Arduino Pro Mini (wersja 3.3V) zakres / tolerancja napięcia wejściowego

Mam kilka klonów Arduino Pro Mini (tanie chińskie rzeczy) i chciałbym je zasilać zasilaczem 12V (takim samym jak napięcie wentylatora). Zgodnie ze specyfikacją Arduino Pro Mini, pin RAW może pobierać 3,35-12 V (model 3,3 V). W praktyce oznacza to, że zasilacz 12 V nie może być używany, ponieważ prawie zawsze mają ponad 12 V przy niskim obciążeniu. Przeczytałem, że regulator napięcia na tej płycie jest zdolny do wejścia do 16 V. Próbowałem podłączyć tani zasilacz 12V, który odczytywał 15,1 V bez obciążenia, ale element na płycie klonowej arduino faktycznie eksplodował natychmiast. Płyta wydaje się działać nadal, gdy jest zasilana z programatora USB. Wypalony komponent znajduje się tuż nad pinami VCC, RST i GND.

Dlaczego się to stało? Co właśnie uszkodziłem, a co najważniejsze, jaki jest bezpieczny poziom napięcia do użycia? Mam już kilka zasilaczy 12V, szkoda, gdybym nie mógł ich użyć.

Rozwiązanie:

Ostatecznie wydaje się, że był to wadliwy klon arduino, wadliwy lub złej jakości zasilacz lub fakt, że zasilałem zasilacz przed podłączeniem go do styku wejściowego RAW płyty. Tanie zasilacze impulsowe 12 V działają dobrze, mimo że mój multimetr rejestruje skok napięcia aż do 30 V.

Oryginalne Pro Mini używają regulatora MIC5205, który powinien normalnie przyjmować napięcie do 16 V, z absolutnym maksimum 20 V. Jest mało prawdopodobne, aby regulator został uszkodzony przez 15,1 V.

Jednak element, który wskazałeś, że się przepalił, to kondensator. Kondensatory SMD są dostępne w różnych klasach napięcia, zwykle 4 V, 6,3 V, 10 V, 16 V, 25 V, 35 V i 50 V (i więcej, ale zignorujmy je w tym celu). Rzadko widać wartości pośrednie.

Kondensatory SMD są bardzo nietolerancyjne w przypadku stosowania przy wyższym napięciu niż podano. Dotyczy to szczególnie kondensatorów elektrolitycznych i tantalowych. Dmuchany kondensator w prawdziwym Pro Mini jest spolaryzowany (szare pasmo nie pakuje, a schemat to zaznacza), więc możemy wywnioskować, że jest elektrolityczny lub tantalowy. Jest mało prawdopodobne, aby elektrolityczny SMD 10µF znajdował się w tym opakowaniu, więc prawie na pewno jest to tantal.

Sparkfun sprzedaje tantal 10µF , a ich moc wynosi 16 V. Jest całkiem prawdopodobne, że są to te same, które zastosowano w Pro Mini. 15,1 V jest bardzo bliskie 16 V - w rzeczywistości, jeśli jest to słabo wygładzony zasilacz, miernik może pokazywać 15,1 V, ale szczyty mogą równie dobrze wynosić 16 V, a nawet 20 V. Zaleca się obniżenie znamionowych napięć tantalowych o co najmniej 50%.

Bardzo ważne jest, aby zdawać sobie sprawę, że większość tanich zasilaczy prądu stałego nie jest regulowana i wytwarza bardzo wyboiste napięcie wyjściowe bez regulacji:

Tantale również nie tolerują napięcia wstecznego, więc jeśli zastosujesz napięcie wsteczne, pęknie.

Jest więc całkiem prawdopodobne, że przepełniłeś czapkę i zdmuchnąłeś ją. Możesz wymienić je na kondensatory o wyższej wartości znamionowej - wybrałbym te o napięciu 35 V, jeśli chcesz zasilać 15,1 V. Rozlutowywanie i rozlutowywanie pojedynczego kondensatora jest stosunkowo łatwe, o ile pady nie zostaną uszkodzone. Realistycznie, można użyć normalnego elektrolitu ołowiowego 10uF między RAW a GND zamiast SMD.

EDYCJA: Jednak patrząc na arkusz danych regulatora, nie powinno tak naprawdę mieć znaczenia, czy ten 10uF jest, czy nie:

Kondensator 1μF powinien być umieszczony od IN do GND, jeśli pomiędzy wejściem a kondensatorem z filtrem AC jest więcej niż 10 cali drutu lub jeśli jako wejście zostanie wykorzystana bateria.

