/ VccUSBи Vcc 5Vбыли доступны одновременно.

arduino power-supply power voltage-regulator ldo примерочных всеобъемлющая наконец
источник
Я планирую сделать то же самое, поэтому я спрашиваю: в конце концов, вы использовали контакт 5V или USBVCC, или что-то еще?
heltonbiker
Я столкнулся с ситуацией, когда моя схема работает с использованием внешнего источника питания, но перестает корректно работать с подключенным USB. Чтобы разрешить USB-соединение и по-прежнему иметь надлежащее поведение, я использовал горячий воздух, чтобы снять предохранитель с Uno. Это золотая вещь рядом с портом USB и с надписью 501H.
Крис К

Ответы:

11

Вот менее формальный способ взглянуть на это: подача питания непосредственно на вывод + 5 В - это (почти) именно то, что происходит, когда Uno питается от USB. Так как USB-питание в порядке, то и у вас все должно быть в порядке.

Внешнее регулируемое напряжение + 5 В также может подаваться в сеть USBVCC, например, с помощью кабеля USB-B.

Что касается второго вопроса, вы не должны подключаться к V_in. Выход NCP1117 может затем стать альтернативным, конкурирующим источником питания, и этого лучше избегать.

DimKo
источник
1
«Подача питания непосредственно на вывод + 5 В - это (почти) именно то, что происходит, когда Uno питается от USB» - вы правы. Спасибо, что открыла мне глаза. :)
try-catch-finally
После сравнения ответов я думаю, что ваш ответ лучше всего соответствует моему вопросу, поэтому я принял ваш ответ. (Но я должен сказать, что «по замыслу» в вашем ответе следует подчеркнуть - мой компьютер поставляет только 4,85 В;)
try-catch-finally
Спасибо :) Спецификация USB определяет допустимое напряжение как 5 В +/- 5%, поэтому каждое USB-устройство должно выдерживать любое напряжение от 4,75 до 5,25 В. В качестве альтернативы, источник питания, который выводит регулируемое напряжение в этом диапазоне, может использоваться для питания устройства USB (при условии, что оно может подавать достаточный ток).
DimKo
14

Официальная позиция по подаче питания непосредственно к 5V штифту на Arduino Uno, таким образом:

5V. Этот вывод выводит регулируемое напряжение 5 В от регулятора на плате. Плата может питаться от разъема питания постоянного тока (7–12 В), разъема USB (5 В) или VIN-контакта платы (7–12 В). Подача напряжения через контакты 5 В или 3,3 В обходит регулятор и может повредить вашу плату. Мы не советуем это.

Тем не менее, подача регулируемых 5 Вольт на разъем VUSB (не разделенный как штырь, AFAIK) должна быть подходящим способом: это то, как плата обычно получает питание при работе от кабеля USB, поэтому очевидно, что падение напряжения приемлемо.

Кроме того, единственное падение напряжения на линии + 5 В при получении питания от VUSB - это падение сопротивления МОП-транзистора FDN340P от 70 до 110 мОм. Для типичных операций, которые не включают в себя возбуждение высоких токов от Uno, требование тока в 100 мА приведет к падению напряжения на 11 мВ , по грубой оценке.

Для простого способа питания VUSB просто освободите кабель USB, отсоединив его, и подайте 5 Вольт на VUSB и контакты заземления.

Аниндо Гош
источник
Спасибо за цитату, я, должно быть, пропустил это, потому что я искал это и на этой странице. Фраза "через 5 В или 3,3 В", однако, вводит в заблуждение. Обход может действительно повредить U2, но, как вы, DimKo и Passerby, говорите, что обход Arduino с питанием от USB - это 5В через T1.
try-catch-finally
Смотрите также мой Edit 1, я бы хотел избежать подключения USB-кабеля. Я думаю, что буду питать Arduino через 5V pin(на свой страх и риск;).
try-catch-finally
+1 за «Для простого способа питания VUSB просто освободите USB-кабель, отсоединив его, и подайте 5 Вольт на VUSB и контакты заземления». Отличная идея.
Анонимный Пингвин
Не уверен, к чему относится эта сеть "VUSB". Я предполагаю, что вы имеете в виду либо контакт 1 разъема USB (я вижу, что это "XUSB" в UNO), либо сеть "USBVCC"?
gwideman
@gwideman Да, USBVCC упоминается как VUSB на многих схемах Arduino, и у этого проводника на моей плате также есть наклейка с VUSB.
Аниндо Гош
10

Официально не рекомендуется

Arduino (компания) не рекомендует прямую подачу 5 вольт, потому что:

  1. Целевая аудитория не всегда понимает, как устроена схема, и, как новички / нетехники, может вызвать что-то плохое, например, подключить нерегулируемые 5 вольт к 5Vлинии и поднять трубку , вызывая вызовы / возвраты обслуживания клиентов. / ремонт / прочее.
  2. Непосредственная подача 5 вольт обходит метод автоматического определения / защиты по напряжению.

