Питание микроконтроллера и линейных приводов (двигателей) с одинаковым источником питания

Я предлагаю вам использовать линейный стабилизатор 9 В в качестве «предварительного регулятора» для питания Arduino через контакт Vin или входное гнездо постоянного тока. Таким образом, любой шум в источнике питания 12 В должен пройти две стадии регулирования, прежде чем он сможет повлиять на Arduino.

Входной разъем постоянного тока Arduino Uno имеет последовательно включенный диод для защиты от обратного напряжения. Это имеет то преимущество, что входная мощность может мгновенно упасть до нуля без разрядки входного конденсатора. Та же техника может быть использована на предварительном регуляторе. Схема будет выглядеть так: -

^{смоделируйте эту схему - схема, созданная с помощью CircuitLab}

Земля регулятора напряжения должна быть подключена непосредственно к земле Arduino, затем к земле драйвера двигателя, а другой толстый провод идет от источника питания к земле драйвера двигателя. Это предотвращает протекание тока двигателя через заземляющий провод между регулятором, Arduino и драйвером, что может вызвать сбои или что-то похуже.

Каждый раз, когда вы имеете дело с преобразователями точки нагрузки, всегда начинайте с нагрузки, которую вы будете питать. Как только вы поймете свою нагрузку и ее требования, вы можете начать работать обратно. Требования к нагрузке могут включать в себя максимальную пульсацию напряжения, максимальный допустимый диапазон и т. д. Здесь следует учитывать и другие факторы, но для хобби этого достаточно, чтобы начать работу с хорошей конструкцией POL.

Давайте посмотрим на наши требования

• Максимальный ток Uno = 20 мА при максимальной тактовой частоте (всегда добавляйте подушку, если можете! ATMEGA_Datasheet
• Напряжение питания 5 В (согласно техническому описанию)
• Источник питания VCC с фильтрацией нижних частот для AVCC (это означает, что для этого требуется более низкое напряжение пульсаций)

Итак, теперь, когда мы понимаем наши требования, мы можем работать в обратном направлении.

ПЕРВОЕ запомните:

Линейный регулятор (LDO)

Плюсы:

Простой, надежный, с низким уровнем пульсаций

Минусы:

Неэффективно, может нагреваться (Vin-Vout) * ток нагрузки = мощность (это число быстро становится большим).

Переключатель

Плюсы:

Эффективная, намного лучшая переходная характеристика нагрузки

Минусы:

Может быть сложным, большее количество деталей

Хорошо, теперь, когда это понятно, давайте посмотрим на вашу систему.

12 В -> Переключатель (5 В) -> Uno

1. Вы хотите сгладить выход этого преобразователя, поэтому вам нужно будет добавить некоторую емкость как на входе, так и на выходе. Сколько? Посмотрите Здесь я лично рекомендую Керамику. Не расстраивайтесь из-за математики! Просто проложите себе путь через это. Ты можешь это сделать. Примечание TI APP отлично помогает вам во всем.
2. Теперь, если вы питаете Uno Dev Card, я бы рекомендовал снизить напряжение до 9 В. Это повторяет точку зрения всех остальных на использование того, что уже предоставлено вам. Не нужно делать больше работы, чем необходимо! ЕСЛИ вы питаете чип ATMEGA напрямую, 5 В должно быть в порядке. Просто следите за пульсациями напряжения.
3. Что касается линейного регулятора. Этот подход действительно был бы «самым чистым/простым» , НО давайте не будем забывать, как работают линейные регуляторы! (12В-5В) 0,02А = 140мВт. (Спасибо, Крис)* Теперь давайте повысим температуру. 140 мВт * 65 Кл/Вт = повышение температуры на 9,1 градуса, в данном случае не страшно, но, как вы можете видеть, если ваш ток увеличивается, вы можете очень быстро нагреться. Обратите внимание, что 65C/W является соединением с окружением этого LDO.

Наконец, двигатели ЧРЕЗВЫЧАЙНО шумные. Лично я бы не хотел подключать двигатели к той же земле, что и ваш Arduino. Я бы поместил бусину Ferite или, по крайней мере, резистор между заземлением Arduino и заземлением двигателя. Особенно, если чип Motor drive и Uno используют одну и ту же печатную плату. Ответ Брюса также упоминает об этом.