Niektóre regulatory absolutnie wymagają kondensatora wejściowego, a inne są po prostu wskazane. Wygląda na to, że jest to po prostu wskazane. Więc jeśli teraz nie działa na zewnętrznym zasilaniu, być może dmuchnąłeś również regulator.

Nawet jeśli płyta klonująca używa innego regulatora SMD, ich właściwości są bardzo podobne. Jak już wspomniano, niektórzy potrzebują kondensatora na wejściu do pracy, więc jego wymiana może to naprawić.

Jest jeszcze jedna uwaga, że ​​spadek z 15,1 V do 3,3 V na regulatorze SMD nie jest dobrym pomysłem. Musisz spalić dużo energii.

MC5205 może rozpraszać 455 mW przy minimalnej powierzchni zajmowanej przez płytkę drukowaną (którą Pro Mini ma) w temperaturze otoczenia 25 ° C:

Znamy więc maksymalną moc, którą możemy rozproszyć, i znamy spadek napięcia - możemy następnie obliczyć prąd:

P = (Vin - Vout) * I

0,455 / (15,1 - 3,3) = I

I = 38,5 mA

To wcale nie jest wiele. Możesz rozważyć regulację poza płytką i prawdopodobnie z regulatorem przełączającym zamiast regulatorem liniowym.

Zwracam też uwagę na twoje PS:

masa zasilacza 12V jest wspólna z pinem uziemienia Arduino, nie jestem pewien, czy może to być przyczyną.

Gdyby nie zostały udostępnione, nie byłoby mowy, żeby to zadziałało. Muszą być dzielone, w przeciwnym razie Vcc z zasilacza nie będzie się do niczego odnosić i równie dobrze może tam nie być.

Elementem wybuchającym podczas testu jest kondensator.

Zgodnie z pozycją na wspomnianej płycie jest to jeden z 2 kondensatorów elektrolitycznych zastosowanych po obu stronach regulatora 3,3 V.

Istnieje kilka powodów, dla których kondensator może eksplodować :

• przykładać do niego napięcie odwrócone (tylko kondensatory spolaryzowane)
• przyłożyć napięcie powyżej jego wartości znamionowej
• zastosować prąd powyżej jego oceny

Twoja sytuacja jest prawdopodobnie druga: przyłożone zbyt wysokie napięcie.

Zgodnie z oryginalnymi schematami Sparkfun kondensator ten musi być spolaryzowany o pojemności 10uF. Niestety schematy nie wspominają o maksymalnym napięciu.

Zgodnie ze specyfikacją oryginalnej płyty maksymalne napięcie dla tej czapki powinno wynosić co najmniej 12 V, ale nie ma gwarancji, że jest ona wyższa niż 12 V. Dlatego należy wziąć pod uwagę, że 12V to maksymalne napięcie stosowane na twojej płycie (na pinie RAW).

Ponadto wspomniałeś, że używasz taniego chińskiego klonu, jest całkowicie możliwe (choć nie jest to oczekiwane, ponieważ spowodowałoby to, że tablica działałaby inaczej niż w oryginalnych specyfikacjach), że ten używa niższego ograniczenia napięcia (np. 10 V) być nieco tańszym.

Jeśli chcesz ponownie użyć zasilacza 12V, musisz upewnić się, że jego napięcie wyjściowe nigdy nie przekracza 12V, w tym przypadku masz kilka opcji:

• użyj dzielnika napięcia wykonanego z 2 oporników: najpierw musisz znać maksymalne napięcie wyjściowe zasilacza, a następnie obliczyć wartości rezystancji, aby uzyskać 12V na podstawie tego maksymalnego napięcia. To proste, ale może marnować dużo energii
• użyj diody Zenera 12V poza zasilaczem
• po zasilaczu zastosuj obwód regulatora napięcia 12V : ten jest najbezpieczniejszym, ale także najdroższym rozwiązaniem

Edytować:

Oczywiście, jeśli już to zrobiłeś i jesteś do tego przygotowany, możesz znaleźć zamienniki kondensatora, który wybuchł i kupić wyższego napięcia, a następnie wymienić go na swoich płytach; które będą wymagały dobrego sprzętu lutowniczego / rozlutowującego nadającego się do elementów montowanych powierzchniowo.