Aquí hay una forma menos formal de verlo: proporcionar energía directamente al pin de +5 V es (casi) exactamente lo que sucede cuando el Uno se alimenta a través de USB. Como la alimentación USB está perfectamente bien, por diseño, entonces su configuración también debería estar bien.

También se pueden suministrar +5 V regulados externos a la red USBVCC, por ejemplo, mediante un cable USB-B.

Según la segunda pregunta, no debe conectarse a V_in. La salida de NCP1117 puede convertirse en una fuente de energía alternativa y competidora y es mejor evitarlo.

La postura oficial sobre el suministro de energía directamente al pin de 5V en el Arduino Uno es así:

5V. Este pin emite 5V regulados desde el regulador en el tablero. La placa puede recibir alimentación desde el conector de alimentación de CC (7 - 12 V), el conector USB (5 V) o el pin VIN de la placa (7-12 V). El suministro de voltaje a través de los pines de 5 V o 3,3 V pasa por alto el regulador y puede dañar la placa. No lo aconsejamos.

Dicho esto, el suministro de 5 voltios regulados al conector VUSB (no dividido como un pin, AFAIK) debería ser el camino a seguir: así es como la placa se alimenta normalmente cuando funciona con un cable USB, por lo que evidentemente la caída de voltaje es aceptable.

Además, la única caída de voltaje en la línea de +5 V cuando se toma energía de VUSB es la caída en la resistencia de encendido del MOSFET FDN340P, entre 70 y 110 mOhms. Para operaciones típicas que no involucran la conducción de altas corrientes del Uno, una demanda de corriente de 100 mA daría como resultado una caída de voltaje de 11 mV , según una estimación aproximada.

Para una forma sencilla de alimentar el VUSB, simplemente libere un cable USB cortándolo y aplique los 5 voltios a través del VUSB y los pines de tierra.

No recomendado oficialmente

Arduino (la empresa) no recomienda suministrar directamente 5 voltios porque:

1. El público objetivo no siempre entiende cómo está diseñado el esquema y, como principiantes/no técnicos, es probable que suceda algo malo, como conectar 5 voltios no regulados a la 5Vlínea y explotar cosas, lo que provoca llamadas/reembolsos de servicio al cliente. /reparaciones/etc.
2. El suministro directo de 5 voltios pasa por alto el método de detección automática/protección de voltaje.

Cómo funciona la selección de alimentación USB/externa de Arduino

Suministrar 5 voltios directamente es fácil. La alimentación USB prácticamente hace esto, al igual que el protocolo/encabezado ICSP. El USB tiene un fusible PTC de 500 mA en la línea y tiene un mosfet de canal p, que por sí solos no ofrecen ninguna protección. Pero también está el LMV358 etiquetado U5A, encima de ese mosfet. Es (la mitad) un amplificador operacional, que se utiliza como comparador. Si VINse detecta, y es superior a 3,3 voltios, el opamp baja la línea, desactiva el mosfet y corta USBVCCla 5Vlínea. Esto hace que puedas usarlo VINy USBVCCal mismo tiempo sin problemas. De lo contrario, tendría dos fuentes de alimentación compitiendo en el mismo riel (USB y el regulador de 5 voltios).

El mosfet tiene un cuerpo de diodo.

Es parte de la construcción del mosfet, interna, y funciona como protección de voltaje inverso, evitando que el 5Vriel de alimentación fluya hacia atrás USBVCC. Está deshabilitado cuando el mosfet está encendido y polarizado inversamente cuando está apagado.

Advertencias

1. ¡NO CONECTES USB Y TU 5V AL MISMO TIEMPO!
   Al ingresar 5 voltios regulados en el 5Vpin, omite el útil mecanismo de selección de fuente de alimentación. Puede conectar fácilmente su entrada de 5 voltios al conector USB, o entre el conector USB y el fusible USB PTC, pero eso hará que tenga un límite de 500 mA. Si necesita más corriente, puede omitir el fusible, pero no el mosfet.
2. NO HAGA CORTO 5Va VIN!
   El regulador de 5 voltios, en cualquier caso, será excelente, siempre que VINno se use.

