Arduino Pro Mini сгораел от 12v. Можно ли спасти его?

К сожалению, похоже, что он мертв.

Я сделал это на раннем этапе, когда начал работать с ардуино. В моем случае я подключил "12v 1amp" настенный адаптер от маршрутизатора Linksys, который я не проверял с помощью цифрового мультиметра, к цилиндрическому гнезду uno-R3.

Адаптер выдавал 22В @ бог знает сколько ампер. Но у него были точно такие же симптомы, к сожалению.

В итоге я остановился на дешевом макетном блоке питания 5 В/3,3 В с возможностью выбора. Возможно, вы захотите изучить их для будущего использования, я купил свой менее чем за 3 доллара на eBay.

https://www.ebay.com/itm/1pcs-Breadboard-Power-Supply-Module-Shield-3-3V-5V-MB102-Solderless-Bread-Board/133519600754?hash=item1f16636c72 :g:9NcAAOSwZzNfYHel

Настенные адаптеры не все одинаковы. Они могут иметь выходы переменного и постоянного тока. Выходы постоянного тока могут быть регулируемыми или нерегулируемыми. Предполагая, что 1 настенный адаптер постоянного тока 12 В нерегулируемый, вы можете получить от него, возможно, 19 В постоянного тока в зависимости от конструкции. Всегда сначала проверяйте, что это намного выгоднее, чем идти в магазин, чтобы купить новый Arduino и какие другие устройства.

1. Ваш микроконтроллер, вероятно/возможно, в порядке; ваш крошечный регулятор напряжения мертв; вот почему:

Серхио, да, вы, вероятно, можете его спасти: ваш Arduino (микроконтроллер, то есть, по крайней мере, процессор), скорее всего, в порядке, если предположить, что линейный регулятор задымился и не смог открыть, что означает он НЕ проходил через необработанное входное напряжение на ваш микроконтроллер ATmega328. Сгорел линейный регулятор напряжения! Это обведенный ниже компонент:

Итак, отпаяйте эту часть и выбросьте ее, и вы можете продолжать использовать Arduino. Просто подайте на него регулируемое напряжение 5 В напрямую к VCC, и все будет в порядке. Я проделал именно это с некоторыми деталями, на которых я взорвал или закоптил регулятор (см. ниже), и они продолжали нормально работать.

ВАЖНО: если это критически важная для безопасности деталь или продукт, на всякий случай выбросьте всю плату Arduino.

Подробнее об исправлениях:

1. Отсоедините обычный регулятор напряжения (обведен кружком на изображении выше и показан отпаянным на моем Pro Mini на фотографии ниже) и выбросьте отпаянный регулятор напряжения.

2. Запитайте плату через Vcc любым напряжением от 3,3 В до 5 В (рекомендуется: регулируемое 5 В на Vcc, например, линия 5 В, выходящая прямо из USB-концентратора).

3. Перепрошить загрузчик с помощью программатора USBasp (показан на 2-й из двух фотографий ниже).

4. Загрузите новый скетч мигания через внешний последовательный UART USB, чтобы мигать встроенным светодиодом13. Это отлично работает на моем Pro Mini, показанном ниже с разобранным и распаянным регулятором:

   // функция настройки запускается один раз, когда вы нажимаете сброс или включаете плату
   void setup() {
     // инициализируем цифровой вывод LED_BUILTIN как выход.
     pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT);
   }
   
   // функция цикла запускается снова и снова навсегда
   void loop() {
     digitalWrite(LED_BUILTIN, HIGH);   // включаем светодиод (HIGH - уровень напряжения)
     delay(500);                       // ждем полсекунды
     digitalWrite(LED_BUILTIN, LOW);    // выключаем светодиод, понижая напряжение
     delay(500);                       // ждем полсекунды
   }
   

5. По завершении отключите программатор USBasp и продолжите разработку, подключив только внешний последовательный UART.

