Limites de l'alimentation électrique de la carte Arduino Uno R3
Cette page est à l'état de BROUILLON, les calculs ne sont pas finalisés
Applicabilité
Les informations contenus dans cette page ne sont applicables qu'à la carte UNO R3, ceci exclut les cartes duemilanove, diecimila mais exclut aussi les versions R1 et R2 de la UNO.
Ceci est dû à des changements de composants sur la partie alimentation électrique de la carte entre les différentes versions.
Limite de 500 mA via USB
Lorsque la carte est alimentée en USB elle ne peut tirer plus de 500mA du bus USB.
Cette limite est assurée par un 'fusible' de 500mA, en fait un fusible réarmable CTP (CTP = coefficient en température positif) de type MF-MSMF050-2 (Bourns).
Cette limite est cohérente avec celles du bus USB 2.0 [1] [2] qui ne peut fournir qu'un maximum de 500mA, tiré plus de 500mA d'un tel bus peut détruire la puce USB hôte.
Cette limite sert donc à protéger l'hôte USB et non pas la carte Arduino.
Limites via Vin
Echauffement d'un régulateur de tension: principe
Un régulateur de tension linéaire à pour but de fournir une tension de sortie stable à partir d'une tension d'entrée supérieur à la tension de sortie.
La puissance dissipée Pdis (en Watts) par le régulateur vaut Pdis = Udiff * Icharge, où Udiff est la différence entre la tension source et la tension de sortie, Icharge est l'intensité consommée par le circuit alimenté (donc traversant le régulateur).
Cela donne Pdis = (Vin - Vout) * Icharge
Donc pour une tension d'entrée de 12V et une tension de sortie de 5V sous 500mA un régulateur va devoir dissiper 3.5W.
La capacité du régulateur à dissiper cette énergie dépend de plusieurs facteurs dont:
- Le boitier du dissipateur lui-même (en gros plus c'est gros plus ça dissipe bien)
- La présence ou non d'un radiateur (soit sous forme d'un dissipateur ("heat sink") en aluminium/cuivre soit sous la forme d'une surface de cuivre sur le PCB)
- La largeur des pistes de cuivre adjacentes au régulateur
La source PWRIN/VIN
Tension minimale
La datasheet de la puce NCP1117 nous donne la chute de tension maximale en fonction de l'intensité:
Max Dropout Voltage (Measured at Vout − 100 mV) :
(Iout = 100 mA) 1.10V
(Iout = 500 mA) 1.15V
(Iout = 800 mA) 1.20V
La datasheet des diodes M7 donne une chute de tension (forward voltage) de ~1.1V sous 1A.
En tenant compte de ces chutes de tension voit pourquoi il n'est pas possible d'alimenter la carte en dessous de 7V si on veut obtenir un 5V stable en sortie du régulateur.
Intensité maximale
La datasheet nous fournie les données thermiques suivantes:
Maximum Die Junction Temperature Range: 150 °C
Thermal Resistance, Junction−to−Ambient, Minimum Size Pad (RθJA): 160°C/W
Power Dissipation PD:
PD = (TJ(max) - TA) / RθJA
Dans tous les cas:
The regulator output current must not exceed 1.0A with Vin greater than 12V.
Notes
References
ON Semiconductor, NCP1117 datasheet http://www.onsemi.com/pub_link/Collateral/NCP1117-D.PDF
http://www.thebox.myzen.co.uk/Tutorial/Power_Examples.html
https://arduino-info.wikispaces.com/QuickRef#pwr
http://www.open-electronics.org/the-power-of-arduino-this-unknown/