Cómo funciona la fuente de alimentación Arduino

No estoy impresionado con la calidad de este esquema. Alguien fue demasiado perezoso para exportar esta cosa en Eagle sin colores, lo que no significa nada para las personas fuera de Eagle. Luego están los dos bloques misteriosos a la izquierda. El superior muestra 5V y GND con un límite, pero sin ninguna pista de qué es lo que está conectado a la alimentación. El inferior está conectado a PWRIN y GND, pero nuevamente no hay indicios de lo que realmente es. No confiaría mucho en esta persona u organización, ya que ni siquiera pueden hacer bien las pequeñas cosas obvias y claramente carecen del orgullo en su trabajo que debería haber hecho demasiado vergonzoso mostrar este desastre en público. Supongo que esta es una confirmación más de que los Arduinos no son solo microcontroladores para tontos, sino también microcontroladores para tontos.

De todos modos, volviendo a tu pregunta. Parece que el punto es cambiar activamente entre la alimentación USB y la línea de alimentación PWRIN. Cuando PWRIN está presente, siempre se usará ya sea que la alimentación USB esté disponible o no. Para que el VIN sea útil, debe estar por encima de VCC30 después de dividirse por dos entre R10 y R11. A partir de los nombres, podemos adivinar que sería 6V, que podría ser el mínimo que IC4 requiere para generar una salida confiable de 5V (no reconozco el número de pieza de IC4 y no lo verifiqué). Tienes razón, IC5B no tiene ningún propósito. Es un búfer de ganancia unitaria, pero la salida de IC5A debe tener la misma impedancia y capacidad de accionamiento.

Tenga en cuenta que la forma en que se orienta T1, el diodo del cuerpo FET siempre permite que el voltaje de alimentación del USB entre en la red de 5V. Esto permite que el sistema se inicie y, finalmente, encienda el FET por completo si la placa solo está alimentada por USB. Si se usa alimentación externa, el FET estará apagado y la caída del diodo evitará que se extraiga una corriente sustancial de la alimentación USB.

Esta fuente de alimentación Arduino está diseñada para "hacer lo correcto" sin importar qué fuente de alimentación esté conectada.

Lo correcto

"Lo correcto" es:

• Cuando una persona conecta solo el cable USB, la CPU y todo lo demás alimentado por la línea de +5 V se alimenta de la alimentación USB de +5 V.
• Cuando una persona enchufa correctamente solo una verruga de pared de 12 V, la CPU y todo lo demás alimentado por la línea de +5 V se alimenta de un regulador de voltaje de +5 V alimentado por la verruga de pared.
• Cuando una persona conecta correctamente tanto el cable USB como el conector de pared al mismo tiempo, toda la energía proviene del conector de pared y ninguna energía "refluye" al host USB.
• Cuando una persona sigue enchufando y desenchufando los cables, la energía pasa suavemente de uno a otro, de modo que mientras al menos uno esté enchufado correctamente en todo momento, la CPU continúa funcionando sin interrupciones.
• Cuando (¡no "Si"!) una persona conecta incorrectamente una verruga de pared de 12 V, polaridad inversa, no fluye corriente hacia o desde la verruga de pared, no se produce ningún daño y el sistema actúa exactamente igual que si esa verruga de la pared no está enchufada en absoluto.

poder de la verruga de la pared

Muchos sistemas usan 1 diodo para cada fuente de energía para alimentar el sistema desde cualquier voltaje de entrada que sea más alto, lo que maneja automáticamente el requisito de "transiciones suaves".

El diodo funciona bien en el lado de alimentación de la verruga de pared.

alimentación USB

Por desgracia, un diodo en el lado de alimentación USB no funcionaría para el Arduino. Cuando se ejecuta solo con alimentación USB, una caída de diodo (típicamente alrededor de 0,6 V) haría que todo funcionara con una caída de diodo más baja que la alimentación USB, por lo que habría sido típicamente 4,4 V, lo que aparentemente es (?) inadecuado.

partes misteriosas

Las versiones posteriores del esquema de Arduino etiquetan claramente la caja de 3 pines como "fuente de alimentación DC 21 mm", lo que indica un conector de barril de 21 mm.

Los pines misteriosos "4" y "8" en la parte superior izquierda del esquema de Arduino son los pines de alimentación de un amplificador operacional dual de 8 pines. Ese amplificador operacional se usa aquí como comparador.

pensamientos

No sé por qué el diseñador no usó un IC comparador, o por qué el diseñador usó ambos amplificadores operacionales en el paquete cuando solo un amplificador operacional es adecuado, pero como claramente funciona , no voy a hacerlo. decir que está "mal".

El amplificador operacional y el pFET implementan algo muy parecido a un "diodo ideal": cuando solo se conecta el cable USB, el amplificador operacional enciende el pFET con fuerza, lo que produce una caída de voltaje en el pFET de menos de 0,1 V (por lo que todo funciona con algo lo suficientemente cerca de 5,0 V).

Cuando una persona conecta un cable USB a un Arduino que anteriormente no tenía nada enchufado, el diodo del cuerpo del pFET "T1" permite que la energía del cable USB se filtre lo suficiente como para arrancar el voltaje de la fuente de alimentación del amplificador operacional hasta aproximadamente 4,6 V. , más que suficiente para encender el amplificador operacional, que luego enciende ese pFET, elevando el voltaje el resto del camino hasta más de 4.9 V.

Cuando una persona conecta la verruga de pared en el conector de alimentación Arduino, los amplificadores operacionales apagan el pFET. El diodo del cuerpo pFET evita que la energía del regulador de voltaje retrolave ​​al host USB. En principio, la energía USB podría continuar fluyendo a través del diodo del cuerpo pFET hacia el Arduino, pero eso será bastante insignificante ya que la energía USB está cerca del mismo voltaje que el voltaje regulado generado por la verruga de la pared.

pd: Cuando una pequeña empresa vende 250 000 tableros , yo personalmente uso la palabra "exitoso" en lugar de "tontos".