Вот несколько фотографий моего Arduino Pro Mini со взорвавшимся регулятором напряжения, который я выпаял. Я нашел это сегодня. Ардуино до сих пор работает нормально! Я выпаивал регулятор где-то в 2014 году или около того, но просто перепрошил загрузчик, загрузил код, протестировал его и сегодня сделал эти фотографии:

Изображение 1: Arduino Pro Mini использовалась в качестве альтиметра с регистрацией данных примерно в 2014 году; фото с сегодняшнего дня. Взорвался регулятор напряжения (читайте ниже), поэтому я его выпаял. Оба светодиода питания (верхний центр платы) и светодиод 13 (нижний левый угол платы) горят. Светодиодный индикатор питания загорается автоматически, если вы подаете питание на плату через Vcc и GND от USB-порта через USB-адаптер UART, а светодиод 13 здесь мигает из-за приведенного выше скетча мигания И при подаче питания на плату с помощью Vcc и GND от последовательного UART USB к Pro Mini. Обратите внимание, что светодиод 13 НЕ загорится должным образом, если подключен только USBasp, даже если он правильно запитан и запрограммирован с помощью USBasp. Я думаю, это потому, что USBasp мешал этому контакту. Подключение внешнего последовательного UART к Vcc и GND Pro Mini устранило эту проблему, позволив LED13 также функционировать должным образом, пока Pro Mini запускал скетч мигания выше.

Изображение 2: Внешний последовательный UART USB (в верхнем порту USB-концентратора), программатор USBasp, подключенный для программирования загрузчика (в USB-концентраторе под USB UART), Pro Mini (внизу слева) при включенном светодиоде питания и выключенном светодиоде 13 (внизу слева на плате).

На первый взгляд, вы не сделали ничего плохого! Вы подключили 12 В к правильному контакту (RAW, который соответствует входному напряжению батареи или линейному напряжению), и это находится в пределах допустимого напряжения для этой части. НО, что вы не учли, так это возможность рассеивания мощности этой площади или размера детали. Рассеиваемая мощность настолько мала, что на самом деле 12 В — это слишком много, и деталь разрушится.

6 лет назад или около того я сделал пару небольших высотомеров с регистрацией данных с помощью Arduino Pro Mini, подключил 12,6 В (полностью заряженный 3S LiPo аккумулятор) к контакту RAW, и через 15 секунд: хлоп! Они взорвались! Буквально, этот маленький регулятор напряжения взорвался на кусочки с входным напряжением 12,6 В. После этого я ни разу не подавал больше 8,4 В (полностью заряженный аккумулятор 2S Lipo), и все было хорошо. Поскольку я питал его от 3S LiPo моторной батареи моего основного радиоуправляемого самолета, это было достигнуто путем простого отключения 2 из 3 ячеек в батарее путем подключения к правильным точкам балансировочного провода батареи. Таким образом, я смог использовать ту же батарею, но только две из трех ее ячеек вместо всех трех.

Эти регуляторы настолько малы, что не могут выдержать много тепла, и, поскольку они являются линейными регуляторами, все избыточное напряжение сгорает в виде тепла. Вот пара примеров расчетов рассеиваемой мощности, чтобы пояснить:

Представьте, что вы потребляете всего 100 мА (0,1 А) от этого регулятора. При подключенном напряжении 12 В вы должны сжечь 12–5 В = 7 В в микросхеме регулятора.

Power_dissipated = Current*Voltage = I*V = 0.1A * 7V = 700mW

700 мВт — это ОГРОМНО! Поп! Взрыв! Неисправный чип регулятора напряжения.

Но если подать на него всего 8В, этот же чип должен будет сжечь только 8В - 5В = 3В избыточного напряжения:

Power_dissipated = Current*Voltage = I*V = 0.1A * 3V = 300mW

Это 300 мВт/700 мВт = 43 % больше мощности или 57 % меньше мощности. Эти цифры приведены только для примера, но суть вы поняли.

Решение? 1) переключитесь на Arduino Nanos и/или 2) используйте гораздо более низкое входное напряжение (например, 8~9 В вместо 12 В!). У Nano регуляторы напряжения НАМНОГО больше и мощнее, а Nano стоят примерно на 1 доллар больше при покупке китайских клонов.

