Plage / tolérance de tension d'entrée de l'Arduino Pro Mini (version 3,3 V)

J'ai quelques clones Arduino Pro Mini (trucs chinois bon marché) et je voudrais les alimenter avec une alimentation 12V (identique à la tension du ventilateur). Selon la spécification Arduino Pro Mini, la broche RAW peut prendre 3,35-12 V (modèle 3,3 V). En pratique, cela signifie qu'une alimentation 12 V ne peut pas être utilisée car elle est presque toujours supérieure à 12 V avec une faible charge. J'ai lu que le régulateur de tension de cette carte est capable d'une entrée jusqu'à 16 V. J'ai essayé de brancher un adaptateur secteur 12V bon marché qui lit 15,1 V sans charge, mais un composant de la carte clone Arduino a explosé instantanément. La carte semble fonctionner encore lorsqu'elle est alimentée par un programmateur USB. Le composant qui a grillé est juste au-dessus des broches VCC, RST et GND.

Pourquoi est-ce arrivé? Qu'est-ce que je viens d'endommager et, surtout, quel est un niveau de tension sûr à utiliser? J'ai déjà quelques alimentations à découpage 12V, il serait dommage que je ne puisse pas les utiliser.

Solution:

Au final, il semble que ce soit un clone Arduino défectueux, un adaptateur secteur défectueux ou de mauvaise qualité ou le fait que j'ai alimenté l'alimentation avant de la brancher sur la broche d'entrée RAW de la carte. Les alimentations à découpage 12V bon marché fonctionnent très bien même si mon multimètre enregistre une pointe de tension pouvant atteindre 30V lors de la mise sous tension.

Les véritables Pro Mini utilisent un régulateur MIC5205 qui devrait accepter jusqu'à 16 V à son entrée normalement, avec un maximum absolu de 20 V. Il est peu probable que le régulateur soit endommagé par 15,1 V.

Cependant, le composant que vous avez indiqué qui a sauté est un condensateur. Les condensateurs SMD sont disponibles en différentes tensions nominales, généralement 4 V, 6,3 V, 10 V, 16 V, 25 V, 35 V et 50 V (et plus, mais ignorons-les pour cela). Il est rare de voir des valeurs intermédiaires.

Les condensateurs SMD sont très intolérants à être utilisés à une tension supérieure à celle spécifiée. Cela est particulièrement vrai pour les condensateurs électrolytiques et au tantale. Le condensateur grillé des véritables Pro Mini est polarisé (la bande grise n'est pas le paquet et le schéma l'indique), nous pouvons donc en déduire qu'il est électrolytique ou au tantale. Il est peu probable qu'un électrolytique CMS de 10µF soit dans cet emballage, il s'agit donc presque certainement d'un tantale.

Sparkfun vend des tantales de 10µF , et ils sont évalués à 16V. Il est fort probable que ce soient les mêmes que ceux utilisés sur le Pro Mini. 15,1V est très proche de 16V - en fait, s'il s'agit d'une alimentation mal lissée, le compteur peut afficher 15,1V mais les pics pourraient bien être de 16V ou même de 20V. Il est recommandé de réduire de 50% au moins les valeurs nominales de tension sur les tantales.

Il est vraiment important de réaliser que la plupart des alimentations CC à bas prix ne sont pas régulées et produisent une tension de sortie très cahoteuse sans régulation:

Les tantales n'ont pas non plus de tolérance pour la tension inverse, donc si vous appliquiez une tension inverse, elle éclaterait.

Il est donc fort probable que vous ayez survolé le capuchon et que vous l'ayez fait sauter. Vous pouvez les remplacer par des condensateurs de qualité supérieure - j'opterais pour des condensateurs de 35 V si vous souhaitez fournir 15,1 V. Dessouder et dessouder un seul condensateur est relativement facile tant que les plots n'ont pas été endommagés. De manière réaliste, vous pouvez utiliser un électrolytique au plomb 10uF normal entre RAW et GND au lieu de celui SMD.

EDIT: Cependant, en regardant la fiche technique du régulateur, peu importe que ce 10uF soit là ou non:

Un condensateur de 1 μF doit être placé de IN à GND s'il y a plus de 10 pouces de fil entre l'entrée et le condensateur du filtre à courant alternatif ou si une batterie est utilisée comme entrée.

