0

Несмотря на то, что это уже хорошо обсуждаемая тема, я не смог найти развернутого обсуждения того, что на самом деле потребляет столько энергии в плате Arduino.

Вот преамбула: у меня есть Arduino Mega 2560, я измерил ее энергопотребление в устойчивом состоянии, когда загорелся только красный светодиод с резистором серии 560 Ом. Источник питания (Vcc) подавался на Arduino от контакта Vin, и измерения были следующими (ниже схематической установки):

  • 30 мА при Vcc = 5,2 В;
  • 65 мА при Vcc = 8,3 В.

Условия проверки

Я хотел бы понять:

  1. С точки зрения оборудования, я не вижу, что рисует весь этот ток на плате Arduino;
  2. Почему ток, потребляемый от источника питания, так сильно изменяется в зависимости от значения источника питания (т.е. какая часть платы изменяет свое потребление в зависимости от значения источника питания);
  3. Также кажется, что включение светодиода через цифровой выход Arduino потребляет более высокий ток с более высоким напряжением питания (Vcc). Это почему?

Обратите внимание, что, посмотрев на таблицу данных ATmega2560, uC, установленного на моем Arduino, я увидел, что ток Icc, потребляемый от источника питания, составляет не более 14 мА (я полагаю, что когда нет выходного сигнала, я не смог найти тест условия, к сожалению). Я думал, что микроконтроллер был основной причиной энергопотребления, но, похоже, это не так!

Еще я подумал о встроенном LDO, но входное напряжение должно изменять мощность, рассеиваемую LDO, а не ток, потребляемый с его выхода.

Это еще более странно, если вы думаете, что независимо от Vin, вся электроника после LDO работает при одинаковом напряжении.

РЕДАКТИРОВАТЬ1

После того, как Маженко в своем ответе указал на большой недостаток в моей настройке, я повторно измерил с Vcc = 12,1 В и измерил примерно тот же Icc, который наблюдался при Vcc = 8,1 В. Я полностью согласен с ответом Майенко и хотел бы подробнее рассказать о том, что происходит, когда плата работает под напряжением.

Вот мой анализ:

Минимальное рабочее состояние при питании от Vin составляет 7 В, и это «точка перегиба» в ответе Маженко.

Однако максимальный ток покоя LDO составляет 10 мА, а Icc ATmega2560 составляет 15 мА, поэтому, даже если мы предположим, что они не потребляют ток при Vcc = 5,2 В, а затем потребляют вместе 25 мА при минимальном рабочем напряжении при 7 В, это не соответствует фактическому увеличению на 40 или 50 мА, которое, по расчетам Маженко, я наблюдал с 5,2 до 8,3 (что должно быть таким же, как с 5,2 до 7 В).

И мы даже не принимаем во внимание, что при 5,2 В микроконтроллер прекрасно может включаться и продолжать светиться светодиодом, так что он несколько работает и уже потребляет ток.

Другие вещи, которые мы можем принять во внимание, но не изменять факты, это:

  • второй LDO (LP2985) для генерации 3V3, ток покоя которого должен быть около 100uA, поскольку схема не потребляет ток от 3V3.
  • второй микроконтроллер, связанный с программированием USB, чей Icc может достигать 20 мА, но этот микроконтроллер выключен при питании от Vin. -> Эдгар Боне правильно заметил, что это неправда!
  • Некоторые делители напряжения и компараторы.

Так в чем же причина увеличения потребления тока с 5 до 7В?

Share a link to this question
CC BY-SA 4.0
| улучшить этот вопрос | |
  • 2
    В ваших измерениях есть один серьезный недостаток: 5,2 В ниже минимального входного напряжения для платы, поэтому регулятор не будет регулировать до 5 В. Создайте больше точек данных в диапазоне напряжений и нарисуйте график. Держу пари, это будет не прямая линия. Маженко 7 июн в 12:10
  • Из вашего вопроса неясно, как вы измеряете ток платы. Если вы измеряете ток, потребляемый на выводе Vin, он все еще находится на стороне входа или источника питания LDO, а не на регулируемой стороне. В этом случае следует ожидать увеличения потребляемого тока (нарушение!) С увеличением напряжения питания. Диаграмма, показывающая, как вы измеряете текущее ничью на доске, очень поможет. JRobert, 7 июня в 12:11.
  • На плате есть второй микроконтроллер, используемый в качестве моста USB – serial, который потребляет свою долю тока. Эдгар Боне, 7 июня в 12:18
  • По поводу « этот [второй микроконтроллер] выключен при питании от Vin »: Нет, он включен. См. Схему . Эдгар Боне, 7 июня в 15:21.
  • Ах ты прав! Я проверил схему, но контакт UVCC обманул меня :-)Элиа 8 июня в 19:45
5

В вашей методологии есть основная ошибка, которая приводит к неверным выводам.

Вы не можете определить, что происходит, только по двум точкам данных. Вместо этого вам нужно гораздо больше.

Вот развертка напряжения от 5 В до 12 В с разрешением 0,05 В (избыточное, но значение по умолчанию для сценария, который я использую), подключенного к Mega:

введите описание изображения здесь

Как вы можете видеть, до определенного момента текущее устойчивое изменение климата довольно линейно, а затем выравнивается.

Все до точки, где оно сглаживается, ниже минимального входного напряжения для платы. В это время регулятор напряжения не получает достаточного напряжения, поэтому не может регулировать свое выходное напряжение до 5 В. Итак, на данный момент плата работает под напряжением. Как только он достигнет этой «точки перегиба», регулятор напряжения сможет правильно регулировать напряжение - так что большинство компонентов на плате начинают видеть постоянные 5 В, а их потребление тока выравнивается.