Arduino Pro Mini (Version 3.3V) Eingangsspannungsbereich / Toleranz

Ich habe ein paar Arduino Pro Mini-Klone (billiges chinesisches Zeug) und möchte sie mit 12-V-Netzteil (wie Lüfterspannung) versorgen. Gemäß der Arduino Pro Mini-Spezifikation kann der RAW-Pin 3,35 bis 12 V (3,3 V-Modell) aufnehmen. In der Praxis bedeutet dies, dass ein 12-V-Netzteil nicht verwendet werden kann, da es bei geringer Last fast immer über 12 V liegt. Ich habe gelesen, dass der Spannungsregler in dieser Platine bis zu 16V Eingang kann. Ich habe versucht, ein billiges 12-V-Netzteil anzuschließen, das 15,1 V ohne Last anzeigt, aber eine Komponente auf der Arduino-Klonplatine explodierte sofort. Die Platine scheint immer noch zu funktionieren, wenn sie vom USB-Programmierer mit Strom versorgt wird. Durchgebrannte Komponente befindet sich direkt über den VCC-, RST- und GND-Pins.

Warum ist das passiert? Was habe ich gerade beschädigt und vor allem, was ist ein sicherer Spannungspegel? Ich habe bereits ein paar 12V Schaltnetzteile, es wäre schade, wenn ich sie nicht verwenden könnte.

Lösung:

Am Ende scheint es sich um einen fehlerhaften Arduino-Klon, ein fehlerhaftes oder schlechtes Netzteil oder die Tatsache gehandelt zu haben, dass ich das Netzteil mit Strom versorgt habe, bevor ich es an den RAW-Eingangspin des Boards gesteckt habe. Die billigen 12-V-Schaltnetzteile funktionieren einwandfrei, obwohl mein Multimeter beim Einschalten eine Spannungsspitze von bis zu 30 V registriert.

Die Original- Pro-Mini- Geräte verwenden einen MIC5205-Regler, der normalerweise bis zu 16 V an seinem Eingang aufnehmen sollte, mit einem absoluten Maximum von 20 V. Es ist unwahrscheinlich, dass der Regler durch 15,1 V beschädigt wird.

Die Komponente, die Sie als defekt angegeben haben, ist jedoch ein Kondensator. SMD-Kondensatoren sind in verschiedenen Nennspannungen erhältlich, typischerweise 4 V, 6,3 V, 10 V, 16 V, 25 V, 35 V und 50 V (und höher, aber ignorieren wir sie dafür). Es sind selten Zwischenwerte zu sehen.

SMD-Kondensatoren sind sehr unempfindlich gegenüber der Verwendung bei einer höheren Spannung als angegeben. Dies gilt insbesondere für Elektrolyt- und Tantalkondensatoren. Der durchgebrannte Kondensator des Original-Pro-Mini ist polarisiert (das graue Band, nicht das Gehäuse, und der Schaltplan zeigt dies an), sodass davon ausgegangen werden kann, dass es sich um Elektrolyt- oder Tantal-Kondensatoren handelt. Ein 10µF-SMD-Elektrolyt ist in diesem Gehäuse wahrscheinlich nicht enthalten, daher handelt es sich mit ziemlicher Sicherheit um Tantal.

Sparkfun verkauft 10µF Tantal und ist für 16V ausgelegt. Es ist sehr wahrscheinlich, dass dies die gleichen sind, die auf dem Pro Mini verwendet werden. 15,1 V sind sehr nahe an 16 V - wenn dies eine schlecht geglättete Stromversorgung ist, zeigt das Messgerät möglicherweise 15,1 V, aber die Spitzen können durchaus 16 V oder sogar 20 V betragen. Es wird empfohlen, die Spannungswerte für Tantale um mindestens 50% zu verringern.

Es ist sehr wichtig zu wissen, dass die meisten kostengünstigen Gleichstromversorgungen nicht geregelt werden und eine sehr unruhige Ausgangsspannung ohne Regelung erzeugen:

Tantale haben auch keine Toleranz für die Sperrspannung. Wenn Sie also die Sperrspannung anlegen, wird sie platzen.

Es ist also sehr wahrscheinlich, dass Sie die Kappe überspannt und gesprengt haben. Sie könnten sie durch Kondensatoren mit höherer Nennleistung ersetzen - ich würde 35 V wählen, wenn Sie 15,1 V liefern möchten. Das Entlöten und Entlöten eines einzelnen Kondensators ist relativ einfach, solange die Pads nicht beschädigt wurden. Realistisch gesehen können Sie anstelle des SMD-Elektrolyts ein normales 10-uF-Blei zwischen RAW und GND verwenden.

EDIT: Wenn man sich jedoch das Datenblatt für den Regler ansieht, sollte es eigentlich egal sein, ob diese 10uF da sind oder nicht:

Ein 1μF-Kondensator sollte von IN nach GND gelegt werden, wenn mehr als 10 Zoll Draht zwischen dem Eingang und dem Wechselstromfilterkondensator liegen oder wenn eine Batterie als Eingang verwendet wird.

