Alimentation d’une carte Arduino Uno

Alimentation des cartes Arduino:

En général, on considère que tout est à peu près bon pour alimenter une carte Arduino: c’est une grosse erreur, et il faut au contraire soigneusement étudier l’alimentation du module Arduino et des périphériques et autres dispositifs associés.

Ci dessous une représentation des possibilités d’une carte Arduino Uno tirée de l’excellent article http://www.open-electronics.org/the-power-of-arduino-this-unknown/.

Pour mieux comprendre les interdépendances entre les différentes entrées et sorties d’alimentation, on se reportera au schéma ci dessous, qui rassemble la partie alimentations des cartes Arduino Uno:

On voit qu’on a 3 possibilités pour alimenter la carte (qui demande du 5v):

• alimentation directe sur la broche 5v: dans ce cas, il faut impérativement que le jack ne soit pas alimenté, mais l’USB peut l’être (utilisation de la transmission de données), le circuit constitué du comparateur LM85 U1A et du MOSFET T1 évitera le court-circuit entre la tension 5v du port USB et la tension mise sur la broche 5V. Il faudra protéger l’entrée contre les surtensions, inversions, transitoires (selon la longueur de la ligne d’alimentation, une paire de condensateurs chimiques/ céramique, une self, une diode de clamping…). Aucun régulateur ne limite la puissance fournie par cette entrée 5v. Il faudra fournir sur cette broche l’intensité nécessaire:
  • à l’alimentation de l’Arduino et aux entrées sorties,
  • aux shields alimentés par lui
  • au régulateur 3.3v
  • (j’aime bien ce petit module d’alimentation pour se brancher sur du 220V)
• alimentation sur la broche Vin: dans ce cas la broche 5v est alimentée par la tension Vin abaissée par le régulateur IC1/IC2. Là aussi, l’absence impérative de tension sur le jack permet au circuit comparateur MOSFET d’isoler l’USB. Par contre dans ce cas le régulateur 5V de l’Arduino est actif, et son échauffement limite l’intensité délivrable aux circuits alimentés; en reprenant les valeurs de l’article ci-dessous, il faudra limiter à:
  • Alimentation 12 V: I = 2 / (12-5) = 2 / 7 = 285mA
  • Alimentation 9 V: I = 2 / (9-5) = 2/4 = 500mA (vous pouvez utiliser un adaptateur pour pile 9V par exemple.)
  • Alimentation 7 V: I = 2 / (7-5) = 2/2 = 1A
• alimentation par le jack: ce cas est identique au cas précédent, à une petite différence prêt: une diode M7 (équivalent de 1N4007 en montage de surface) est placée pour protéger contre l’inversion de polarité, la tension nécessaire sera donc un peu plus élevée que pour l’alimentation directe de Vin. Sinon, le 5v sera toujours obtenu par le régulateur et les intensités acceptables seront les mêmes, en tenant compte toutefois de la puissance dissipée par la diode (grosso modo 1vxIntensité).
• alimentation par le port USB: dans ce cas, l’ensemble des composants alimentés ne devront pas consommer plus de 500mA (fusible automatique sur la carte), à vérifier que l’appareil peut les fournir! Le 5v sera fourni directement, en passant par le MOSFET dont la résistance en mode conduction est faible; on se retrouvera donc dans les mêmes conditions que pour l’alimentation en direct sur le 5V, avec la limitation de l’intensité utilisable à 500mA.

En sortie de la carte, on pourra selon les cas utiliser:

• si la carte est alimentée par le 5v, on pourra relier celui-ci aux éléments extérieurs sans influence sur la carte
• si la carte est alimentée par Vin, on pourra alimenter des composants extérieurs via le 5v dans la limite des intensités vues plus haut (échauffement du régulateur)
• si la carte est alimentée par USB, on pourra alimenter des composants extérieurs via le 5v dans la limite de la capacité de l’appareil connecté et du fusible, soit 500mA maximum.
• si la carte est alimentée par le jack, on pourra alimenter par Vin des éléments extérieurs, avec une tension égale à environ Vin – 1V et une intensité inférieure à 1A (diode M7 de protection)

Dans tous les cas, on pourra utiliser la sortie 3.3V pour alimenter des éléments 3.3v, mais ATTENTION, l’intensité de sortie est très limitée (50mA) et notamment ne suffit même pas pour alimenter un simple module ESP8266.