公共接地和电压

电器工程 Arduino 电压 地面
2022-02-06 00:27:48

除了我之前提出的一个问题,我意识到共同点让我感到困惑。我有一个 USB 供电的 Arduino 和一个单独的电池电源。电池电源负极连接到 Arduino 地。每个电源的电压是其两侧之间的电位差,我的理解是您不必担心这些实际电位是什么,只需担心差异即可。但是,当您连接负极时,电位肯定很重要,因为这两个电位现在将“平均化”,因此可能(只是在校对时注意到双关语)会改变两个电源的原始电压。

可以连接两个电源的事实意味着我的理解是有缺陷的。有人可以帮我理顺吗?

本文档的第 7 节基本上是我正在做的

3个回答

可能有助于澄清任何误解的一个关键概念是:

  • 电压是电路中两点之间的电位差,它不是电路中单点的任何物理特性的绝对值。因此,不涉及绝对潜力,它是相对价值,差异。

这是如何应用的:

Arduino 的“地”是相对于其测量 Arduino 的“Vcc”迹线的电位的点(或 PCB 迹线,以简化概念)。因此,当由 USB 电缆供电时,Arduino 的“地”是测量基础,并且与正在使用 USB 端口的计算机的“地”处于相同的电位。

电池的“负极”只是电池两端的两个点之一,在这两个点之间测量电势,即电池的电压。相对于(电)宇宙的其余部分,电池的“负极”端子是浮动的,即在这个所谓的电池负极端子连接到电路之前没有特定的相对值。

当您将电池的负极连接到 Arduino 的接地端时,您为电池提供了相对于 Arduino 的参考值。因此,只有在进行这种连接时,电池的“正极”端子才处于“电池电压”的电位,Arduino 的零电平或接地。

相反,如果您将电池“正极”连接到 Arduino 接地线,那么与Arduino 的零电平或接地相比,电池的另一个端子将处于负值。

电池或任何任意电压都与您提供的参考电压有关。重申这里开头提到的基本原理,与您在电路中定义基点不同,而不是绝对值。

你是对的,连接电池会产生电位差。没有通用的“0 V”;电压是相对测量值。当我们谈论“5 V”时,我们可能是指“从原理图上的接地符号到 5 V”。如果将电池的一端连接到其他电压,它将增加其差异:

示意图

只有当电池并联时才会遇到问题:

示意图

这种情况实际上不可能发生。实际上,电线只是非常小的电阻器,而顶部的电线会在大电流流过时变得非常热,然后蒸发。或者,电池无法提供足够的电流来维持其电压并且它们会死机。无论如何,有些东西会变热并破裂。

如果两个电源的负极连接到公共导体(接地)并且正极连接连接到公共导体(V+),那么电压的任何差异都会导致电流流动。假设 USB 的电压是正确的 5V,那么如果电池组只有 4.8V,那么 USB 将尝试对其充电。如果差异大得多,则高电流可能会损坏电路,或者充电率过高会损坏电池。如果电池组的电压超过 5V,在不检查 USB 规格的情况下,我无法确定,但我认为它可以很好地防止轻微过载,因此会有一个二极管阻止任何反向电流流动。如果两个电源都是为设备设计的,并且可以同时插入,我会假设(假设电池不是