Arduino Pro Mini (versi 3.3V) rentang / toleransi tegangan input

Saya punya beberapa klon Arduino Pro Mini (barang China murah) dan ingin memberi daya dengan catu daya 12V (sama seperti voltase kipas). Menurut spesifikasi Mini Arduino Pro , pin RAW dapat mengambil 3,35-12V (model 3.3V). Dalam prakteknya ini berarti 12V PSU tidak dapat digunakan karena mereka hampir selalu lebih dari 12V dengan beban rendah. Saya membaca bahwa regulator tegangan di papan ini mampu input hingga 16V. Saya mencoba mencolokkan adaptor daya 12V murah yang bertuliskan 15.1V tanpa beban tetapi komponen pada papan klon arduino benar-benar meledak seketika. Papan tampaknya masih bekerja ketika ditenagai oleh programmer usb. Komponen yang terbakar tepat di atas pin VCC, RST, dan GND.

Kenapa ini terjadi? Apa yang baru saja saya rusak dan yang paling penting adalah tingkat tegangan aman untuk digunakan? Saya sudah punya beberapa 12V switching power supply akan memalukan jika saya tidak bisa menggunakannya.

Larutan:

Pada akhirnya sepertinya itu adalah klon arduino yang rusak, adaptor daya berkualitas buruk atau fakta bahwa saya menyalakan catu daya sebelum menghubungkannya ke pin input RAW papan. Catu daya switching 12V murah bekerja dengan baik meskipun multimeter saya mencatat lonjakan tegangan setinggi 30V selama power up.

Pro Mini asli menggunakan regulator MIC5205 yang seharusnya menerima hingga 16V pada input normalnya, dengan maksimum absolut 20V. Tidak mungkin bahwa regulator akan rusak pada 15.1V.

Namun, komponen yang Anda tunjukkan telah meledak adalah kapasitor. Kapasitor SMD tersedia dalam peringkat tegangan yang berbeda, biasanya 4V, 6.3V, 10V, 16V, 25V, 35V dan 50V (dan di atas, tetapi mari kita abaikan untuk ini). Jarang untuk melihat nilai perantara.

Kapasitor SMD sangat tidak toleran terhadap penggunaan tegangan yang lebih tinggi dari yang ditentukan. Ini terutama berlaku untuk kapasitor elektrolitik dan tantalum. Kapasitor yang tertiup pada Pro Mini asli adalah terpolarisasi (pita abu-abu bukan paket dan skema menunjukkan ini), sehingga kita dapat menyimpulkan itu adalah elektrolitik atau tantalum. Elektrolit SMD 10μF tidak mungkin ada dalam paket ini, sehingga hampir pasti merupakan tantalum.

Sparkfun menjual 10μF tantalums , dan mereka diberi peringkat 16V. Sangat mungkin ini adalah yang sama yang digunakan pada Pro Mini. 15.1V sangat dekat dengan 16V - pada kenyataannya, jika ini adalah catu daya yang tidak mulus, meteran mungkin menunjukkan 15.1V tetapi puncaknya bisa 16V atau bahkan 20V. Dianjurkan agar Anda menurunkan peringkat voltase pada tantalum setidaknya 50%.

Sangatlah penting untuk menyadari bahwa sebagian besar catu daya DC berbiaya rendah tidak diatur dan menghasilkan tegangan keluaran yang sangat bergelombang tanpa regulasi:

Tantalum juga tidak memiliki toleransi untuk tegangan balik, jadi jika Anda menerapkan tegangan balik, itu akan muncul.

Jadi sangat mungkin bahwa Anda over-volted tutupnya dan gagal. Anda bisa menggantinya dengan kapasitor berperingkat lebih tinggi - Saya akan memilih yang 35V jika Anda ingin memasok 15.1V. Desoldering dan desoldering kapasitor tunggal relatif mudah selama bantalan belum rusak. Secara realistis, Anda bisa menggunakan elektrolit 10uF bertimbal normal antara RAW dan GND alih-alih yang SMD.

EDIT: Namun, melihat lembar data untuk regulator, seharusnya tidak masalah jika 10uF itu ada atau tidak:

Kapasitor 1μF harus ditempatkan dari IN ke GND jika ada lebih dari 10 inci kawat antara input dan kapasitor filter ac atau jika baterai digunakan sebagai input.

