Почему именно подключение двигателя напрямую к Arduino повреждает его?

1. Каждый контакт на Arduino может выдерживать 40 миллиампер , а не 40 ампер. Это также в идеальных условиях ( температура, V _cc ), фактический допустимый ток может быть немного ниже.
2. Помимо ограничения тока на выводах Arduino, ключевым условием отказа является регулятор напряжения LDO на плате Arduino, который перегреется и может выйти из строя, если он настроен на подачу большого тока.
3. У двигателей действительно есть «обратное» напряжение, обратная ЭДС, которую обычно устраняют, добавляя быстродействующий диод с обратным смещением, иногда в дополнение к конденсатору, к проводам питания двигателя. Без такой защиты высока вероятность того, что это напряжение разрушит отдельную линию GPIO или, что более вероятно, весь микроконтроллер на Arduino.
4. Существует кумулятивный предел того, что Arduino может подавать или потреблять — упомянутые 40 мА добавляются к активным GPIO до номинального предела, который варьируется в зависимости от того, какой микроконтроллер и при каком напряжении V _cc работает ваш конкретный вариант Arduino. Этот кумулятивный предел обычно подходит для нескольких GPIO, работающих на полную мощность.
5. Существуют специализированные версии Arduino, такие как Ruggeduino , которые имеют « защиту от перегрузки по току и перенапряжению на всех контактах ввода/вывода и выходах 5 В/3,3 В, защиту от электростатического разряда на всех контактах ввода/вывода и порте USB, общую защиту микроконтроллера от перегрузки по току, и работа при напряжении до 24 В », чем можно было бы рискнуть, экспериментируя с прямым приводом от двигателя.

6. Хотя в вопросе не указывается, какой двигатель, двигатели с очень низким током, такие как различные вибрационные двигатели для мобильных телефонов, миниатюрные пьезодвигатели и маломощные двигатели постоянного тока с редуктором или без редуктора, могут фактически работать непосредственно от обычного Arduino без защиты, но это все же не рекомендуется. _{С этого сайта}

7. Имейте также в виду, что если Arduino питается от USB-соединения, оно само по себе имеет ограничения по току, которые могут ограничивать работу двигателя.

Причины, по которым используется схема драйвера двигателя:

1. Драйвер может подавать на двигатель высокое напряжение и ток. Обычный микроконтроллер не может обеспечить такой большой ток, если он специально не предназначен для управления такими нагрузками.

2. Правильно спроектированная схема драйвера включает в себя схему защиты, которая подавляет обратную ЭДС и не отправляет ее обратно на логическую сторону.

Поэтому, когда вы используете правильную схему драйвера, ваш Arduino защищен.

Как указал JYelton, вывод Arduino не может выдавать 40 А, это может быть 40 мА.