Protéger Arduino Mega Mini de surtensions éventuelles

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20/11/2021, 21h00
grizzli06

Protéger Arduino Mega Mini de surtensions éventuelles

Bonjour,

Ma question fait suite à la résolution de mon problème d'alimentation de la Mega Mini Pro CH340G situé ici: https://www.developpez.net/forums/d2...o-mini-ch340g/

Mon système est désormais stable et il fonctionne depuis des dizaines d'heures sans la moindre défaillance de l'Arduino Mini semble-t-il.

Je voudrais maintenant trouver une solution simple et peu couteuse pour protéger l'Arduino au cas où le régulateur 7805 externe à l'Arduino grille. Pour mémoire je rappelle le montage:

Alim extérieure 12Vcc -> régulateur 7805 ou équivalent -> Arduino Mega Pro Mini CH340G

Le montage pompe 80mA au niveau des 12V indiqués par mon alim de laboratoire (il faut prévoir 120mA par prudence, car des périphériques supplémentaires ne sont pas branchés), mais je ne sais pas précisément combien au niveau des 5V, càd après le régulateur 7805 ?

Quelle solution verriez-vous après le 7805 pour protéger l'Arduino au cas où ce 7805 grille ? si jamais il arrive du 12V au lieu de 5V sur la Mega Mini, elle est évidemment fichue.

-Une Zener 5.1V ? si oui comment la brancher
-Une diode AVS, on me dit que c'est mieux qu'une Zener, mais je ne connait pas
-Autre chose ?

Merci à tous,
20/11/2021, 22h34
sevyc64

Personnellement, je n'ai jamais mis de protections particulières en aval d'un régulateur type 78xx, hormis les condos nécessaires, au plus près de régulateur, plus, souvent, un petit chimique derrière, s'il y a pas mal de fort appels de courant transitoires.
Et je n'en ai jamais vu de claquer en devenant en court-circuit entre l'entrée et la sortie.
J'ai eu le cas sur un ersatz de LM317, mais le schémas était tellement mal conçu que le régul s'est retrouvé à moment donné "à produire" une tension négative, et il n'a pas aimé.
(montage avec régulation entre V+ et V-, avec une masse en point milieu flottant)

Tu peux mettre une zener, si tu veux, mais, à mon avis elle ne protègera rien. Si ton regul passe en court-circuit, tu te retrouve avec du 12V direct aux bornes de ta zener 5.1V. Autant dire qu'elle va claquer immédiatement.
Et ton circuit en aval prendra quand même la châtaigne.

Par contre, j'ai parfois vu des condos tantales montés à la place de ta zener. Ces condos ont la particularité de se mettre en court-circuit lorsqu'ils claquent, mais ils doivent être associés avec un fusible en amont du régulateur.
Perso, je suis pas fan, car dimensionnés au plus juste, ils claquent facilement, dimensionnés plus large, ils vont laissé quand même une légère surtension qui peut être quand même préjudiciable pour un circuit sensible, derrière.
Et, même si c'est rare, j'en ai déjà vu faire réellement le fusible. Adieu le court-circuit et la protection, la carte derrière a pris la châtaigne quand même.
21/11/2021, 08h28
Vincent PETIT

Bonjour,
Entièrement d'accord avec sevyc64, une protection en surtension se place avant le régulateur (diode TVS, MOV, circuit crowbar) et est souvent associée à un fusible.

En effet le mode de defaillance d'un condo tantale est le court-circuit (comme la diode TVS) ils sont utilisés dans l'électronique qui a besoin d'avoir du déterminisme en cas de panne. Quand il y a une panne on le sait car c'est en cours jus et dans beaucoup d'applications c'est ce qui est recherché, notamment dans les appareils de sécurité. La zener, très souvent, comme la MOV vont mourir en circuit ouvert faisant perdre la protection d'où l'ajout d'un fusible qui doit sauter avant l'explosion de la protection.

Lorsque je place une zener derrière un régulateur c'est en général quand ce dernier est ajustable et que je veux que l'opérateur ne puisse pas dépasser un seuil de réglage surtout en cas de mauvaise dépose ou defaillance du potentiomètre (les potentiomètres multitours traversant, souvent de couleur bleu, sont placés à la main par les opérateurs et il y a toujours un risque d'erreur. Ils sont aussi bien plus fragile qu'une résistance classique)
21/11/2021, 10h26
grizzli06

C'est clair et je comprends. Donc on abandonne la piste de la Zener...