Einige Regler benötigen unbedingt einen Eingangskondensator, bei anderen ist dies nur ratsam. Das sieht so aus, als wäre es nur ratsam. Wenn es jetzt nicht mit externer Stromversorgung funktioniert, haben Sie möglicherweise auch den Regler durchgebrannt.

Auch wenn die Klonplatine einen anderen SMD-Regler verwendet, sind ihre Eigenschaften alle sehr ähnlich. Wie bereits erwähnt, benötigen einige einen Kondensator am Eingang, um zu funktionieren. Durch Ersetzen des Kondensators kann dies möglicherweise behoben werden.

Es gibt noch eine weitere Überlegung, dass ein Absinken von 15,1 V auf 3,3 V bei einem SMD-Regler keine gute Idee ist. Sie müssen viel Strom verbrauchen.

Der MC5205 kann 455 mW bei minimalem PCB-Fußabdruck (den der Pro Mini hat) bei einer Umgebungstemperatur von 25 ° C abgeben:

Wir kennen also die maximale Verlustleistung und den Spannungsabfall - und können dann den Strom berechnen:

P = (Vin - Vout) * I

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

I = 38,5 mA

Das ist überhaupt nicht sehr viel. Möglicherweise möchten Sie die Regelung von der Platine aus in Betracht ziehen und wahrscheinlich mit einem Schaltregler anstelle eines linearen Reglers.

Ich nehme auch dein PS zur Kenntnis:

Die Erdung des 12-V-Netzteils wird mit dem Arduino-Erdungsstift geteilt, nicht sicher, ob dies die Ursache sein könnte.

Wenn sie nicht geteilt würden, gäbe es keine Möglichkeit, dass dies funktioniert. Sie müssen gemeinsam genutzt werden, da sonst die Vcc aus dem Netzteil nicht auf irgendetwas bezogen werden und möglicherweise auch nicht vorhanden sind.

Die Komponente, die während Ihres Tests explodierte, ist ein Kondensator.

Entsprechend der Position auf der Platine, die Sie erwähnt haben, ist es einer der 2 Elektrolytkondensatoren, die auf beiden Seiten des 3,3-V-Reglers verwendet werden (ich würde sagen, das ist wahrscheinlich der vorgeschaltete Kondensator).

Es gibt einige Gründe, warum ein Kondensator explodieren kann :

• Anlegen einer invertierten Spannung (nur polarisierte Kondensatoren)
• Legen Sie eine Spannung an, die über der Nennspannung liegt
• wende einen Strom an, der über seiner Bewertung liegt

Ihre Situation ist wahrscheinlich die 2.: zu hohe Spannung angelegt.

Gemäß den Sparkfun-Originalschemata muss dieser Kondensator mit einer Kapazität von 10 uF polarisiert sein. Leider wird in den Schaltplänen die maximale Spannung nicht angegeben.

Gemäß der Spezifikation für die Originalplatine sollte die maximale Spannung für diese Kappe mindestens 12 V betragen, es kann jedoch nicht garantiert werden, dass sie über 12 V liegt. Daher müssen Sie berücksichtigen, dass 12 V die maximale Spannung ist, die an Ihrer Platine (am RAW-Pin) anliegt.

Darüber hinaus haben Sie erwähnt, dass Sie einen billigen chinesischen Klon verwenden. Es ist durchaus möglich (obwohl dies nicht zu erwarten ist, da die Platine dadurch anders als die ursprünglichen Spezifikationen funktioniert), dass für diesen eine niedrigere Spannungsgrenze (z. B. 10 V) verwendet wird ein bisschen billiger sein.

Wenn Sie Ihr 12-V-Netzteil wiederverwenden möchten, müssen Sie sicherstellen, dass die Ausgangsspannung niemals 12 V überschreitet. Dafür haben Sie einige Optionen:

• Verwenden Sie einen Spannungsteiler aus 2 Widerständen: Sie müssen zuerst die maximale Ausgangsspannung Ihres Netzteils kennen und dann die Widerstandswerte berechnen, um 12 V basierend auf dieser maximalen Spannung zu erhalten. Das ist einfach, aber es kann viel Energie verschwenden
• Verwenden Sie eine 12-V- Zenerdiode außerhalb Ihres Netzteils
• Verwenden Sie nach Ihrem Netzteil einen 12-V- Spannungsreglerkreis : Dieser ist die sicherste, aber auch die teuerste Lösung

Bearbeiten:

Natürlich können Sie, wenn Sie es bereits getan haben und dafür ausgerüstet sind, Ersatz für den explodierten Kondensator finden, einen Kondensator mit höherer Spannung kaufen und ihn dann auf Ihren Platinen austauschen. Dies erfordert eine gute Löt- / Entlötausrüstung, die für oberflächenmontierte Komponenten verwendet werden kann.