Intervallo / tolleranza della tensione di ingresso di Arduino Pro Mini (versione 3.3V)


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Ho alcuni cloni di Arduino Pro Mini (roba cinese economica) e vorrei alimentarli con un alimentatore a 12V (uguale alla tensione della ventola). Secondo le specifiche di Arduino Pro Mini, il pin RAW può richiedere 3,35-12 V (modello 3,3 V). In pratica ciò significa che non è possibile utilizzare un alimentatore da 12 V poiché sono quasi sempre a 12 V con carico ridotto. Ho letto che il regolatore di tensione in questa scheda è in grado di immettere fino a 16V. Ho provato a collegare un adattatore di alimentazione da 12 V economico che leggesse 15,1 V senza carico ma un componente sulla scheda del clone di Arduino è effettivamente esploso all'istante. La scheda sembra funzionare ancora quando è alimentata dal programmatore USB. Il componente che si è esaurito è appena sopra i pin VCC, RST e GND.

Perché è successo? Cosa ho appena danneggiato e, soprattutto, qual è un livello di tensione sicuro da utilizzare? Ho già alcuni alimentatori a commutazione 12V che sarebbe un peccato se non potessi usarli.

Soluzione:

Alla fine sembra essere stato un clone di Arduino difettoso, un adattatore di alimentazione difettoso o di scarsa qualità o il fatto che ho alimentato l'alimentatore prima di collegarlo al pin di ingresso RAW della scheda. Gli alimentatori a commutazione 12V economici funzionano bene anche se il mio multimetro registra un picco di tensione fino a 30 V durante l'accensione.


Non sembra esserci alcuna scheda Pro Micro sul sito ufficiale. Posso trovarlo solo su Sparkfun. Potresti verificare quale scheda hai?
asheeshr,

Il mio errore, in realtà è Pro Mini (corretto ora).
DominicM

Risposte:


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I Pro Mini originali utilizzano un regolatore MIC5205 che dovrebbe accettare fino a 16 V al suo ingresso normalmente, con un massimo assoluto di 20 V. È improbabile che il regolatore venga danneggiato da 15,1 V.

Tuttavia, il componente che hai indicato che è saltato è un condensatore. I condensatori SMD sono disponibili in diverse tensioni di tensione, in genere 4 V, 6,3 V, 10 V, 16 V, 25 V, 35 V e 50 V (e oltre, ma ignoriamoli per questo). È raro vedere valori intermedi.

I condensatori SMD sono molto intolleranti all'utilizzo a una tensione superiore a quella specificata. Ciò è particolarmente vero per i condensatori elettrolitici e al tantalio. Il condensatore bruciato sul Pro Mini originale è polarizzato (la fascia grigia non è inclusa e lo schema indica questo), quindi possiamo dedurre che è elettrolitico o tantalio. È improbabile che un elettrolitico SMD da 10µF sia contenuto in questo pacchetto, quindi è quasi certamente un tantalio.

Sparkfun vende tantalio 10µF e sono classificati a 16V. È molto probabile che siano gli stessi utilizzati su Pro Mini. 15.1V è molto vicino a 16V - in effetti, se si tratta di un alimentatore mal regolato, il misuratore potrebbe mostrare 15.1V ma i picchi potrebbero essere ben 16V o addirittura 20V. Si consiglia di declassare le tensioni nominali sui tantalio almeno del 50%.

È davvero importante rendersi conto che la maggior parte degli alimentatori CC a basso costo non sono regolati e producono una tensione di uscita molto irregolare senza regolazione:

inserisci qui la descrizione dell'immagine

Anche i tantalio non hanno tolleranza per la tensione inversa, quindi se si applica la tensione inversa, si aprirà.

Quindi è molto probabile che tu abbia voltato troppo il tappo e fatto saltare. Potresti sostituirli con condensatori con valori nominali più alti: sceglierei 35 V se desideri fornire 15,1 V. Dissaldare e dissaldare un singolo condensatore è relativamente facile purché i pad non siano stati danneggiati. Realisticamente, potresti usare un normale elettrolitico a 10uF con piombo tra RAW e GND invece di quello SMD.

EDIT: Tuttavia, guardando la scheda tecnica per il regolatore, non dovrebbe davvero importare se quel 10uF è presente o no:

Un condensatore da 1μF deve essere posizionato da IN a GND se tra l'ingresso e il condensatore del filtro CA sono presenti più di 10 pollici di filo o se viene utilizzata una batteria come ingresso.

Alcuni regolatori richiedono assolutamente un condensatore di ingresso, mentre altri è consigliabile. Sembra che sia solo consigliabile. Quindi, se non funziona ora con alimentazione esterna, è possibile che anche il regolatore sia saltato.

Anche se la scheda clone utilizza un diverso regolatore SMD, le loro caratteristiche sono tutte molto simili. Come detto, alcuni hanno bisogno di un condensatore sull'ingresso per funzionare, quindi la sua sostituzione potrebbe risolverlo.

C'è un'ulteriore considerazione sul fatto che scendere da 15.1V a 3.3V su un regolatore SMD non è una grande idea. Dovrai bruciare molta energia.

