So funktioniert die Arduino-Stromversorgung

Ich bin nicht beeindruckt von der Qualität dieses Schaltplans. Jemand war zu faul, dieses Ding in Eagle ohne Farben zu exportieren, die für Leute außerhalb von Eagle nichts bedeuten. Dann gibt es die beiden Mystery-Blöcke auf der linken Seite. Der obere zeigt 5V und GND mit einer Kappe darüber, aber ohne Hinweis darauf, was das Ding ist, das an die Stromversorgung angeschlossen ist. Der untere ist mit PWIN und GND verbunden, aber wieder kein Hinweis darauf, was es eigentlich ist. Ich würde dieser Person oder Organisation nicht viel trauen, da sie nicht einmal die kleinen offensichtlichen Dinge richtig machen können und eindeutig den Stolz auf ihre Arbeit vermissen lassen, der es zu peinlich hätte machen sollen, dieses Chaos in der Öffentlichkeit zu zeigen. Ich denke, das ist eine weitere Bestätigung dafür, dass Arduinos nicht nur Mikrocontroller für Dummies sind, sondern auch Mikrocontroller von Dummies.

Wie auch immer, zurück zu deiner Frage. Es sieht so aus, als ob es darum geht, aktiv zwischen USB-Strom und der PWRI-Stromleitung umzuschalten. Wenn PWIN vorhanden ist, wird es immer verwendet, unabhängig davon, ob USB-Strom verfügbar ist oder nicht. Damit VIN nützlich ist, muss es über VCC30 liegen, nachdem es durch R10 und R11 durch zwei geteilt wurde. Aus den Namen können wir erraten, dass dies 6 V wären, was das Minimum sein könnte, das IC4 benötigt, um zuverlässige 5 V auszugeben (ich erkenne die IC4-Teilenummer nicht und habe es nicht überprüft). Sie haben Recht, IC5B hat keinen Zweck. Es ist ein Einheitsverstärkungspuffer, aber der Ausgang von IC5A sollte die gleiche Impedanz und Antriebsfähigkeit haben.

Beachten Sie, dass die FET-Body-Diode bei der Ausrichtung von T1 immer die USB-Spannung auf das 5-V-Netz lässt. Dadurch kann das System booten und den FET schließlich vollständig einschalten, wenn die Platine nur über USB mit Strom versorgt wird. Wenn eine externe Stromversorgung verwendet wird, ist der FET ausgeschaltet und der Diodenabfall verhindert, dass ein wesentlicher Strom aus der USB-Stromversorgung gezogen wird.

Dieses Arduino-Netzteil wurde entwickelt, um "das Richtige zu tun", egal welche Stromquelle angeschlossen ist.

das richtige

"Das Richtige" ist:

• Wenn eine Person nur das USB-Kabel einsteckt, werden die CPU und alles andere, das von der +5-V-Leitung versorgt wird, von der +5-V-USB-Stromversorgung versorgt.
• Wenn eine Person nur eine 12-V-Wandsteckdose richtig einsteckt, werden die CPU und alles andere, das von der +5-V-Leitung gespeist wird, von einem +5-V-Spannungsregler gespeist, der von der Wandsteckdose gespeist wird.
• Wenn eine Person gleichzeitig sowohl das USB-Kabel als auch die Wandsteckdose richtig einsteckt, kommt der gesamte Strom von der Wandsteckdose, und es fließt kein Strom zum USB-Host zurück.
• Wenn eine Person die Kabel ein- und aussteckt, geht die Stromversorgung reibungslos von einem zum anderen über, sodass die CPU ununterbrochen weiterläuft, solange mindestens eines immer richtig eingesteckt ist.
• Wenn (nicht "Wenn" !) Eine Person eine 12-V-Steckdose falsch einsteckt -- umgekehrte Polarität -- fließt kein Strom zu oder von der Steckdose, wird kein Schaden angerichtet und das System verhält sich genau so, als ob Diese Wandwarze ist überhaupt nicht eingesteckt.

Wall-Wart-Power

Viele Systeme verwenden 1 Diode für jede Stromquelle, um das System mit der jeweils höheren Eingangsspannung zu versorgen, was automatisch die Anforderung "weicher Übergänge" erfüllt.

Die Diode funktioniert gut auf der Wall-Wart-Power-Seite.

USB-Stromversorgung

Leider würde eine Diode auf der USB-Stromseite für den Arduino nicht funktionieren. Wenn nur die USB-Stromversorgung abgeschaltet wird, würde ein Diodenabfall (normalerweise etwa 0,6 V) dazu führen, dass alles einen Diodenabfall niedriger als die USB-Stromversorgung ausführt - also wären es typischerweise 4,4 V gewesen, was anscheinend (?) Unzureichend ist.

geheimnisvolle Teile

Spätere Versionen des Arduino-Schaltplans kennzeichnen die 3-Pin-Box deutlich mit "Powersupply DC 21mm", was auf einen 21-mm-Fassstecker hinweist.

Die mysteriösen "4"- und "8"-Pins oben links im Arduino-Schaltplan sind die Power-Pins eines 8-Pin-Dual-Operationsverstärkers. Dieser Operationsverstärker wird hier als Komparator verwendet.

Gedanken

Ich weiß nicht, warum der Designer keinen Komparator-IC verwendet hat oder warum der Designer beide Operationsverstärker im Paket verwendet hat, wenn nur ein Operationsverstärker ausreichend ist - aber da es eindeutig funktioniert , werde ich es nicht tun sagen, dass es "falsch" ist.

Der Operationsverstärker und der pFET implementieren etwas, das einer "idealen Diode" sehr nahe kommt: Wenn nur das USB-Kabel angeschlossen ist, treibt der Operationsverstärker den pFET hart an, was zu einem Spannungsabfall über dem pFET von weniger als 0,1 V führt (also alles läuft auf etwas nahe genug an 5,0 V).

Wenn eine Person ein USB-Kabel an einen Arduino anschließt, an dem zuvor nichts angeschlossen war, lässt die Body-Diode des pFET „T1“ genügend Strom vom USB-Kabel einfließen, um die Versorgungsspannung des Operationsverstärkers auf etwa 4,6 V hochzufahren , mehr als genug, um den Operationsverstärker einzuschalten, der dann diesen pFET hart einschaltet und die Spannung den Rest des Weges auf mehr als 4,9 V hochzieht.

Wenn eine Person den Wandstecker in die Arduino-Strombuchse steckt, schalten die Operationsverstärker den pFET hart aus. Die pFET-Body-Diode verhindert, dass Strom vom Spannungsregler zum USB-Host zurückgespült wird. Im Prinzip könnte der USB-Strom weiterhin durch die pFET-Body-Diode in den Arduino fließen, aber das wird ziemlich unbedeutend sein, da der USB-Strom nahezu die gleiche Spannung wie die von der Wandwarze erzeugte geregelte Spannung hat.

ps: Wenn ein kleines Unternehmen 250.000 Platinen verkauft , verwende ich persönlich eher das Wort „erfolgreich“ als „Dummköpfe“.