Arduino Pro Mini（3.3Vバージョン）入力電圧範囲/許容誤差

私はいくつかのArduino Pro Miniクローン（安価な中国製のもの）を持っていますが、12V電源（ファン電圧と同じ）でそれらに電力を供給したいです。Arduino Pro Mini仕様によると、RAWピンは3.35-12V（3.3Vモデル）を使用できます。実際には、これは12V PSUが低負荷でほとんど常に12Vを超えるため使用できないことを意味します。このボードの電圧レギュレーターは最大16Vの入力が可能であると読みました。負荷なしで15.1Vを読み取る安価な12V電源アダプターを接続しようとしましたが、arduinoクローンボード上のコンポーネントが実際に瞬時に爆発しました。このボードは、USBプログラマーから給電された場合でも動作するようです。焼損したコンポーネントは、VCC、RST、およびGNDピンのすぐ上にあります。

なぜこれが起こったのですか？損傷したのは何ですか？最も重要なことは、使用する安全な電圧レベルは何ですか？私はすでにいくつかの12Vスイッチング電源を持っていますが、それらを使用できなければ残念です。

溶液：

最終的には、不良なarduinoクローン、不良または低品質の電源アダプタ、またはボードのRAW入力ピンに接続する前に電源に電力を供給したという事実があったようです。マルチメータが起動時に最大30Vの電圧スパイクを記録しても、安価な12Vスイッチング電源は問題なく動作します。

純正のPro MiniはMIC5205レギュレーターを使用しており、通常は入力で最大16V、絶対最大20Vを受け入れます。15.1Vでレギュレータが損傷する可能性はほとんどありません。

ただし、指摘したコンポーネントは、コンデンサです。SMDコンデンサは、さまざまな電圧定格（通常は4V、6.3V、10V、16V、25V、35V、および50V以上）で使用できます（ただし、これについては無視しましょう）。中間値が表示されることはほとんどありません。

SMDコンデンサは、指定されたよりも高い電圧での使用には非常に不耐性です。これは、特に電解コンデンサとタンタルコンデンサに当てはまります。純正のPro Miniの膨らんだコンデンサは分極されているため（パッケージではなく灰色の帯であり、回路図はこれを示しています）、電解またはタンタルであると推測できます。10μFのSMD電解はこのパッケージには含まれない可能性が高いため、ほぼ確実にタンタルです。

Sparkfunは10µFのタンタルを販売しており、定格は16Vです。これらはPro Miniで使用されているものと同じである可能性が非常に高いです。15.1Vは16Vに非常に近い-実際、これが十分に平滑化されていない電源である場合、メーターは15.1Vを示す場合がありますが、ピークは16Vまたは20Vでさえあります。タンタルの電圧定格を少なくとも50％下げることをお勧めします。

ほとんどの低コストのDC電源は規制されておらず、規制のない非常にでこぼこした出力電圧を生成することを認識することは本当に重要です。

タンタルには逆電圧に対する耐性もありませんので、逆電圧をかけた場合は飛び出します。

したがって、キャップを過電圧にして吹き飛ばした可能性が高いです。それらをより高い定格のコンデンサと交換することができます-15.1Vを供給したい場合、35Vのものを選びます。パッドが損傷していない限り、単一のコンデンサのはんだ除去とはんだ除去は比較的簡単です。現実的には、SMDの代わりにRAWとGNDの間に通常の鉛10uF電解を使用できます。

編集：ただし、規制当局のデータシートを見ると、その10uFが存在するかどうかはそれほど問題になりません。

入力とACフィルタコンデンサの間に10インチを超えるワイヤがある場合、またはバッテリを入力として使用する場合は、INからGNDに1μFのコンデンサを配置する必要があります。

いくつかのレギュレーターは入力コンデンサーを絶対に必要としますが、他のレギュレーターはちょうどお勧めです。これは、お勧めです。したがって、現在外部電源で動作していない場合は、レギュレーターも吹き飛ばしている可能性があります。

クローンボードが異なるSMDレギュレータを使用している場合でも、それらの特性はすべて非常に似ています。述べたように、一部のデバイスは動作するために入力にコンデンサを必要とするため、それを交換すると修正される場合があります。

SMDレギュレータで15.1Vから3.3Vに下げることは、素晴らしいアイデアではないというさらなる考慮事項があります。あなたは多くの力を燃やす必要があります。

MC5205は、周囲温度25°Cで、最小限のPCBフットプリント（Pro Miniにあります）で455mWを放散できます。

したがって、消費できる最大電力と電圧降下がわかっているため、電流を計算できます。

P =（Vin-Vout）* I

0.455 /（15.1-3.3）= I

I = 38.5mA

これはあまり大したことではありません。ボード外での調整を検討することをお勧めします。おそらく、リニアレギュレータではなくスイッチングレギュレータを使用してください。

私もあなたのPSに注意してください。

12V PSUのグランドはArduinoのグランドピンと共有されていますが、これが原因かどうかはわかりません。

それらが共有されていなければ、これが機能する方法はありません。これらは共有する必要があります。そうしないと、電源からのVccが何にも参照されず、存在しない場合もあります。

テスト中に爆発したコンポーネントはコンデンサです。

あなたが言及したボード上の位置によると、それは3.3Vレギュレータの両側で使用される2つの電解コンデンサの1つです（おそらくそれはアップストリームコンデンサです）。

コンデンサが爆発する理由はいくつかあります。

• 反転電圧を印加します（分極コンデンサのみ）
• その定格を超える電圧を印加する
• その定格を超える電流を適用する

あなたの状況はおそらく2つ目の状況です：高すぎる電圧が印加されています

Sparkfunの元の回路図によると、このコンデンサは10uFの容量で分極する必要があります。残念ながら、回路図には最大電圧は記載されていません。

元のボードの仕様によると、このキャップの最大電圧は少なくとも12Vである必要がありますが、12Vを超えるという保証はありません。したがって、ボードに適用可能な最大電圧は12V（RAWピン）であると考える必要があります。

さらに、安価な中国のクローンを使用していると述べましたが、これはボードが元の仕様と異なる動作をするため、予想外ですが、これはより低い電圧キャップ（たとえば10V）を使用する可能性があります少し安くなります。

12V PSUを再利用する場合は、出力電圧が12Vを超えないようにする必要があります。これにはいくつかのオプションがあります。

• 2つの抵抗で構成される分圧器を使用します。最初にPSUの最大電圧出力を知ってから、抵抗値を計算して、その最大電圧に基づいて12Vを取得する必要があります。それは簡単ですが、それは多くのエネルギーを無駄にする可能性があります
• PSUの外部で12V ツェナーダイオードを使用する
• PSUの後に12V 電圧レギュレータ回路を使用します。これは最も安全ですが、最も高価なソリューションでもあります

編集：

もちろん、すでにそれを行っており、装備されている場合は、爆発したコンデンサの交換品を見つけて、より高い電圧のものを購入し、ボードで交換することができます。これにより、表面実装部品に使用できる優れたはんだ付け/はんだ除去装置が必要になります。