Certains régulateurs nécessitent absolument un condensateur d'entrée, avec d'autres il est juste conseillé. Cela semble juste conseillé. Donc, si cela ne fonctionne pas sur une alimentation externe maintenant, vous avez peut-être également fait sauter le régulateur.

Même si la carte clone utilise un régulateur SMD différent, leurs caractéristiques sont toutes très similaires. Comme indiqué, certains ont besoin d'un condensateur sur l'entrée pour fonctionner, donc le remplacer pourrait le réparer.

Il y a une autre considération que passer de 15,1 V à 3,3 V sur un régulateur SMD n'est pas une bonne idée. Vous devrez brûler beaucoup d'énergie.

Le MC5205 peut dissiper 455 mW avec une empreinte PCB minimale (que possède le Pro Mini) avec une température ambiante de 25 ° C:

Donc, nous connaissons la puissance maximale que nous pouvons dissiper, et nous connaissons la chute de tension - nous pouvons ensuite calculer le courant:

P = (Vin - Vout) * I

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

I = 38,5 mA

Ce n'est pas grand-chose du tout. Vous voudrez peut-être envisager une régulation hors carte, et probablement avec un régulateur de commutation plutôt qu'avec un régulateur linéaire.

Je note également votre PS:

la masse de l'alimentation 12V est partagée avec la broche de terre Arduino, je ne sais pas si cela pourrait être la cause.

S'ils n'étaient pas partagés, il n'y aurait aucun moyen que cela fonctionne. Ils doivent être partagés sinon le Vcc de l'alimentation n'est référencé à rien et peut tout aussi bien ne pas être là.

Le composant qui a explosé pendant votre test est un condensateur.

Selon la position sur la carte que vous avez mentionnée, il s'agit de l'un des 2 condensateurs électrolytiques utilisés des deux côtés du régulateur 3,3 V (je dirais que c'est probablement le condensateur amont).

Il y a plusieurs raisons pour lesquelles un condensateur peut exploser :

• appliquez-lui une tension inversée (condensateurs polarisés uniquement)
• appliquer une tension supérieure à sa valeur nominale
• appliquer un courant supérieur à sa note

Votre situation est probablement la 2ème: tension trop élevée appliquée.

Selon les schémas originaux de Sparkfun, ce condensateur doit être polarisé avec une capacité de 10uF. Malheureusement, les schémas ne mentionnent pas la tension maximale.

Selon les spécifications de la carte d'origine , la tension maximale de ce capuchon devrait être d'au moins 12 V, mais il n'y a aucune garantie qu'elle est supérieure à 12 V. Par conséquent, vous devez considérer que 12V est la tension maximale applicable à votre carte (sur la broche RAW).

De plus, vous avez mentionné que vous utilisez un clone chinois bon marché, il est parfaitement possible (bien que ce ne soit pas prévu, car cela ferait fonctionner la carte différemment des spécifications d'origine) que celui-ci utilise un bouchon de tension inférieur (par exemple 10V) qui serait être un peu moins cher.

Si vous souhaitez réutiliser votre bloc d'alimentation 12V, vous devrez vous assurer que sa tension de sortie ne dépasse jamais 12V, pour cela, il vous reste quelques options:

• utilisez un diviseur de tension composé de 2 résistances: vous devez d'abord connaître la sortie de tension maximale de votre PSU, puis calculer les valeurs de résistance pour obtenir 12 V en fonction de cette tension maximale. C'est facile mais cela peut gaspiller beaucoup d'énergie
• utilisez une diode Zener 12V en dehors de votre alimentation
• utilisez un circuit régulateur de tension 12V après votre PSU: celui-ci est la solution la plus sûre, mais aussi la plus chère

Éditer:

Bien sûr, si vous l'avez déjà fait et êtes équipé pour cela, vous pouvez trouver des remplacements pour le condensateur qui a explosé et en acheter un à haute tension, puis le remplacer sur vos cartes; qui reauire un bon équipement de soudage / dessoudage utilisable pour les composants montés en surface.