Beberapa regulator benar-benar membutuhkan kapasitor input, sedangkan yang lainnya hanya disarankan. Sepertinya ini hanya disarankan. Jadi jika tidak bekerja dengan daya eksternal sekarang, Anda mungkin telah meniup regulator juga.

Bahkan jika papan klon menggunakan regulator SMD berbeda, karakteristik mereka semua sangat mirip. Seperti yang disebutkan, beberapa memang membutuhkan kapasitor pada input untuk bekerja, jadi menggantinya mungkin memperbaikinya.

Ada pertimbangan lebih lanjut bahwa menjatuhkan dari 15.1V ke 3.3V pada regulator SMD bukanlah ide bagus. Anda perlu membakar banyak daya.

MC5205 dapat menghilangkan 455mW dengan jejak PCB minimal (yang dimiliki Pro Mini) dengan ambient 25 ° C:

Jadi, kita tahu kekuatan maksimum yang bisa kita hilangkan, dan kita tahu penurunan tegangan - kita bisa menghitung arus:

P = (Vin - Vout) * I

0.455 / (15.1 - 3.3) = I

I = 38.5mA

Ini sama sekali tidak banyak. Anda mungkin ingin mempertimbangkan untuk mengatur papan, dan mungkin dengan regulator switching daripada regulator linier.

Saya juga mencatat PS Anda:

dasar dari 12V PSU dibagi dengan pin ground Arduino, tidak yakin apakah ini penyebabnya.

Jika mereka tidak dibagikan, tidak mungkin ini bisa berhasil. Mereka perlu dibagikan jika Vcc dari catu daya tidak dirujuk ke apa pun dan mungkin juga tidak ada.

Komponen yang meledak selama pengujian Anda adalah kapasitor.

Menurut posisi di papan yang Anda sebutkan, itu adalah salah satu dari 2 kapasitor elektrolitik yang digunakan di kedua sisi regulator 3.3V (saya akan mengatakan itu mungkin capcitor hulu).

Ada beberapa alasan mengapa kapasitor dapat meledak :

• berikan voltase terbalik (hanya kapasitor terpolarisasi)
• berikan tegangan di atas peringkatnya
• terapkan arus di atas peringkatnya

Situasi Anda mungkin yang ke-2: voltase terlalu tinggi.

Menurut skema asli Sparkfun, kapasitor ini harus dipolarisasi dengan kapasitas 10uF. Sayangnya skema tidak menyebutkan tegangan maksimum.

Menurut spesifikasi untuk papan asli , tegangan maksimum untuk penutup ini harus setidaknya 12V, tetapi tidak ada jaminan bahwa itu adalah anthing di atas dari 12V. Oleh karena itu, Anda harus mempertimbangkan 12V adalah tegangan maksimum yang berlaku untuk papan Anda (pada pin RAW).

Selain itu, Anda telah menyebutkan Anda menggunakan klon Cina murah, sangat mungkin (meskipun tidak diharapkan, karena akan membuat papan beroperasi berbeda dari spesifikasi asli) bahwa yang satu ini menggunakan tutup tegangan rendah (misalnya 10V) yang akan menjadi sedikit lebih murah.

Jika Anda ingin menggunakan kembali 12V PSU Anda, Anda harus memastikan bahwa tegangan keluarannya tidak pernah melebihi 12V, untuk ini Anda dibiarkan dengan beberapa pilihan:

• gunakan pembagi tegangan yang terbuat dari 2 resistor: Anda harus terlebih dahulu mengetahui output tegangan maks PSU Anda dan kemudian menghitung nilai resistansi untuk mendapatkan 12V berdasarkan tegangan maks. Itu mudah tetapi bisa menghabiskan banyak energi
• gunakan diode 12V Zener di luar PSU Anda
• gunakan rangkaian pengatur tegangan 12V setelah PSU Anda: bahwa itu adalah solusi yang paling aman, tetapi juga yang paling mahal

Edit:

Tentu saja, jika Anda sudah melakukannya dan dilengkapi untuk itu, Anda dapat menemukan pengganti kapasitor yang telah meledak dan membeli yang bertegangan lebih tinggi, lalu pasang kembali di papan Anda; yang akan menggunakan kembali peralatan penyolderan / pematrian yang baik yang dapat digunakan untuk komponen yang dipasang di permukaan.