Kann ich ein Arduino (nur AVR Atmega328P) mit externer Stromquelle (5VDC) und USB-5V gleichzeitig betreiben?
Hi liebe Community,
beim Designen einer Platine mit einem AVR Atmega328P Controller + FTDI bin ich auf folgende Fragen/Probleme gestoßen:
Da die Komponenten etwa 2-3 Ampere ziehen, kann die Platine nicht nur mit dem Rechner-USB versorgt werden. Das Netzteil soll ein gewöhnlich über Amazon/eBay erhältliches 5V-3A-Netzteil sein (z.B. http://www.amazon.de/Netzteil-Ladegerät-Steckernetzteil-Klinkenhohlstecker-Elektronik/dp/B00H7XIYGU/ref=sr_1_1?ie=UTF8&qid=1439241252&sr=8-1&keywords=5v+3a)
- Kann ich den 5V-Pin mit dem 5V Ausgang eines geregelten DC-Netzteils UND dem USB-Port eines Computers verbinden, gleichzeitig? (Beide GND sind auch miteinander verbunden)
- Würde es zu Problemen kommen wenn ich mit angeschlossenem Netzteil die Platine NACHTRÄGLICH mit dem Computer-USB verbinde?
- Würde es zu Problemen kommen wenn ich es andersrum machen würde (USB zuerst, Netzteil nachträglich)?
Ich habe im Netz was von Ground Loop gelesen. Ist das Problem hier vorhanden? Wenn ja, wie könnte ich es lösen?
Im Anhang mein Platinendesign (Platine ist groß, 28 x 10 cm). Zu sehen ist der Power-Jack Connector und die USB-Buchse. Beide sind über großflächige Ground und VCC-Planes miteinander verbunden; die Planes sind verbunden mit allen ICs der Platine (Atmega328P, WS2812b, 74HC595 usw.).
Ziel wäre, die Komponenten in alle drei möglichen Konfigurationen nicht zu schaden :-)
Dankeschön im Voraus für eine Antwort!
Viele Grüße,
Kesselwagen
5 Antworten
was wird denn das was 2-3 Ampere ziehen kann?
Klar ist doch per USB kann nur relativ wenig bezogen werden, so um die 1 A, meist jedoch nur 500 mA.
Wenn du am designen bist, könntest du ja eine Art Logik einbinden, die die USB Speisung abschaltet, wenn das externe Netzteil aktiv wird.
Ansonsten müsstest du Vorsorge treffen, dass entweder ohne ext. Netzteil nichts funktioniert, oder der Stromverbrauch von der USB Schnittstelle möglichst soweit eingeschränkt wird, dass es USB noch problemlos schafft mit der Energie-Versorgung. Sonst fakelt dir wohl diese USB Schnittstelle sinngemäß ab.
Das parallele betreiben von USB und externem Netzteil ist solange kein Problem, solange USB nicht mehr Strom liefern muss als es kann.
Meist wird ja per ISP programmiert, also liegen beide Betriebsspannungen gleichzeitig parallel an und tun sich nichts. Dabei wird natürlich nur sehr wenig Strom gebraucht, ist also eine andere Baustelle ;-)
Schau dich mal im Netz nach Schaltungen um bei denen eine Batterie abgeschaltet wird, wenn ein externes Netzteil die Speisung übernimmt.
Sinngemäß wäre dann USB Spannungsversorgung diese zu schaltende Batterie. Stichworte dazu könnten sein, Selbsthaltung/Automatische Abschaltung.
Danke Dir vielmals für die kompetente, ausführliche Antwort!
Es ist eine Schaltung mit VFD-Röhren. Da wird eine Heizspannung (bei 6 sind's etwa 800 mA @5V) und eine Anodenspannung (etwa 50 Anoden, inkl. Steuer-Transistoren sind's 1.5A im Worst Case) neben dem 5V der ICs benötigt. Das ergibt lt. Strommessgerät auf Breadboard 2A und aufwärts.
Die Wechsel-Schaltung ist eine super Idee, allerdings werden auch die Datenleitungen des USB-Ports zum Senden von Daten (z.B. Debug-Protokoll, komplette Steuerung des Geräts) benötigt (FTDI Converter). Eigentlich ist am USB Port nur die Datenübertragung relevant. Die Stromversorgungsmöglichkeit eines USB-Anschlusses ist dabei ein ungewolltes Nebeneffekt :-)
Rauche ich den USB-Port des Rechners oder die Komponenten der Platine ab, wenn ich die externe Stromverbindung dazuschließe?
Normalerweise würde man zwei Dioden verwenden, um sicherzustellen, dass bei zwei Spannungsquellen kein "Strom zurück in die eine Spannungsquelle" fließt (um es etwas unfachlich auszudrücken).
