Arduino Uno R3: Bezpośrednio zasila styk regulowany 5V do 5V?

24

Chciałbym użyć rejestratora Arduino Uno R3 zasilanego z baterii. Chcę zasilać go bezpośrednio z regulowanego doładowującego źródła zasilania 5 V przy zasilaniu pin 5V.

Nie chcę zasilać go 5 V przy PowerJack lub Vinponieważ nie jest to konieczne, spowoduje to niższe napięcie przy zasilaniu 5 V przy Vini niepotrzebne rozproszenie mocy przy U1.

Rzućmy okiem na schemat: http://arduino.cc/en/uploads/Main/Arduino_Uno_Rev3-schematic.pdf

Zredagowałem to, spójrz na zielone obszary i niebieskie ścieżki (najpierw zignoruj ​​żółty obszar):
wprowadź opis zdjęcia tutaj

Obawiam się, że samo dostarczenie tego pin 5Vmoże zniszczyć regulator liniowy, U1który reguluje> 5 V + Vindo 5 V.

Pytanie

  • Czy dopuszczalne i bezpieczne jest suppy regulowane napięciem 5V + pin 5V?
  • Czy powinienem to dodatkowo skrócić Vin?

Niestety U1w arkuszu danych nie ma wewnętrznego schematu (NCP1117ST50T3G) .

Dla zainteresowania

Spójrz na żółty obszar: czy się mylę, czy dioda zabezpieczająca jest odwrócona? Czy nie powinno mieć katody USBVcc?

Edycja 1:

Ponieważ trzy odpowiedzi stwierdzają, że byłby to najbezpieczniejszy sposób zasilania Arduino z regulowanym napięciem 5 V przez USB, pozwólcie, że wyjaśnię trochę moje pytanie: chciałbym zmieścić konfigurację w małej obudowie, więc chcę uniknąć podłączania Kabel USB, jeśli to możliwe.

Z wyjątkiem celów testowych, w których może się to zdarzyć przypadkowo, nie jest możliwe, że Vin/ VccUSBi Vcc 5Vsą dostępne w tym samym czasie.

arduino power-supply power voltage-regulator ldo spróbuj złapać w końcu
źródło
Planuję zrobić to samo, więc pytam: czy ostatecznie użyłeś styku 5V, styku USBVCC, czy czegoś innego?
heltonbiker
Natrafiłem na sytuację, w której mój obwód działa przy użyciu zewnętrznego źródła zasilania, ale przestaje działać poprawnie z podłączonym USB. Aby umożliwić połączenie USB i zachować prawidłowe zachowanie, użyłem gorącego powietrza, aby podnieść bezpiecznik z Uno. To złoto wyglądające obok portu USB i oznaczone jako 501H.
Chris K

Odpowiedzi:

11

Oto mniej formalny sposób spojrzenia na to: Zapewnienie zasilania bezpośrednio do styku + 5 V jest (prawie) dokładnie tym, co dzieje się, gdy Uno jest zasilany przez USB. Ponieważ zasilanie USB jest idealnie w porządku, zgodnie z projektem, konfiguracja również powinna być OK.

Zewnętrzne regulowane napięcie + 5 V może być również dostarczane do sieci USBVCC, na przykład za pomocą kabla USB-B.

Jak na drugie pytanie, należy nie łączyć się V_in. Wyjście NCP1117 może wtedy stać się alternatywnym, konkurencyjnym źródłem zasilania i tego najlepiej unikać.

DimKo
źródło
1
„Zasilanie bezpośrednio do styku + 5 V jest (prawie) dokładnie tym, co dzieje się, gdy Uno jest zasilany przez USB” - Masz rację. Dzięki za otwarcie oczu. :)
spróbuj złapać wreszcie
Po porównaniu odpowiedzi uważam, że twoja odpowiedź najlepiej pasuje do mojego pytania, więc zaakceptowałem twoją odpowiedź. (Ale powinienem powiedzieć, że w swojej odpowiedzi należy podkreślić „zgodnie z projektem” - mój komputer dostarcza tylko 4,85 V;)
spróbuj złapać wreszcie
Dzięki :) Specyfikacja USB określa dopuszczalne napięcie jako 5 V +/- 5%, więc każde urządzenie USB powinno być w stanie obsłużyć każde napięcie od 4,75 V do 5,25 V. Alternatywnie, zasilacz, który wyprowadza napięcie regulowane w tym zakresie, może być użyty do zasilania urządzenia USB (o ile może dostarczyć wystarczającą ilość prądu).
DimKo
14

Oficjalne stanowisko na zasila bezpośrednio do pin 5V na Arduino Uno jest w następujący sposób:

5 V. Ten pin wyprowadza regulowane napięcie 5 V z regulatora na płycie. Płytka może być zasilana z gniazda zasilania prądem stałym (7–12 V), złącza USB (5 V) lub styku VIN płyty (7–12 V). Zasilanie napięciem za pomocą pinów 5 V lub 3,3 V omija regulator i może uszkodzić płytę. Nie radzimy tego.

