Solución:
Esta fuente de alimentación Arduino está diseñada para “hacer lo correcto” sin importar qué fuente de alimentación esté enchufada.
Lo correcto
“Lo correcto” es:
- Cuando una persona conecta solo el cable USB, la CPU y todo lo demás alimentado por la línea + 5V se alimenta desde la alimentación USB + 5V.
- Cuando una persona enchufa correctamente solo una verruga de pared de 12 V, la CPU y todo lo demás alimentado por la línea de + 5V se alimenta desde un regulador de voltaje de + 5V alimentado por la verruga de pared.
- Cuando una persona conecta correctamente tanto el cable USB como la verruga de pared están conectados al mismo tiempo, toda la energía proviene de la verruga de pared y no hay “reflujos” de energía al host USB.
- Cuando una persona sigue conectando y desconectando los cables, la energía cambia suavemente de uno a otro, de modo que mientras al menos uno esté conectado correctamente en todo momento, la CPU sigue 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 automáticamente maneja el requisito de “transiciones suaves”.
El diodo funciona bien en el lado de la energía de la verruga de la pared.
Alimentación USB
Por desgracia, un diodo en el lado de la alimentación USB no funcionaría para Arduino. Cuando se ejecuta solo con alimentación USB, una caída de diodo (generalmente alrededor de 0,6 V) haría que todo funcione 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 misteriosos pines “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 obras, No voy a decir que esté “mal”.
El amplificador operacional y el pFET implementan algo muy parecido a un “diodo ideal”: cuando solo el cable USB está enchufado, el amplificador operacional activa el pFET con fuerza, lo que genera una caída de voltaje en el pFET inferior a 0,1 V (por lo que todo funciona con algo lo suficientemente cercano a 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 con fuerza, elevando el voltaje el resto del camino a más de 4.9 V.
Cuando una persona conecta la verruga de la pared en el conector de alimentación Arduino, los amplificadores operacionales apagan el pFET por completo. El diodo del cuerpo pFET evita que la energía del regulador de voltaje retroceda 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”.
No me impresiona la calidad de este esquema. Alguien fue demasiado vago para exportar esto 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 de arriba muestra 5V y GND con una tapa al otro lado, pero sin ningún indicio de qué es lo que está conectado a la alimentación. El de abajo 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 por 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. por tontos.
De todos modos, volvamos 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 utilizará tanto si hay alimentación USB disponible como si no. Para que VIN sea útil, tiene que estar por encima de VCC30 después de haber sido dividido por dos por R10 y R11. Por los nombres, podemos adivinar que sería 6V, que podría ser el mínimo que IC4 requiere para hacer una salida confiable de 5V (no reconozco el número de pieza de IC4 y no lo verifiqué). Tiene 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 transmisión.
Tenga en cuenta que la forma en que está orientado T1, el diodo del cuerpo FET siempre deja que el voltaje de alimentación del USB entre en la red de 5V. Esto permite que el sistema se inicie y eventualmente encienda el FET por completo si la placa solo está alimentada por USB. Si se utiliza alimentación externa, el FET se apagará y la caída del diodo evitará que se extraiga una corriente sustancial de la alimentación USB.