2. Как рассчитать 1) сколько энергии ваш стабилизатор может рассеять, не сгорая, и 2) какой ток вы можете потреблять при различных входных напряжениях регулятора напряжения:

(Также: я написал статью на своем веб-сайте, описывающую дополнительные характеристики мощности, тока и напряжения — см. ссылку здесь и внизу.)

Кстати, глядя на схему Pro Mini здесь , я вижу, что на оригинальной плате использовался линейный стабилизатор MIC5205. Китайский клон, который у вас есть, конечно, использует другой регулятор, но давайте посмотрим таблицу данных MIC5205 для целей сравнительного анализа. A Поиск в Google по запросу «техническое описание mic5205» приводит меня сюда: https://ww1.microchip. com/downloads/en/DeviceDoc/20005785A.pdf. Устройство рассчитано на ток 150 мА и входное напряжение до +16 В, но вы должны учитывать мощность!

Уравнение для этого скрыто на стр. 5 здесь:

Power_dissiplation_max =  P_D_max = (T_J_max – T_A)/theta_JA

theta_JA = thermal resistance from Junction to Ambient = 220 degC/W

T_A = ambient temperature = let's say, 40 deg C (104 deg F)

T_J_max = max junction (internal chip) temperature = +125 degC

Итак, подводим итоги:

P_D_max = (125C - 40C)/220 C/W = 85C / 220 C/W = 0.386W = 386mW max
power.

Конечный результат: этот миниатюрный линейный регулятор напряжения при абсолютной максимальной температуре перехода +125 C (257 F) [HOT HOT HOT! -- нехорошо] и температуре окружающего воздуха 40 C (104 F) может рассеивать Максимальная мощность 386 мВт, прежде чем вы рискуете заставить его «лопнуть»!

Итак, если вы питаете его от 12 В, сколько тока вы можете потреблять?

Voltage drop across the regulator = V_D = Vin - Vout = 12V - 5V = 7V

Power dissipation in the regulator = P_D = current * voltage drop = I*V_D

Решить для I:

I = P_D/V_D = 0.386W/7V = 0.055A = 55mA current! 

С 12 В на входе и 5 В на выходе любой ток, потребляемый более чем 55 мА, становится «хлопком». или курит чип!

Однако с 8Vin можно было рисовать:

V_D = 8V - 5V = 3V
I = P_D/V_D = 0.386W/3V = 0.129A = 129mA current

С 8В на входе и 5В на выходе, любой потребляемый ток больше 129 мА становится "хлопком"; или курит чип!

Итак, используйте более низкое входное напряжение, и вы сможете потреблять гораздо больше тока! Как низко ты можешь пасть? Не опускайтесь ниже 5 В + падение напряжения. Техническое описание на p3 для этого стабилизатора показывает максимальное падение напряжения ~ 350 мВ, так что оставайтесь > Вход 5,35 В, чтобы получить регулируемое выходное напряжение 5 В.

Однако это все, что касается этого чипа MIC5205. Обратите внимание, что другие стабилизаторы напряжения могут иметь падение напряжения до 2–3 В, поэтому вам потребуется входное напряжение не менее 7 В или около того, чтобы обеспечить регулируемое выходное напряжение 5 В. Я не могу достаточно хорошо видеть числа на вашем чипе, чтобы погуглить его настоящее китайское или любое другое техническое описание, чтобы выполнить расчеты для вашего чипа, но вы можете использовать приведенный выше пример расчетов, чтобы повторить эти расчеты для любого технического описания или детали.

Другое чтение:

1. Поиск в Google по запросу "sot 23-5 power рассеивание"
   1. Примечания по применению Microchip AN792: метод определения мощности SOT23 Рассеять в приложении
2. 6 января 2014 г. я также написал статью на своем личном веб-сайте под названием . "Ограничения мощности, тока и напряжения Arduino", здесь, для получения дополнительной информации. об этих ограничениях.