To powiedziawszy, dostarczanie regulowanych 5 woltów do złącza VUSB (nie rozbitego jako pin, AFAIK) powinno być właściwą drogą: w ten sposób normalnie zasila się płytkę, gdy jest odłączony od kabla USB, więc widocznie spadek napięcia jest do przyjęcia.

Ponadto jedynym spadkiem napięcia na linii + 5 V przy pobieraniu mocy z VUSB jest spadek rezystancji FOS340P MOSFET w zakresie od 70 do 110 mΩ. Dla typowych operacji, które nie wiążą się z wyprowadzaniem dużych prądów z Uno, zapotrzebowanie na prąd o wartości 100 mA spowodowałoby spadek napięcia o 11 mV , z grubsza oszacowany.

Aby w prosty sposób zasilić VUSB, po prostu uwolnij kabel USB, odcinając go i przyłóż 5 woltów do VUSB i styków uziemienia.

Anindo Ghosh
źródło
Dzięki za cytowanie, musiałem to przeoczyć, ponieważ szukałem tego również na tej stronie. Jednak zwrot „przez 5 V lub 3,3 V” jest mylący. Obejście może naprawdę uszkodzić U2, ale jak mówicie, DimKo i Passerby, omijanie 5 V przez T1 jest tym, co robi Arduino zasilany przez USB.
spróbuj złapać w końcu
Zobacz też moją Edycję 1, chciałbym uniknąć podłączania kabla USB. Myślę, że zasilę Arduino przez 5V pin(na własne ryzyko;).
spróbuj złapać w końcu
+1 za „Aby w prosty sposób zasilić VUSB, po prostu uwolnij kabel USB, rozcinając go i przyłóż 5 woltów do VUSB i styków uziemienia”. Świetny pomysł.
Anonimowy pingwin
Nie jestem pewien, do czego odnosi się ta sieć „VUSB”. Zakładam, że masz na myśli albo styk 1 złącza USB (widzę, że to „XUSB” na UNO), albo sieć „USBVCC”?
gwideman
@gwideman Tak, USBVCC jest nazywany VUSB na wielu schematach Arduino, a ten przewodnik ma również wydrukowaną na ekranie etykietę VUSB na mojej płycie.
Anindo Ghosh
10

Nie zalecane oficjalnie

Arduino (firma) nie zaleca bezpośredniego zasilania 5 woltów, ponieważ:

  1. Docelowi odbiorcy nie zawsze rozumieją, jak zaprojektowano schemat, a jako początkujący / nie-technicy chcieliby spowodować coś złego, na przykład podłączenie nieuregulowanych 5 woltów do 5Vlinii i wysadzenie rzeczy, powodując wezwania obsługi klienta / zwroty kosztów / repairs / etcetera.
  2. Bezpośrednie dostarczenie 5 woltów omija metodę automatycznego wykrywania / zabezpieczenia napięciowego.

Jak działa wybór zasilania USB / zewnętrznego Arduino

Bezpośrednie dostarczenie 5 woltów jest łatwe. Zasilanie USB praktycznie to robi, podobnie jak protokół / nagłówek ICSP. USB ma 500mA bezpiecznik PTC na linii i ma mosfet z kanałem p, który sam w sobie nie zapewnia żadnej ochrony. Ale jest też oznaczony LMV358 U5A, powyżej tego mosfetu . Jest to (połowa) opamp, używany jako komparator. Jeśli VINzostanie wykryta, a powyżej 3,3 V, napędy OpAmp niski linii wyłączenie tranzystora MOSFET, przecięcie USBVCCsię od 5Vlinii. To sprawia, że ​​możesz z niego korzystać, VINa USBVCCjednocześnie bez problemów. W przeciwnym razie dwa źródła zasilania konkurowałyby na tej samej szynie (USB i regulator 5 V).

Mosfet ma diodę ciała

Jest to część konstrukcji mosfetu, wewnętrzna i działa jako ochrona przed odwróceniem napięcia, zapobiegając 5Vpowrotnemu przepływowi szyny zasilającej do USBVCC. Jest wyłączony, gdy mosfet jest włączony, i odwrócony tendencyjny, gdy jest wyłączony.