Как работает USB / внешний источник питания Arduino

Подача 5 вольт напрямую - это просто. USB-питание практически делает это, как и протокол / заголовок ICSP. USB имеет плавкий предохранитель PTC на 500 мА и мосфет с каналом p-типа, которые сами по себе не обеспечивают никакой защиты. Но есть также LMV358 с надписью U5A, над этим mosfet. Это (половина) операционный усилитель, используемый в качестве компаратора. Если VINобнаружено и выше 3,3 вольт, операционный усилитель понижает линию, отключая mosfet, отключая его USBVCCот 5Vлинии. Это делает так, что вы можете использовать VINи USBVCCв то же время без проблем. В противном случае у вас будет два источника питания, конкурирующих на одной шине (USB и регулятор на 5 вольт).

У мосфета есть корпус диода

Это часть конструкции Mosfet, внутренняя и функционирующая как защита от обратного напряжения, предотвращающая 5Vобратный поток силовой шины кUSBVCC . Он отключен, когда Mosfet включен, и смещен, когда выключен.

Предупреждения

  1. НЕ ПОДКЛЮЧАЙТЕ USB И ВАШЕ 5В В ТО ЖЕ ВРЕМЯ!
    Ввод регулируемых 5 вольт на 5Vвыводе, вы пропустите полезный механизм выбора источника питания. Вы также можете легко подключить 5 В к разъему USB или между разъемом USB и предохранителем USB PTC, но это приведет к ограничению в 500 мА. Если вам нужно больше тока, вы можете обойти предохранитель, но не Mosfet.
  2. DO NOT SHORT 5Vк VIN!
    5-вольтовый регулятор в любом случае будет просто шикарным, пока VINне используется.
проезжий
источник
Относительно заголовков ICSP (и ISP): Пин, который подключен к сети + 5 В, является ISP VTG, который предназначен для целевого устройства (в данном случае Arduino) для подачи питания программисту, что позволяет программисту приспосабливаться к + 5 В или +3,3 цели. Он не предназначен в качестве входа для 5 В, поэтому он не является доказательством в пользу подключения источника питания 5 В к сети + 5 В. (Хотя не сильно против.)
gwideman
1
«Если обнаружен VIN и выше, чем 3,3 В, операционный усилитель ведет линию на низком уровне»: на самом деле между VIN и CMP входом U5A есть делитель напряжения, что означает, что VIN должен быть выше 6,6 В, чтобы отключить USBVCC в качестве входа. , Кроме того, поскольку между входным разъемом питания PWRIN и VIN имеется диод (добавьте, скажем, падение напряжения 0,6 В) и падение напряжения NCP1117 составляет от 1 до 1,2 В, это означает, что для отключения USBVCC внешний источник питания должен быть выше 7,2 В, даже если без USBVCC внешнее питание может обеспечивать надежное питание до 6,6–6,8 В
gwideman
Но я согласен с тем, что подключение источника питания 5 В к экрану Arduino + 5 В будет работать, но, как подчеркивает Passerby, пользователь должен быть уверен, что не следует подключать этот источник питания и USB одновременно. Возможным результатом их соединения может быть повреждение USB-хоста, внешнего источника или, предпочтительно, перегорание предохранителя F1.
gwideman
@Passerby Вы отвечаете на хорошем языке, что происходит. Однако я не совсем понимаю, что вы хотели бы сказать с помощью «Диод на mosfet, это Диод для тела». Мое лучшее предположение примерно такое: хотя Mosfet содержит диод, который обычно защищает токи от перетекания в направлении USB-хоста, этот внутренний диод (защита) отключается, как только на Arduino подается напряжение «USBVCC».
Pro Backup
@ProBackup Диод в MOSFET всегда присутствует и никогда не отключается как таковой. Однако, когда полевой МОП-транзистор находится во включенном состоянии, путь сток-исток имеет такое низкое сопротивление, что параллельный диод не имеет значения. (Таким образом, диод имеет значение только тогда, когда МОП-транзистор выключен, и в этом случае допускает ток только в направлении от USBVCC до + 5 В.)
gwideman
4

Я думаю, что вы должны быть в порядке.

