¿Cómo conectar de forma segura el Arduino 5V Pin con una verruga de pared de 5V y un convertidor USB TTL para la transferencia de datos?

Actualmente estoy desarrollando un proyecto que involucra componentes con un consumo de corriente de aproximadamente 2A. Estos están controlados por un procesador AVR Atmega168 con cargador de arranque Arduino sobre un convertidor TTL USB CH340G. El control lo realiza un programa que he escrito en Windows, por lo que hay una transferencia de datos adicional a la alimentación por USB. (Hoja de datos de CH340: https://www.olimex.com/Products/Breadboarding/BB-CH340T/resources/CH340DS1.PDF ).

Dado que no hay forma de que un puerto USB pueda suministrar una corriente cercana a 2A, se requerirá una verruga de pared para suministrar energía adicional. ATM No he encontrado otra solución que unir todos los 5V . En este momento, se planea conectar 5V y GND a través de planos de 5V y GND en una PCB fabricada. Y eso, por supuesto, me hace tropezar con algunas preocupaciones serias sobre la seguridad de los circuitos integrados:

  • ¿Qué sucederá si, por ejemplo, la verruga de la pared suministra 5,1 V y el USB de la computadora proporciona 5,0 V? ¿Se bloquearán los circuitos integrados o el puerto USB de la computadora, tal vez ambos, ya que de alguna manera es algún tipo de cortocircuito?
  • ¿Qué podría pasar si primero conecto la verruga de la pared y luego conecto el USB? ¿O USB primero y luego la verruga de la pared? ¿Existe la posibilidad de generar humo mágico?
  • He oído hablar de bucles de tierra. ¿Es eso un problema en mi circuito? Si es así, ¿qué puedo hacer al respecto?
  • ¿Hay buenos circuitos de protección o cosas por el estilo para asegurarse de que conectar 5V entre sí directamente sea seguro y que la transferencia de datos siga funcionando?
  • La hoja de datos del CH340(G) dice que para aplicaciones de alta corriente, es seguro vincular un USB de 5 V a un externo de 5 V si se conecta un USB de 5 V a través de una resistencia de 1 ohmio. ¿Tiene eso mucho sentido? ¿La resistencia actúa como una protección?
  • He visto las soluciones Vin y VCC para Arduino Unos, Megas y Nanos. Todos tienen circuitos de protección pero requieren voltajes de entrada más altos <6V. Eso requeriría un regulador reductor adicional y generaría calor adicional no deseado ya que las verrugas de pared de 6-8V son poco comunes, por lo que 9V sería el siguiente. ¿Es posible deshacerse del VReg y tal vez usar otras partes del circuito de protección?
  • ¿Existen otros problemas que olvidé mencionar?

Lamentablemente, los componentes no se pueden apagar mientras están conectados a USB; después de todo, eso haría que mi proyecto no tuviera sentido :-)

¡Gracias de antemano por cualquier tipo de ayuda!

Respuestas (1)

No ate todas las conexiones de 5V juntas. Solo se requiere conectar GND ya que es la referencia común para todos los voltajes; cada dispositivo recibirá energía por separado de su fuente correspondiente. La verruga de pared de 5V debe conectarse al pin de 5V del Arduino y a todos los dispositivos que no sean el puente USB-UART.

Debería poder conectar la verruga de la pared primero y luego el puente, pero si desea tener más cuidado, puede usar un 74LVC2G240 alimentado por la salida de 5V del puente; Los dispositivos LVC admiten I off , lo que básicamente significa que todas las entradas y salidas son de alta Z cuando no se suministra energía.

Los bucles de tierra no suelen ser un problema con las verrugas de pared de 2 puntas, pero si usa una verruga de pared de 3 puntas, debe verificar que su GND no se conecte a tierra; esto eliminará la posibilidad de un bucle de tierra a través del puente. La distribución de estrellas se encargará del resto.

¡Muchas gracias por tu respuesta @Ignacio Vazquez-Abrams! Entonces, si lo hice bien, ¿una referencia de terreno común es suficiente para la transferencia D + y D- para que todo se reconozca correctamente? También gracias por la sugerencia 74LVC2G240. Según la hoja de datos, eso daría como resultado las siguientes conexiones: GND unido El convertidor recibe 5 V del USB de la computadora, todo lo demás 5 V del búfer externo VCC a 5 V del búfer USB /1OE y /2OE VCC del búfer de suministro Xt 1A, 2A conectado w / USB D+ D- Buffer 1Y, 2Y conectado a la entrada D+ D- del convertidor?
El '2G240 es para RX y TX desde el puente.
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