Ostrzeżenia

  1. NIE PODŁĄCZAJ USB I SWOJEGO 5 V W TYM SAMYM CZASIE!
    Wprowadzając regulowane 5 woltów do 5Vstyku, pomijasz pomocny mechanizm wyboru źródła zasilania. Możesz równie łatwo podłączyć swoje 5 woltów do złącza USB lub między złączem USB a bezpiecznikiem USB PTC, ale spowoduje to ograniczenie do 500mA. Jeśli potrzebujesz więcej prądu, możesz ominąć bezpiecznik, ale nie mosfet.
  2. Nie należy zwierać 5Vsię VIN!
    Regulator 5 V w każdym razie będzie po prostu elegancki, o ile VINnie jest używany.
Przechodzień
źródło
W odniesieniu do nagłówków ICSP (i ISP): Pin podłączony do sieci + 5 V to ISP VTG, który jest przeznaczony dla urządzenia docelowego (tutaj Arduino) do zasilania programatora, co pozwala programiście przystosować się do napięcia + 5 V lub +3,3 celów. Nie jest przeznaczony jako wejście dla 5 V, więc nie jest to dowód na korzyść podłączenia zasilania 5 V do sieci + 5 V. (Chociaż nie silnie przeciwko obu.)
gwideman
1
„Jeśli VIN zostanie wykryty, a wartość wyższa niż 3,3 V, opamp doprowadza linię do niskiego poziomu”: W rzeczywistości istnieje podział napięcia między VIN a wejściem CMP na U5A, co oznacza, że ​​VIN musi być wyższy niż 6,6 V, aby wyłączyć USBVCC jako wejście . Co więcej, ponieważ między gniazdem wejściowym PWRIN i VIN znajduje się dioda (dodając np. Spadek o 0,6 V), a zanik NCP1117 wynosi od 1 do 1,2 V, oznacza to, że zewnętrzne zasilanie powinno być powyżej 7,2 V, aby odłączyć USBVCC, nawet bez USBVCC zewnętrzne źródło zasilania może zapewnić niezawodne napięcie do 6,6 do 6,8 V
gwideman
Zgadzam się jednak, że podłączenie zasilania 5 V do osłony Arduino + 5 V będzie działać, ale jak podkreśla Passerby, użytkownik musi mieć pewność, że nie podłączy jednocześnie tego zasilania ORAZ USB. Możliwym skutkiem podłączenia obu byłoby uszkodzenie hosta USB, zewnętrznego źródła zasilania, a najlepiej przepalenie bezpiecznika F1.
gwideman
@Passerby Odpowiadasz w dobrym, obojętnym języku, co się dzieje. Jednak nie do końca rozumiem, co chcielibyście powiedzieć w „Diodzie na mosfecie, to dioda ciała”. Moim najlepszym przypuszczeniem jest coś takiego: chociaż Mosfet zawiera diodę, która normalnie chroniłaby prądy przed przepływem w kierunku hosta USB, ta wewnętrzna dioda (ochrona) jest wyłączana, jak tylko napięcie zostanie doprowadzone do Arduino, jego „USBVCC”.
Pro Backup
@ProBackup Dioda w MOSFET jest zawsze obecna i nigdy nie jest „wyłączana” per se. Jednak gdy MOSFET znajduje się w stanie ON, ścieżka dren-źródło ma tak niski opór, że dioda, która jest równoległa, nie ma znaczenia. (Więc dioda jest ważna tylko wtedy, gdy MOSFET jest WYŁĄCZONY, aw takim przypadku dopuszcza prąd tylko w kierunku od USBVCC do + 5 V.)
gwideman
4

Myślę, że powinieneś być w porządku.

Z arkusza danych NCP1117 , strona 10:

wprowadź opis zdjęcia tutaj

Z dźwięku arkusza danych regulator ma wewnętrzne diody ochronne, które powinny być w stanie łatwo wytrzymać obecne obciążenie pojemnościowe VIN(od jego wyglądu (i przykręć, etykiety sieciowe i schemat, którego nie można przeszukiwać), całkowita pojemność VINjest 47 uF).

Jako taki, nawet jeśli wszystkie kondensatory na płycie są całkowicie rozładowane, jedynym prądem, który przepłynie przez diody zabezpieczające regulatora, jest prąd wymagany do naładowania tego pojedynczego kondensatora 47 uF.

Jeśli naprawdę się martwisz lub chcesz zachować szczególną ostrożność, możesz umieścić diodę Schottky między pinem 5 V a pinem Vin. Zapobiegnie to przepływowi prądu zwrotnego przez regulator (w zasadzie jest to to samo, co D1 na powyższym schemacie).

