2018/03/11 (2018年03月 のアーカイブ)
Arduino の電源回路
今まであまり気にしてなかったのだけど、良く見ると Arduino の電源部分ってなかなか興味深い事になっているのだな。
推奨される Arduino に電源を供給する手段としては
・DCジャックに 7 - 12V を供給する
・VIN端子に 7 - 12V を供給する
・USBケーブルを接続して5Vを供給する
という方法があり、その他に 5V 端子に 5V を供給する、という手段も良く使われているようです。
下の図が Arduino の電源部分の抜粋なのだけど、上の段 X1 がDCジャックで逆流防止のダイオードを通した所が VIN、そこから U1 の NCP1117 がレギュレータで 5V を作っていると。一方下の段、USBVCC が USB からの 5V でこちらは MOS FET のスイッチを通して 5V ラインに直結されます。で、この MOS FET のスイッチは U5 で制御されるのですが、VIN の電圧が 3.3V の 2倍、6.6V 以下であればオンになって USB 側から給電されると。
FETはどうやってオンするの?
しかし、良く見るとこの FET は GS 間の電位差がないとオンしないし、U5の電源も +5V ラインから取っているからそもそもオンしないんじゃ? と思ったけど、この MOS FET って更に良く見ると逆電圧使用になっている。なのでオンしなくても取りあえず寄生ダイオード経由で USBVCC が 5V ラインにだだ漏れしていくと。なるほど。つまりこの FET は USBVCC を完全に切り離すのではなく逆流防止として使われているという事らしい。なかなかトリッキーな気がするけどこういう方法って一般的なのかな?
5V 端子から電源入れて良いの?
そしてもう一つ。 電源供給で 5V 端子に外部から 5V を供給するやりかた。この方法を使った事例は良くみるのだけど、一応公式のドキュメントとしては、
5V.This pin outputs a regulated 5V from the regulator on the board. The board can be supplied with power either from the DC power jack (7 - 12V), the USB connector (5V), or the VIN pin of the board (7-12V). Supplying voltage via the 5V or 3.3V pins bypasses the regulator, and can damage your board. We don't advise it.
という事でどうやらおすすめされていない。
気になる点としてはレギュレータの NCP1117 の出力側にだけ電圧をかけちゃう事かなぁ、と思ったけどよく考えると DC ジャックを繋がずに USB で駆動している状態と同じじゃないか。これで壊れるなら USB 電源で動かしているだけで壊れるって。という事で先の公式の文言はどうやら、ここに変な電圧をかけるとボードが一発で駄目になるからおすすめしない、という意味での注意ではないかと解釈するのが正しそうだ。そうだよね?
となると、そもそもレギュレータの出力端子にだけ電圧をかけてぶっ壊れるという件に対しては大丈夫なのか? という疑問があるが、これはレギュレータ NCP1117 のデータシートに答えがある。
Protection Diodes
The NCP1117 family has two internal low impedance diode paths that normally do not require protection when used in the typical regulator applications. The first path connects between Vout and Vin, and it can withstand a peak surge current of about 15 A. Normal cycling of Vin cannot generate a current surge of this magnitude.
だそうだ。つまり電圧が出力端子>入力端子になっても保護ダイオードが内蔵されているので大丈夫だよ、と。
ふむ、という事で安心して 5V 端子から 5V を供給して動かす事にしよう。まあ、5V端子から給電している時にVINに変なものを繋いでるとまずそうだし、直結なので注意しないといけないというのは確かだけどね。
Arduino UNO Rev.3 回路図
Arduino UNO Rev.3 DOCUMENTATION
NCP1117 Datasheet
Posted by g200kg : 2018/03/11 01:07:01