Из таблицы NCP1117 , стр. 10:

введите описание изображения здесь

Судя по звуку таблицы данных, регулятор имеет внутренние защитные диоды, которые должны легко справляться с емкостной нагрузкой, присутствующей на ней VIN(судя по всему (и вверните вас, сетевые метки и схемы без поиска), общая емкость VINравна 47 мкФ).

Таким образом, даже если все конденсаторы на плате полностью разряжены, единственным током, который протекает через защитные диоды регулятора, является ток, необходимый для зарядки этого конденсатора 47 мкФ.

Если вы действительно обеспокоены или хотите быть особенно осторожными, вы можете поместить диод Шоттки между контактом 5V и контактом Vin. Это предотвратит протекание обратного тока через регулятор (в основном, это то же самое, что D1 на диаграмме выше).

Вы также можете просто подключить контакт Vin к контакту 5 В и просто подать 5 В в гнездо постоянного тока. Имейте в виду, что если вы подпитываете arduino более чем 5,5 В, вы можете что- то повредить.

Коннор Вольф
источник
Кто это отрицает? А почему ?
Коннор Вольф
Выдержка из таблицы, которую я разместил, ясно говорит, что деталь имеет внутренний защитный диод от выхода до входа. Возможно, не рекомендуется использовать его в производственных условиях (я бы не стал), но единственное, что может даже повредить, - это регулятор напряжения, который в любом случае не используется в этой ситуации.
Коннор Вольф
1
Я добавил +1 за вдумчивый и точный ответ. Тем не менее, я считаю, что лучше всего подавать внешнее питание +5 В на разъем USB, поскольку оно исключает случайное подключение внешних +5 В одновременно с питанием USB и использует преимущества F1.
gwideman
3

Другая идея может заключаться в том, чтобы подключить резистор 2,2 кОм от + 5 В к точке, помеченной «CMP», которая является неинвертирующим входом для вывода 3 операционного усилителя. Это отключит питание USB + 5 В на плате, но все же разрешит связь USB.

Конечно, SPST-переключатель для выключения резистора тоже подойдет, так что вы можете отключить эту новую функцию. Переключатель будет подключен последовательно с резистором 2,2 кОм. Если вы никогда не планируете снова использовать питание от USB, однако, переключатель не понадобится, только если иногда вам придется питать плату с помощью питания USB без внешнего источника питания + 5В.

Что бы вы ни делали, проверьте, работает ли он, измеряя выход LM358 при подключении внешнего источника питания + 5В.

MrAL
источник
0

Подача 5 вольт напрямую - это просто. USB-питание практически делает это, как и протокол / заголовок ICSP. USB имеет плавкий предохранитель PTC на 500 мА, и имеет Mosfet с каналом p-типа, которые сами по себе не обеспечивают никакой защиты. Но есть также LMV358 с надписью U5A, над этим mosfet. Это (половина) операционный усилитель, используемый в качестве компаратора. Если VIN обнаружен и выше 3,3 вольт, операционный усилитель понижает линию, отключая mosfet, отключая USBVCC от линии 5V. Это позволяет без проблем использовать VIN и USBVCC одновременно. В противном случае у вас будет два источника питания, конкурирующих на одной шине (USB и регулятор на 5 вольт).

Хм, разве это не задом наперед? Делитель напряжения подключен к неинвертирующему входу компаратора и, таким образом, приводит его в состояние ВЫСОКОЕ (+ 5 В), когда напряжение делителя выше 3,3 В, и НИЗКОЕ, когда оно ниже 3,3 В. MOSFET в режиме улучшения P-канала выключается, когда напряжение затвора ВЫСОКОЕ (т. Е. Vgs = 0 В), и включается, когда напряжение затвора НИЗКОЕ (т. Е. Vgs = -5 В).

Результат тот же (напряжение выше 3,3 В на делителе выключает MOSFET и изолирует питание USB, а низкое напряжение на делителе подключает питание USB к цепи), как указано в приведенном выше абзаце - но я думаю, что заявленные напряжения есть задом наперед.

user3765883
источник
-1

Я думаю, что в этом случае лучше всего подать питание на Arduino через + 5V Pin от регулируемого источника 5V и, если когда-либо потребуется подключить USB для кодирования или печати значений к компьютеру, используйте кабель USB с отключенным проводом 5V.

Таким образом, вы никогда не положите свое Arduino в бой источника энергии. Но у вас не будет рабочего контакта 3.3В. Правильно?!, Потому что на 5В рельсы не идут 3,3 стабилизатора напряжения.

Эдуардо Арруда
источник