Możesz także po prostu przeskoczyć styk Vin do styku 5 V i po prostu podać 5 V do gniazda DC. Należy pamiętać, że jeśli karmisz Arduino z większą thn 5.5V, to będzie uszkodzić coś.

Connor Wolf
źródło
Kto to głosuje? A dlaczego ?
Connor Wolf,
Fragment arkusza danych, który zamieściłem, wyraźnie mówi, że część ma wewnętrzną diodę ochronną od wyjścia do wejścia. Może nie być dobrą praktyką stosowanie go w ten sposób w środowisku produkcyjnym (nie zrobiłbym tego), ale jedyną rzeczą, którą mógłby nawet uszkodzić, byłby regulator napięcia, który i tak nie jest używany w tej sytuacji.
Connor Wolf,
1
Dałem ci +1 za przemyślaną i bezpośrednią odpowiedź. To powiedziawszy, myślę w równowadze, że dostarczenie zewnętrznego zasilania + 5 V do złącza USB jest najlepszym sposobem, ponieważ wyklucza przypadkowe podłączenie zewnętrznego + 5 V jednocześnie z zasilaniem USB i wykorzystuje F1.
gwideman
3

Innym pomysłem może być podłączenie rezystora 2,2k od + 5 V do punktu oznaczonego „CMP”, który jest nieodwracalnym wejściem na pin 3 wzmacniacza operacyjnego. To spowoduje wyłączenie zasilania USB + 5 V na płycie, ale nadal umożliwi komunikację USB.

Oczywiście przełącznik SPST do wyłączania rezystora również byłby miły, abyś mógł wyłączyć tę nową funkcję. Przełącznik byłby połączony szeregowo z rezystorem 2,2k. Jeśli nigdy nie planujesz ponownie korzystać z zasilania USB, przełącznik nie będzie potrzebny, tylko jeśli czasami musisz zasilić płytę zasilaniem USB bez zewnętrznego źródła zasilania + 5 V.

Cokolwiek zrobisz, sprawdź, czy działa, mierząc moc wyjściową LM358 po podłączeniu zewnętrznego źródła zasilania + 5 V.

MrAl
źródło
0

Bezpośrednie dostarczenie 5 woltów jest łatwe. Zasilanie USB praktycznie to robi, podobnie jak protokół / nagłówek ICSP. USB ma na linii bezpiecznik PTC 500mA i ma mosfet z kanałem p, który sam w sobie nie zapewnia żadnej ochrony. Ale jest też LMV358 oznaczony U5A, powyżej tego mosfetu. Jest to (połowa) opamp, używany jako komparator. Jeśli VIN zostanie wykryty, a napięcie wyższe niż 3,3 V, opamp doprowadza linię do niskiego poziomu, wyłączając mosfet, odcinając USBVCC od linii 5 V. Dzięki temu możesz bez problemu korzystać z VIN i USBVCC w tym samym czasie. W przeciwnym razie dwa źródła zasilania konkurowałyby na tej samej szynie (USB i regulator 5 V).

Hmm, prawda? Dzielnik napięcia jest podłączony do nieodwracającego wejścia komparatora, a zatem napędza go WYSOKIE (+ 5 V), gdy napięcie dzielnika jest wyższe niż 3,3 V, a NISKIE, gdy jest niższe niż 3,3 V. MOSFET w trybie wzmocnienia kanału P jest wyłączany, gdy napięcie bramki jest WYSOKA (tj. Vgs = 0 V), i włączany, gdy napięcie bramki jest NISKIE (tj. Vgs = -5 V).

Rezultat jest taki sam (napięcie powyżej 3,3 V w rozdzielaczu wyłącza MOSFET i izoluje zasilanie USB, a niskie napięcie w rozdzielaczu łączy zasilanie USB z obwodem) jak podano w cytowanym akapicie - ale myślę, że podane napięcia są zacofane.

użytkownik3765883
źródło
-1

Myślę, że najlepiej w takim przypadku jest zasilić arduino poprzez pin + 5V z regulowanego źródła 5V i, jeśli kiedykolwiek trzeba podłączyć USB do kodu lub wydrukować wartości do komputera, użyj kabla USB z odciętym przewodem 5V.

W ten sposób nigdy nie umieścisz swojego arduino w walce o źródło energii. Ale nie będzie działać jego pin 3,3 V. Prawda ?!, ponieważ szyna 5 V nie przechodzi do regulatora napięcia 3.3.

Eduardo Arruda
źródło