L'MC5205 è in grado di dissipare 455mW con un ingombro minimo del PCB (che Pro Mini ha) con un ambiente di 25 ° C:

Calcolo termico

Quindi, conosciamo la massima potenza che possiamo dissipare e conosciamo la caduta di tensione - possiamo quindi calcolare la corrente:

P = (Vin - Vout) * I

0.455 / (15.1 - 3.3) = I

I = 38,5 mA

Questo non è affatto. Potresti voler prendere in considerazione la regolazione fuori dalla scheda, e probabilmente con un regolatore di commutazione anziché un regolatore lineare.

Noto anche il tuo PS:

il terreno dell'alimentatore 12V è condiviso con il pin di terra Arduino, non sono sicuro che questa possa essere la causa.

Se non fossero condivisi, non ci sarebbe modo che ciò funzioni. Devono essere condivisi altrimenti il ​​Vcc dall'alimentatore non fa riferimento a nulla e potrebbe anche non esserci.


Risposta incredibilmente dettagliata! Il psu che ho usato potrebbe avere una tensione di picco più elevata. Anche un alimentatore switching potrebbe avere questo problema? Il condensatore danneggiato ha scritto "a104C" e "3A052" sotto di esso. Non sono sicuro di cosa significhi. I pad sembrano a posto poiché ho contattato il pin RAW per meno di mezzo secondo. Cercherò di saldare un normale condensatore da 35 V quando arriva il mio saldatore. Presumo che il cappuccio più grande sia ok?
DominicM

Un tantalio bruciato comporterebbe probabilmente più danni di un semplice condensatore bruciato (come, diciamo, un PCB bruciato).
Ignacio Vazquez-Abrams,

Vedo solo danni al condensatore, nessun segno sul PCB. La parte superiore del cappuccio ha un buco e del metallo a vista all'interno anche un segno di bruciatura nero sul lato ma tutto qui. Ho toccato i contatti solo per un tempo molto breve, quindi forse è per questo.
DominicM

Ho definitivamente eliminato i tantalio e il danno è stato limitato al berretto e alla bruciatura minore.
Cybergibbons

@Cybergibbons Avevo inserito l'adattatore di corrente prima di collegare Arduino, esclude che la causa è stata la tensione di avvio? Ho interruttori di alimentazione ma non sono sicuro che siano soggetti a tensioni più elevate di quelle nominali o no ..?
DominicM

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Il componente che è esploso durante il test è un condensatore.

Secondo la posizione sulla scheda che hai citato, è uno dei 2 condensatori elettrolitici utilizzati su entrambi i lati del regolatore da 3,3 V (direi che probabilmente è il capcitor a monte).

Ci sono alcuni motivi per cui un condensatore può esplodere :

  • applicare una tensione invertita (solo condensatori polarizzati)
  • applicare una tensione superiore alla sua potenza nominale
  • applicare una corrente superiore alla sua valutazione

La tua situazione è probabilmente la seconda: tensione troppo alta applicata.

Secondo gli schemi originali Sparkfun, questo condensatore deve essere polarizzato con una capacità di 10uF. Purtroppo gli schemi non menzionano la massima tensione.

Secondo le specifiche per la scheda originale , la tensione massima per questo cappuccio dovrebbe essere almeno di 12V, ma non c'è garanzia che sia superiore a 12V. Quindi, devi considerare che 12V è la tensione massima applicabile alla tua scheda (sul pin RAW).

Inoltre, hai menzionato che stai utilizzando un clone cinese economico, è perfettamente possibile (anche se non previsto, poiché farebbe funzionare la scheda in modo diverso rispetto alle specifiche originali) che questo utilizza un limite di tensione inferiore (ad esempio 10 V) che essere un po 'più economico.

Se vuoi riutilizzare il tuo alimentatore da 12 V, dovrai assicurarti che la sua tensione di uscita non superi mai i 12 V, per questo ti restano alcune opzioni:

  • usa un divisore di tensione composto da 2 resistori: devi prima conoscere l'uscita di tensione massima del tuo alimentatore e quindi calcolare i valori di resistenza per ottenere 12V in base a quella tensione massima. È facile ma può sprecare molta energia
  • utilizzare un diodo Zener 12V all'esterno dell'alimentatore
  • utilizza un circuito regolatore di tensione a 12 V dopo l'alimentatore: quello è la soluzione più sicura, ma anche più costosa

Modificare:

Naturalmente, se l'hai già fatto e ne sei equipaggiato, puoi trovare sostituzioni per il condensatore che è esploso e acquistarne uno più alto, quindi sostituirlo sulle tue schede; ciò produrrà un buon equipaggiamento di saldatura / dissaldatura utilizzabile per componenti montati in superficie.


Oppure sostituire le parti a bassa tensione con parti con valori nominali più elevati.
Ignacio Vazquez-Abrams,

Sì, certo, ma ciò implica la dissaldatura di SMC che non è qualcosa che tutti possono fare.
jfpoilpret,

@ Ignacio-Vazquez-Abrams Ho modificato la mia risposta per includere il tuo suggerimento, grazie.
jfpoilpret

Ho alcuni condensatori, sto solo aspettando che il mio saldatore hakko ritorni quando il mio el cheapo si è rotto ... Posso usare qualsiasi condensatore non smd con una tensione nominale di 35 V?
DominicM

I limiti di tensione più alti sono OK, a condizione che la capacità sia la stessa dell'originale. Puoi andare a rimuovere il cappuccio SMD (solo uno è necessario per essere sostituito) e saldare invece un tappo "normale", ma fai attenzione ai pantaloncini poiché i cavi sono molto più grandi!
jfpoilpret,
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