Creo que estarás bien.

De la hoja de datos NCP1117 , página 10:

Por el sonido de la hoja de datos, el regulador tiene diodos de protección internos que deberían poder manejar fácilmente la carga capacitiva presente VIN(por su apariencia (y que se jodan, etiquetas de red y esquema no investigable), la capacitancia total a través VINes 47 uF).

Como tal, incluso si todos los condensadores de la placa están completamente descargados, la única corriente que fluirá a través de los diodos de protección del regulador es la corriente necesaria para cargar ese único condensador de 47 uF.

Si está realmente preocupado o quiere ser más cauteloso, puede colocar un diodo Schottky entre el pin de 5V y el pin Vin. Esto evitará que fluya corriente inversa a través del regulador (básicamente, esto es lo mismo que D1 en el diagrama anterior).

También puede simplemente pasar el pin Vin al pin de 5 V y simplemente alimentar 5 V en el conector de entrada de CC. Tenga en cuenta que si alimenta el arduino con más de 5.5V, dañará algo.

Otra idea podría ser conectar una resistencia de 2.2k de +5v al punto etiquetado como "CMP", que es la entrada no inversora al pin 3 del amplificador operacional. Esto deshabilitará la alimentación USB +5v a la placa pero aún permitirá las comunicaciones USB.

Por supuesto, un interruptor SPST para "apagar" la resistencia también sería bueno para que pueda desactivar esta nueva función. El interruptor se conectaría en serie con la resistencia de 2,2 k. Sin embargo, si nunca planea volver a usar la alimentación USB, el interruptor no será necesario, solo si a veces tiene que alimentar la placa con la alimentación USB sin una entrada de alimentación externa de +5v.

Haga lo que haga, pruebe para asegurarse de que funciona midiendo la salida del LM358 cuando conecta el suministro externo de +5v.

Suministrar 5 voltios directamente es fácil. La alimentación USB prácticamente hace esto, al igual que el protocolo/encabezado ICSP. El USB tiene un fusible PTC de 500 mA en la línea y tiene un mosfet de canal p, que por sí solos no ofrecen ninguna protección. Pero también está el LMV358 etiquetado como U5A, por encima de ese mosfet. Es (la mitad) un amplificador operacional, que se utiliza como comparador. Si se detecta VIN y es superior a 3,3 voltios, el amplificador operacional reduce la línea, desactiva el mosfet y desconecta el USBVCC de la línea de 5V. Esto hace que puedas usar VIN y USBVCC al mismo tiempo sin problemas. De lo contrario, tendría dos fuentes de alimentación compitiendo en el mismo riel (USB y el regulador de 5 voltios).

Hmm, ¿no es esto al revés? El divisor de voltaje está conectado a la entrada no inversora del comparador y, por lo tanto, lo eleva a ALTO (+5 V) cuando el voltaje del divisor está por encima de 3,3 V, y BAJO cuando está por debajo de 3,3 V. El MOSFET del modo de mejora del canal P se apaga cuando el voltaje de la puerta es ALTO (es decir, Vgs = 0 V) ​​y se enciende cuando el voltaje de la puerta es BAJO (es decir, Vgs = -5 V).

El resultado es el mismo (un voltaje superior a 3,3 V en el divisor apaga el MOSFET y aísla la alimentación USB, y un voltaje bajo en el divisor conecta la alimentación USB al circuito) como dice el párrafo citado, pero creo que los voltajes indicados hay al revés.

Creo que lo mejor que se puede hacer en ese caso es alimentar el arduino a través de un pin de +5V desde una fuente regulada de 5V y, si alguna vez necesita conectar el USB para codificar o imprimir valores en la computadora, use un cable USB con su cable de 5V cortado.

De esa manera, nunca pondrás tu arduino en una pelea de fuente de energía tampoco. Pero no tendrá su pin de 3.3V funcionando. ¡¿Cierto?!, porque el riel de 5V no va al regulador de voltaje 3.3.