In deinem Fall (um zu verhindern, dass die 3A aus dem USB-Port gezogen werden) würde ich jedoch einen Schalter einbauen, mit dem man zwischen Spannungsversorgung per Netzteil und per USB umschalten kann (wenn du das denn brauchst).
Falls die Platine immer per Netzteil versorgt wird, würde ich den +5V-Pin der USB-Buchse gar nicht erst anschließen, sondern den USB-Port nur für die Datenübertragung verwenden.
Danke Dir für die Antwort!
Du hast geschrieben, dass beim Arduino eine komplexe Schaltung den Eingang Vin übernimmt. (https://www.arduino.cc/de/uploads/Main/Arduino_Uno_Rev3-schematic.pdf)
Im Falle von 5V für Vin über den Power-Jack-Anschluss (das ist bei mir der Fall) muss der Strom ja die Diode D1 "passieren" und dann über einen 5V Regulator gehen. Das würde die Spannung auf deutlich unter 5V droppen, so dass VCC durch Ext. << VCC durch USB... (VCC durch Ext. ≈ 3.3V, habe ich gemessen). Mit Vin-Direktanschluss (wird nur an den LM1117 angeschlossen) bekomme ich etwa 4V Versorgungsspannung.
Wenn ich diese Schaltung implementieren müsste/würde, müsste also die Eingangsspannung >> Betriebsspannung sein und immer runtergeregelt werden? Das ist wiederum nicht so sehr das was ich wollte (extra Stromverbrauch durch V-Reg).
Kannst ruhig USB und die %Volt Versorgung gleichzeitig anschließen.
Genauso wie USB HUB die 5 V durchschleift und wenn zu wenig geliefert wird hängst ein Netzteil dran. oder du nimmst die "Y" Kabel an 2 verschiedenen USB Kontrollern um genug Power zu bekommen.
Dem Prozessor ist völlig egal ob die 5 V von einer Batterie oder mehreren parallelen kommt ob es vom Netzteil ist oder parallel dazu der USB liefert.
Der Netzteil sollte nur gut geregelt sein.
So stimmt das auch nicht., Natürlich ist es hübscher komplexe Schaltungen zu verwenden wenn auch ein Diode zum Schutz reicht.
Nehmen wir an das Netzteil liefert 4,9V. Dann würde die Platine die vollen 3A aus dem USB-Port des Rechners und nicht vom Netzteil ziehen. Damit kann man das Mainboard des Rechners beschädigen Das ist mal Unsinn. Ein USB gibt einfach nicht mehr her und ist Kurzschlußfest
Nehmen wir an, das 5V-Netzteil liefert 5,1V. Dann liegen auf der +5V-Leitung des USB-Ports eine Spannung an, die höher ist, als die Ausgangsspannung des Netzteils. Damit kann man das PC-Netzteil oder Spannungsregler auf dem Mainboard ebenfalls beschädigen Auch das stimmt nicht. Dazu sind die Ports zu gut gebaut: die liefern dann einfach nichts.
Beim Arduino Uno hast einen 7-12V Eingang, daher so komplex
Das geht leider nicht. Du musst die 5 Volt, die vom Rechner kommen, von denen vom Steckernetzteil trennen. Sonst geht im Zweifel der Port vom PC kaputt.
Bei mir funktioniert es mit Atmega 8 mit USB Schnittstelle und 5V DC am Stromversorgungsgerät-keine Probleme.
Nicht wirklich:
Nehmen wir an, das 5V-Netzteil liefert 4,9V. Dann würde die Platine die vollen 3A aus dem USB-Port des Rechners und nicht vom Netzteil ziehen. Damit kann man das Mainboard des Rechners beschädigen.
Natürlich hätte man das Problem auch, wenn das Netzteil 5,000V liefern würde, der Rechner aber 5,050V am USB-Port liefert.
Nehmen wir an, das 5V-Netzteil liefert 5,1V. Dann liegen auf der +5V-Leitung des USB-Ports eine Spannung an, die höher ist, als die Ausgangsspannung des Netzteils. Damit kann man das PC-Netzteil oder Spannungsregler auf dem Mainboard ebenfalls beschädigen.
Auf einem gekauften Arduino gibt es diese Probleme nicht: Beim "Arduino UNO" verhindert eine komplexe Schaltung, dass der Netzteil-Anschluss und die USB-Versorgung zusammengeschlossen werden können. Beim "Arduino Milanove" gibt es einen Schalter, mit dem man explizit auswählen muss.
Bei der Schaltung des Fragestellers (so wie sie im Bild in der Frage zu sehen ist) wäre beides nicht vorhanden.