Arduino Uno R3: Fornece diretamente pino de 5V a 5V regulado?

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Eu gostaria de usar uma bateria do Arduino Uno R3 alimentada por um registrador de dados. Quero fornecê-lo diretamente com uma fonte de alimentação recarregável regulada por bateria de 5V regulada pela Step-Up pin 5V.

Eu não quero alimentá-lo com 5V no PowerJack ou Vinporque não é necessário, resultaria em menor voltagem quando alimentado com 5V Vine dissipação desnecessária de energia em U1.

Vamos dar uma olhada no esquema: http://arduino.cc/en/uploads/Main/Arduino_Uno_Rev3-schematic.pdf

Eu o editei, dê uma olhada nas áreas verdes e nos caminhos azuis (ignore a área amarela primeiro):
insira a descrição da imagem aqui

Só fornecê-lo assim pin 5Vpode destruir o regulador linear U1que regula> 5V + Vinpara 5V, eu temo.

Questão

  • É aceitável e seguro fornecer 5V + regulados pin 5V?
  • Além disso, devo abreviá-lo Vin?

Infelizmente não há um esquema interno para U1(NCP1117ST50T3G) na folha de dados .

Por interesse

Dê uma olhada na área amarela: estou errado ou o diodo de proteção está invertido? Não deveria ter o código USBVcc?

Editar 1:

Como três respostas afirmam que seria a maneira mais segura de fornecer ao Arduino 5V regulado através de USB, devo esclarecer um pouco a minha pergunta: gostaria de ajustar a configuração em um pequeno estojo, por isso quero evitar conectar um Cabo USB, se possível.

Exceto para fins de teste onde isso pode acontecer por acidente, não é possível que Vin/ VccUSBe Vcc 5Vesteja disponível ao mesmo tempo.

finalmente tente
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Estou planejando fazer a mesma coisa, então pergunto: no final, você usou o pino de 5V ou o USBVCC, ou algo mais?
Heltonbiker
Me deparei com uma situação em que meu circuito funciona usando energia externa, mas para de funcionar corretamente com o USB conectado. Para permitir a conexão USB e ainda ter um comportamento adequado, usei ar quente para retirar o fusível do Uno. É a coisa de aparência dourada ao lado da porta USB e seu rótulo 501H.
Chris K

Respostas:

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Aqui está uma maneira menos formal de analisar: fornecer energia diretamente ao pino de + 5V é (quase) exatamente o que acontece quando o Uno é alimentado por USB. Como a energia USB é perfeitamente adequada, por padrão, sua configuração também deve ser boa.

Os + 5V regulados externos também podem ser fornecidos à rede USBVCC, por exemplo, usando um cabo USB-B.

Conforme a segunda pergunta, você não deve se conectar ao V_in. A saída do NCP1117 pode então se tornar uma fonte de energia alternativa e competitiva, e é melhor evitar isso.

DimKo
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"Fornecer energia diretamente para o pino de + 5V é (quase) exatamente o que acontece quando o Uno é alimentado por USB" - Você está certo. Obrigado por abrir os olhos. :)
try-catch-finalmente
Depois de comparar as respostas, acho que sua resposta corresponde melhor à minha pergunta, então aceitei sua resposta. (Mas eu devo dizer que "por design" em sua resposta deve ser enfatizado - apenas 4.85V meus suprimentos de PC;)
try-catch-finally
Obrigado :) A especificação USB define a tensão permitida como 5V +/- 5%, portanto, todo dispositivo USB deve poder lidar com qualquer voltagem de 4,75V a 5,25V. Como alternativa, uma fonte de alimentação que emita uma tensão regulada nessa faixa pode ser usada para alimentar um dispositivo USB (desde que ele possa fornecer corrente suficiente).
Dimko
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A posição oficial em fornecer energia diretamente ao pino de 5V no Arduino Uno é assim:

5V. Este pino gera um 5V regulado do regulador na placa. A placa pode ser fornecida com energia do conector de força DC (7 - 12V), do conector USB (5V) ou do pino VIN da placa (7-12V). O fornecimento de tensão através dos pinos de 5V ou 3,3V ignora o regulador e pode danificar sua placa. Nós não aconselhamos.

Dito isto, o fornecimento de 5 Volts regulados ao conector VUSB (não dividido em pinos, AFAIK) deve ser o caminho a seguir: é assim que a placa é normalmente alimentada ao executar um cabo USB, portanto, evidentemente, a queda de tensão é aceitável.

Além disso, a única queda de tensão na linha de + 5V ao obter energia do VUSB é a queda na resistência do MOSFET FDN340P, entre 70 e 110 mOhms. Para operações típicas que não envolvem a retirada de correntes altas do Uno, uma demanda atual de 100 mA resultaria em uma queda de tensão de 11 mV , por uma estimativa aproximada.

Para uma maneira simples de alimentar o VUSB, basta liberar um cabo USB cortando-o e aplicar os 5 Volts no VUSB e nos pinos de aterramento.