Le régulateur LM2940CT-5.0 (ou équivalent fixe 5V) est alimenté par du 12Vcc stable. Effectivement je ne le vois pas claquer, d'autant qu'il n'y aura pas d'appels de courant significatifs (tout au plus quelques mA lorsqu'un relais se ferme) et que la consommation, elle aussi stable, se situera quelque part autour de 80mA (au niveau du 12V).

J'imaginais protéger la Mega d'une surtension en aval du régulateur car j'ai quand même un peu peur qu'il chauffe à l'intérieur du boîtier, bien que j'ajoute un petit dissipateur.

A l'air libre ça va parfaitement, mais une fois à l'intérieur du boîtier je ne suis pas 100% sûr. Je suis contraint à de "petits" radiateurs en raison de la hauteur utile du boîtier (34mm) auxquels il faut enlever l'épaisseur du circuit imprimé et les entretoises de fixation de la carte, donc il faut un radiateur ne dépassant pas 25mm.

J'ai trouvé ce type de radiateurs (j'en ai déjà une petit dizaine en stock):
https://fr.aliexpress.com/item/10000049705627.html
ou
https://www.mouser.fr/ProductDetail/...DXO24KZQ%3D%3D

Avec le 2ème à l'air libre c'est parfait (tiède mais pas chaud), mais dans le boîtier je ne sais pas ce que ça donnera (et utiliser les premiers m'arrangerait).

Faudrait quand même qu'il chauffe beaucoup pour cramer le régulateur ! d'après les specs, ils tiennent bien au delà d'une température envisageable...
21/11/2021, 11h45
Vincent PETIT

1 pièce(s) jointe(s)

Citation:

Envoyé par grizzli06

mais une fois à l'intérieur du boîtier je ne suis pas 100% sûr

Soyons honnête, avec du Aliexpress tu ne seras jamais sur de rien en réalité. Aliexpress c'est bien quand tu achètes un produit pour simplement l'utiliser mais dès qu'il te faut des spécs pour faire des calculs c'est là que ça ne va plus.

Tu as un exemple sous les yeux avec les dissipateurs. L'information capitale pour un dissipateur c'est ça résistance thermique qui s'exprime en °C/W ou K/W, voir ci dessous l'exemple ton lien vers un vrai dissipateur chez Mouser. C'est cette valeur que tu prendras dans tes calculs pour savoir exactement de combien s'élèvera le température du dissipateur par rapport à la température ambiante.

Pièce jointe 609016

Chez Aliexpress on te dit :mouarf:

Citation:

bonne conductivité thermique
Dissipateur thermique en aluminium, pour le paquet TO-220 / L7805 /LM337 Transistors Triode Cooler IC Chipset
Quantité: lot de 10 pièces
Trou de vis m3.
Taille: 19x15x10mm/ 0.8 "x 0.6" x 0.4 "(L * L * H)
Épaisseur "0.8mm
Couleur: noir anodisé
Poids: 2 g/pièce

Le calcul devient (RthJC_AMS1117 + bonne conductivité thermique) * Puissance₇₈₀₅ :weird:

Blague a part, je ne me moquais pas, avec du Aliexpress tu n'as pas d'autre choix que de tester (et serrer les fesses) je ne vois pas comment faire d'autre puisqu'on a pas les infos. En ce qui concerne le boitier fermé, car je sens bien que tu crains l'emballement thermique, il faudrait malheureusement connaître la température du dissipateur. Il faut faire des essais réels pour caractériser toi même les données.
21/11/2021, 12h36
Auteur

La seule fois où j'ai vu un 7805 griller c'est lorsque je l'ai soudé à l'envers sur le PCB :aie:. Il a fait beaucoup de fumée, le PCB a noirci mais le circuit en aval n'a rien eu. Je place simplement un fusible en amont, à la sortie de mon alimentation.
21/11/2021, 16h03
grizzli06

Citation:

Soyons honnête, avec du Aliexpress tu ne seras jamais sur de rien en réalité.

Oui je sais bien Vincent, et j'en suis parfaitement conscient ! j'essaie simplement de ne pas trop augmenter le prix pour ceux qui voudront acheter le produit fini et qui ne roulent pas forcément sur l'or: certains sont des passionnés mais pas forcément friqués...

Je sais que si je veux proposer un produit parfaitement fiable sur la durée, je dois utiliser des composants plus sérieux et que je connais bien pour les avoir déjà utilisés.

D'ailleurs je me demande si je ne vais pas finir par proposer 2 versions: une "économique" et une autre avec des composants plus sérieux...

