Arduino Nano USB Connector + externes reguliertes 5V supply

Hallo zusammen!

Ich möchte das Power-Routing vom Arduino besser verstehen um zu verhindern dass ich den Controller dabei röste. Zur verdeutlichung meiner Frage hier ein Schaltdiagramm:


(Hier in Gross)

In meinem Projekt habe ich einen Arduino Nano, der gespiesen wird von einer USB Powerbank mit 2.0 A maximalem Output. Die Powerbank ist nicht am USB Port des Arduinos angeschlossen, sondern ich nehme lediglich die +/- Pins und führe sie auf den 5.0 V/GND Pin vom Arduino.

Ebenfalls an den 5V/Gnd Pins vom Arduino sind diverse Verbraucher, die zusammen angenommen hier ~1.0 A/ 5.0 V konsumieren. Die Digital-Pins vom Arduino verwnde ich nur für kleine Datenströme zum schalten von LEDs mit integriertem IC oder zum ansteuern von Mosfets; also vernachlässigbar kleine Leistungen von ein paar mA.

Nun habe ich 2 Fragen hierzu:

1. Funktioniert das symbolische Schaltdiagramm oben ohne dass der Arduino Nano dabei Schaden nimmt?

Ich gehe davon aus dass es das tut, weil die 1.0 A ja nicht durch den Arduino fliessen. Laut dieser Seite hier hat der Nano ein Maximum von 200.0 mA auf Vcc und GND; allerdings werden die 1.0 A Last ja nicht über den Spannungskonverter (Vcc) angelegt; insofern bekommt der Arduino doch von diesen 1.0 A Last, ausser dem, was er selbst für sich + die Datensteuerung braucht, nichts mit - oder liege ich hier falsch?

2. Würde ich nun - theoretisch - den Arduino zusätzlich per USB Kabel an meinen PC anhängen - was würde passieren?

Das ist der Part wo ich keine Ahnung habe was hier abgeht. Die USB Powerbank an 5V/Gnd hat kein Problem damit die 1.0 A zu liefern - die bleibt ja auch angesteckt. Der USB Port meines Computers wiederum liefert maximal 500.0 mA. Wenn ich den jetzt einstecke, was passiert? Laufe ich in Gefahr dass die 1.0 A vom USB Port des Computers gezogen werden (anstatt von der Powerbank?)? Oder verursache ich Probleme wenn ich den Arduino per USB anschliesse wenn auf 5V/Gnd schon was anliegt?

Für klärende Antworten bedanke ich mich bereits im voraus!

~Luchs

  1. ja

  2. https://www.arduino.cc/en/uploads/Main/ArduinoNano30Schematic.pdf
    Der 5V Autoselector sollte Schäden verhindern.

Laufe ich in Gefahr dass die 1.0 A vom USB Port des Computers gezogen werden

Ja!
Wenn die Powerbank aus/schwach ist.

combie:

  1. ja

  2. https://www.arduino.cc/en/uploads/Main/ArduinoNano30Schematic.pdf
    Der 5V Autoselector sollte Schäden verhindern.

3.Ja!
Wenn die Powerbank aus/schwach ist.

Danke für die rasche Antwort!

Bezüglich #3: Das sollte sich doch mit einer Diode (aktualisierter Schaltplan) verhindern lassen, richtig?

~Luchs

Wenn dann nur eine Shottky-Diode (Spannungsabfall). Warum nicht einfach eine Polyfuse in Reihe anstatt der Diode? Hier reicht eine sehr kleine < 500mA aus. Der Atmega selber braucht kaum etwas.

sschultewolter:
Wenn dann nur eine Shottky-Diode (Spannungsabfall). Warum nicht einfach eine Polyfuse in Reihe anstatt der Diode? Hier reicht eine sehr kleine < 500mA aus. Der Atmega selber braucht kaum etwas.

Ich bin da noch blutiger Elektronik-Anfänger… sorry! Was wäre denn der Vorteil einer Polyfuse?

Die (Shottky)-Diode würde, sofern ich das richtig verstehe, schlicht verhindern dass jegliche Last der externen Komponenten vom Arduino getragen würde (bzw. auch vom angesteckten USB Kabel gezogen). Die Polyfuse würde ja noch die Last, auf die sie ausgelegt ist, durchlassen. Welchen Vorteil ergibt sich dadurch noch < 500mA auf die Lastträger zu erlauben, die in Operation definitiv ~1A benötigen werden?

Mit der Polyfuse würdest du sicherstellen, dass aus dem USB Port keine Ströme > 500mA überlängere Zeit fließen können. Ist im Uno ebenfalls so gelöst.

Größenordnung der Polyfuse würde ich aber deutlich unter 500mA wählen. (Pi*Daumen max 250mA)

Edit:
Ansonsten wäre es auch denkbar, dass du VUSB überwachst. Bei anliegender Spannung dort würdest du mit einem MOSFET die Versorgungsspannung Nano 5V und PowerBank 5V trennen. Weiß aber gerade nicht, ob du an VUSB so rankommst. Habe nie einen Nano gehabt.

sschultewolter:
Mit der Polyfuse würdest du sicherstellen, dass aus dem USB Port keine Ströme > 500mA überlängere Zeit fließen können. Ist im Uno ebenfalls so gelöst.

Tut mir leid wenn ich gerade etwas auf der Leitung stehe, aber was ist der Vorteil von "keine Ströme > 500 mA über längere Zeit" gegenüber zu "überhaupt keinen Stromfluss wegen Diode"?

Edit:
In meinem Projekt rechne ich damit dass meine Last (1.0+ A) "nur" von der Powerbank getragen werden kann. Insofern ist für mich klar dass ich diese auch während dem Prototyping (oder während ich die Sketches auf dem Nano aktualisiere) eingesteckt habe, halt mit der Limitation dass meine Schaltung ohne die Powerbank nicht funktionieren kann. (Was ich gerne in kauf nehme, wenn ich dafür quasi eine Garantie habe dass ich mit der Last nicht verstehentlich den Controller oder USB Port verbrate.)

Wenns nur darum geht, setzt die Shottky Diode ein. Nur solltest du bedenken, dass dann der Arduino im Standalone Betrieb (also ohne PC) nicht mehr die 5V Pegel zur Verfügung stellt.

sschultewolter:
Wenns nur darum geht, setzt die Shottky Diode ein. Nur solltest du bedenken, dass dann der Arduino im Standalone Betrieb (also ohne PC) nicht mehr die 5V Pegel zur Verfügung stellt.

Die 5V kommen ja dann von der Powerbank, und speisen die Lastträger (1.0 A) und den Arduino - genau das wäre die Idee. Die Diode soll ja verhindern dass jegliche Last für die Komponenten (ausser dem Arduino selbst) vom angestecketen USB Kabel gezogen wird, wenn der Arduino am PC hängt und die Powerbank nicht eingeschaltet ist (oder wenig Saft hat).

Sobald der PC abgesteckt ist soll der Arduino ja "seine" 5V (und die paar mAs die er benötigt) von der Powerbank kriegen, damit er funktioniert.

Ich werd's mal mit der Shottky-Diode probieren, und mit kleinen Lasten testen ob sich das so verhält wie gewünscht.

Vielen lieben Dank für die Tipps!