Anindo Ghosh
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Obrigado pela citação, devo ter esquecido, porque estava procurando por essa página também. A frase "via 5V ou 3.3V" é enganosa, no entanto. Ignorar pode realmente danificar o U2, mas como você, DimKo e Passerby dizem, ignorar 5V via T1 é o que um Arduino alimentado por USB faz.
try-catch-finalmente
Veja meu Edit 1 também, eu gostaria de evitar conectar um cabo USB. Acho que vou alimentar o Arduino através do 5V pin(por meu próprio risco;).
try-catch-finally
+1 para "Para uma maneira simples de alimentar o VUSB, basta liberar um cabo USB abrindo-o e aplique os 5 Volts no VUSB e nos pinos de aterramento". Boa ideia.
Anonymous Penguin
Não sabe ao que se refere esta rede "VUSB". Estou assumindo que você quer dizer o pino 1 do conector USB (eu vejo que é "XUSB" no UNO) ou a rede "USBVCC"?
precisa saber é o seguinte
@gwideman Sim, o USBVCC é referido como VUSB em muitos esquemas do Arduino, e esse condutor também possui uma etiqueta impressa em tela do VUSB na minha placa.
Anindo Ghosh
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Não recomendado oficialmente

A Arduino (a empresa) não recomenda o fornecimento direto de 5 volts, porque:

  1. O público-alvo nem sempre entende como o esquema é projetado e, como iniciantes / não técnicos, gostaria que algo ruim acontecesse, como conectar 5 volts não regulamentados à 5Vlinha e explodir coisas, causando chamadas / reembolsos ao atendimento ao cliente / reparos / etc.
  2. O fornecimento direto de 5 volts ignora o método de proteção de detecção automática / voltagem.

Como funciona a seleção de energia externa / USB do Arduino

Fornecer 5 volts diretamente é fácil. A energia USB praticamente faz isso, assim como o protocolo / cabeçalho ICSP. O USB possui um fusível PTC de 500mA na linha e um mosfet de canal p, que por si só não oferecem proteção. Mas também há o LMV358 U5A, acima desse mosfet. É (metade) um opamp, sendo usado como um comparador. Se VINfor detectado, e acima de 3,3 volts, o opamp baixa a linha, desativando o mosfet, cortando USBVCCa 5Vlinha. Isso faz com que você possa usar VINe USBVCCao mesmo tempo sem problemas. Caso contrário, você teria duas fontes de energia competindo no mesmo trilho (USB e o regulador de 5 volts).

O mosfet possui um diodo corporal

Faz parte da construção do mosfet, interna e funciona como proteção contra tensão reversa, impedindo que o 5Vtrilho de energia volte a fluir para o USBVCC. É desativado quando o mosfet está ativado e tendencioso invertido quando desativado.

Advertências

  1. NÃO CONECTE USB E SEUS 5V AO MESMO TEMPO!
    Ao inserir 5 volts regulados no 5Vpino, você pula o útil mecanismo de seleção de fonte de energia. Você pode conectar facilmente seus 5 volts ao conector USB ou entre o conector USB e o fusível PTC USB, mas isso fará com que você tenha um limite de 500mA. Se você precisar de mais corrente, pode ignorar o fusível, mas não o mosfet.
  2. Não curto 5Vpara VIN!
    O regulador de 5 volts, em qualquer caso, será apenas dândi, contanto que VINnão seja usado.
Transeunte
fonte
Com relação aos cabeçalhos ICSP (e ISP): O pino conectado à rede + 5V é o ISP VTG, destinado ao dispositivo de destino (aqui Arduino) para fornecer energia ao programador, o que permite ao programador acomodar + 5V ou +3,3 alvos. Não se destina a ser uma entrada para 5V, portanto não é uma evidência a favor de conectar uma fonte de 5V à rede de + 5V. (Embora não seja fortemente contra qualquer um.)
gwideman
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"Se o VIN for detectado e superior a 3,3v, o opamp reduz a linha": Na verdade, existe um divisor de tensão entre a entrada VIN e CMP para U5A, o que significa que o VIN deve ser maior que 6,6V para desativar o USBVCC como entrada . Além disso, como existe um diodo entre o conector de entrada de alimentação PWRIN e VIN (adicionando, digamos, queda de 0,6V) e a interrupção do NCP1117 é de 1 a 1,2V, isso significa que a fonte externa deve estar acima de 7,2V para desligar o USBVCC, mesmo sem o USBVCC o fornecimento externo poderia fornecer energia confiável para baixo para 6,6 a 6.8V
gwideman
Mas eu concordo que conectar uma fonte de 5V ao escudo Arduino + 5V funcionará, mas, como enfatiza o Passerby, o usuário deve ter certeza de não conectar essa fonte E USB ao mesmo tempo. Um possível resultado da conexão de ambos seria danificar o host USB, a fonte externa ou, de preferência, o fusível F1.
precisa saber é o seguinte
@ Passerby Você responde explica em linguagem fictícia o que está acontecendo. No entanto, eu não entendo bem o que você gostaria de dizer com "Diodo no mosfet, é um diodo corporal". Meu melhor palpite é algo como: Embora o Mosfet contenha um diodo que normalmente proteja as correntes de fluir na direção do host USB, esse diodo interno (proteção) é desativado assim que a tensão é aplicada ao Arduino, seu "USBVCC".
Pro Backup
@ProBackup O diodo no MOSFET está sempre presente e nunca "desabilitado" por si só. No entanto, quando o MOSFET está no estado LIGADO, o caminho da fonte de drenagem tem uma resistência tão baixa que o diodo que o paralela é irrelevante. (Assim, o diodo é relevante apenas quando o MOSFET é OFF, e, nesse caso, permite corrente apenas na direção de USBVCC de + 5V.)
gwideman
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Eu acho que você deveria ficar bem.