Je connais les calculs basés sur la résistance thermique du dissipateur, j'en ai fait des précis sur mes alimentations Sigma 11 , qui étaient 2 alimentations totalement indépendantes dans un même boîtier à radiateurs, où je ne voulais prendre aucun risque (faut avouer que c'était pour moi, LOL :ptdr:)... En plus j'ai soigné le look sur ce coup là !!

mais là tu as raison: à part essayer en conditions réelles dans le boîtier, on ne saura jamais si ça va chauffer trop ou pas...

Citation:

La seule fois où j'ai vu un 7805 griller c'est lorsque je l'ai soudé à l'envers sur le PCB . Il a fait beaucoup de fumée, le PCB a noirci mais le circuit en aval n'a rien eu.

c'est vrai qu'ils ont l'air plutôt costauds ces bestiaux... le LM2940CT est son cousin, il doit l'être tout autant..
J'en ai vu des cramés dans des appareils anciens, que j'ai dû remplacer justement parce qu'ils avaient eu trop chaud !
21/11/2021, 16h30
Delias

Bonsoir Grizzli

Tu n'as pas saisi la nuance dans mon message.

Un régulateur issu d'un fabricant de réputation, acheter dans le circuit traditionnel (par mouser, digikey, etc.) ne va pas se court-circuiter en cas de défaillance, il va se mettre en circuit ouvert, sans risque pour ce qui est en aval.
Un régulateur issu d'un sombre fabricant et vendu sur AliExpress, EBay et compagnies n'a aucun comportement défini en cas de problème et peut se mettre en court-circuit.

Pas de soucis si tu prends un régulateur issu d'un fabricant reconnu.

Bonne suite

Delias
21/11/2021, 17h17
Guesset

Rendement

Bonjour,

Le seul truc qui me chagrine un peu est que le régulateur linéaire dissipe plus d'énergie qu'il n'en fournit 7V*i contre 5V*i mais avec i compris entre 80 et 120 mA il dissipera entre 0.56 W et 0.84 W le risque n'est pas très élevé et un radiateur presque symbolique (par exemple une simple plaque d'aluminium) devrait faire le job. Si on a l'âme verte et qu'un peu de bruit ne dérange pas un régulateur à découpage gardera son sang froid.

Un autre point est la référence à une alimentation de laboratoire qui laisse penser à un montage en cours d'évolution ce qui pourrait se traduire par une consommation en évolution également (et c'est toujours à la hausse :( ). Il faut donc veiller à régler les problèmes d'alimentation qu'après avoir pleinement stabilisé le montage.

Salutations
21/11/2021, 18h43
grizzli06

Citation:

Tu n'as pas saisi la nuance dans mon message.

Un régulateur issu d'un fabricant de réputation, acheter dans le circuit traditionnel (par mouser, digikey, etc.) ne va pas se court-circuiter en cas de défaillance, il va se mettre en circuit ouvert, sans risque pour ce qui est en aval

J'achète toujours, sans exception, mes composants actifs chez des vendeurs archi-connus: la plupart du temps chez Mouser.

Les dégâts des contrefaçons, je connais car il a quelques années j'étais à court de diodes de redressement et un ami m'avait dépanné: sauf que c'était des contrefaçons, qui ont été assez taquines pour générer un barbecue dans mon atelier !! Et le fabricant des diodes originales (Fairchild) auquel j'ai envoyé un exemplaire, m'a bien confirmé qu'il s'agissait de contrefaçons.

Donc je n'achète jamais de composants actifs chez Ali...

D'ailleurs les Mega Pro Mini des systèmes "définitifs" (une fois la mise au point terminée) viendront aussi de vendeurs reconnus... même si elles sont fabriquées en Chine, on peut espérer une meilleure qualité...

Citation:

il dissipera entre 0.56 W et 0.84 W le risque n'est pas très élevé et un radiateur presque symbolique (par exemple une simple plaque d'aluminium) devrait faire le job.

Je suis d'accord, et tu as découvert là une de mes traits de personnalité: je suis un prudent, inquiet et méticuleux...:ptdr:

J'ai refait mon circuit imprimé d'alim de façon à pouvoir y mettre des radiateurs symboliques, ou des plus gros: pas envie de perdre du temps une 2ème fois...

Citation:

Un autre point est la référence à une alimentation de laboratoire qui laisse penser à un montage en cours d'évolution

Exact, le Firmware n'est pas totalement finalisé, mais on touche au but...

Je testerai avec tous les périphériques semaine prochaine, je ne crois pas dépasser la barre des 100mA, mais on verra bien.

En tout cas en régime permanent ce sera 80-85mA, je suis monté à 82mA mais tout ce qui consomme est déjà présent (Mega Pro Mini, écran LCD, récepteur Bluetooth).