Na folha de dados do NCP1117 , página 10:

insira a descrição da imagem aqui

Pelo som da folha de dados, o regulador possui diodos de proteção internos que devem ser capazes de lidar facilmente com a carga capacitiva presente VIN(pela aparência (e parafusá-lo, etiquetas de rede e esquemas não pesquisáveis), a capacitância total VINé 47 uF).

Assim, mesmo que todos os capacitores da placa estejam totalmente descarregados, a única corrente que fluirá pelos diodos de proteção do regulador é a corrente necessária para carregar esse único capacitor de 47 uF.


Se você estiver realmente preocupado ou quiser ser mais cauteloso, pode colocar um diodo Schottky entre o pino 5V e o pino Vin. Isso impedirá que qualquer corrente reversa flua através do regulador (basicamente, é o mesmo que D1 no diagrama acima).

Você também pode simplesmente pular o pino Vin para o pino 5V e apenas alimentar 5V no conector DC-in. Esteja ciente de que se você alimentar o arduino com mais de 5,5V, poderá danificar algo.

Connor Wolf
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Quem está votando contra isso? E por que ?
Connor Lobo
O trecho da folha de dados que publiquei diz claramente que a peça possui um diodo de proteção interno , da saída à entrada. Pode não ser uma boa prática usá-lo dessa maneira em um ambiente de produção (eu não faria), mas a única coisa que poderia danificar seria o regulador de tensão, que não está sendo usado nessa situação.
Connor Lobo
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Marquei com +1 para uma resposta cuidadosa e pontual. Dito isso, acho que, em geral, fornecer a energia externa de + 5V ao conector USB é o melhor caminho, pois impede a conexão acidental de + 5V externo simultaneamente à energia USB e tira proveito da F1.
precisa saber é o seguinte
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Outra idéia pode ser conectar um resistor de 2,2k de + 5v ao ponto rotulado "CMP", que é a entrada não inversora ao pino op amp 3. Isso desabilitará a alimentação de USB + 5v na placa, mas ainda permitirá comunicações USB.

É claro que um interruptor SPST para desligar o resistor também seria bom para que você pudesse desativar esse novo recurso. O comutador seria conectado em série com o resistor de 2,2k. Se você nunca planeja usar a energia USB novamente, no entanto, a chave não será necessária, apenas se às vezes você precisar alimentar a placa com a energia USB sem entrada de energia externa de + 5V.

Faça o que você fizer para garantir que ele funcione medindo a saída do LM358 ao conectar a fonte externa de + 5v.

MrAl
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Fornecer 5 volts diretamente é fácil. A energia USB praticamente faz isso, assim como o protocolo / cabeçalho ICSP. O USB possui um fusível PTC de 500mA na linha e um mosfet de canal p, que por si só não oferecem proteção. Mas há também o LMV358 rotulado como U5A, acima desse mosfet. É (metade) um opamp, sendo usado como um comparador. Se o VIN for detectado, e acima de 3,3 volts, o opamp reduz a linha, desativando o mosfet, cortando o USBVCC da linha de 5V. Isso faz com que você possa usar o VIN e o USBVCC ao mesmo tempo sem problemas. Caso contrário, você teria duas fontes de energia competindo no mesmo trilho (USB e o regulador de 5 volts).

Hmm, isso não é ao contrário? O divisor de tensão é conectado à entrada não inversora do comparador e, portanto, o aciona ALTO (+ 5V) quando a tensão do divisor estiver acima de 3,3V e BAIXO quando estiver abaixo de 3,3V. O MOSFET do modo de aprimoramento do canal P é desligado quando a tensão do portão é ALTA (ou seja, Vgs = 0V) e LIGADO quando a tensão do portão é BAIXA (ou seja, Vgs = -5V).

O resultado é o mesmo (uma tensão acima de 3,3V no divisor desliga o MOSFET e isola a energia USB, e uma baixa voltagem no divisor conecta a energia USB ao circuito) como o parágrafo citado declara - mas acho que as tensões indicadas existem para trás.

user3765883
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Eu acho que o melhor a fazer nesse caso é alimentar o arduino através de + 5V Pin de uma fonte regulada de 5V e, se necessário, conectar o USB ao código ou imprimir valores no computador, use um cabo USB com o fio de 5V cortado.

Dessa forma, você nunca colocará seu arduino em uma briga de fontes de energia também. Mas você não terá seu pino de 3,3V funcionando. Certo?!, Porque o trilho de 5V não vai para o regulador de tensão de 3,3.

Eduardo Arruda
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