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我是潘，曾经是个工程师。这是 “Arduino 公开课” 系列的入门教程。当传感器越来越多，电流越来越大，Arduino 薄弱的供电能力将给系统的稳定带来挑战，本课将谈谈如何提供稳定的电源。有任何疑问请在评论区提出，我会逐一回答。
Arduino Uno、Mage2560 等开发板，R3以上版本的主供电一般是由 AMS1117-5.0，这是一块 LDO（低压差稳压电源），在供电接口上只要输入 6.3V 以上的电压，就可以稳定输出 5V。而旧版Arduino，采用LM7805，则需要7V以上的输入电压。输入电压越低，稳压芯片自身的功耗就越底。
根据Datasheet 主要参数如下：
最大输入电压：15V
输出电压：5.0V ±2%（空载）±4%（负载）
输出电流：800mA
截止温度：125°C
这块 LDO 可以提供高达800mA的电流，但根据 Arduino 官方说明，每路输入/输出引脚的电流 为20 mA，最大值不超过40mA。Uno 一共14路端口，即240mA，最大480mA。不过，除了几个点亮LED 的实验，我们不会用这些端口供电。而且由于 Uno 的端口少，可以忽略不计，但 2560 则要认真计算一下了。
实际上，影响供电稳定性的是，多个传感器通过 5.0V 和 3.3V 端口来供电（3.3V 端口的 LDO 最大仅可提供150mA电流）。比如，HC-SR04/05 超声波测距模块工作电流为10~40mA，发生声波测量时为 40mA。2个模块就是80mA，在避障小车等实验中，可能会用到3、4个，最大电流可达120~160mA。
后面课程中用到的网络、Wifi 等通信模块，单个工作电流更可达250mA以上。如果多个传感器和通信模块一起使用，就可能会出现供电不足的情况。
但刚才不是说 AMS1117-5.0 可以提供 800mA 的电流吗？其实，800mA 是 LDO 设计峰值（根据结温度计算得出），但要留一定余量确保长时间稳定工作。而且，Arduino 的电路设计达不到这么高。
假如多个连续工作的模块，峰值电流为 800mA，持续时间为0.001s（即工作频率为1KHz），那么根据电容与电流的公式：
dV/dt 是电压和时间的微分，由于是直流电，因此等于 5V / 0.001s = 5000V/s；
C = I / 200 = 0.8A / 5000V/s = 0.00016 F（法拉） = 160uf。如果持续时间为0.002s（工作频率500Hz）电容为 320uf。远远大于 Arduino 开发板上2个并联的 47uF 电容了。
如果传感器或模块较多，且持续工作时间较长，可以根据需求在Vcc和GND之间，并联一只100uf ~ 220uf 的电容，一定程度上，可以保证瞬态供电能力。但不建议并联大电容，因为会影响 LDO 的稳定性。
同时，也要注意保证外接电源的电流足够（因为有电容做“蓄水池”，500mA ~ 800mA 即可满足大部分应用场景）。
总的来说，从Arduino 上直接取电不是一个理想的选择。另外，对于一些需要远距离传输数据的模块，导线本身会产生较大的损耗，需要提供略高于5.0V的电压（俗称“线补”），这时Arduino 上单个 AMS1117-5.0 的供电能力就显得更不足了。
解决办法不难，如果我们有开关电源，可以经过 LM7805 或者 AMS1117-5.0 等线性稳压芯片降低纹波后取电。如果是电池，确保电压在模块的使用范围内，可以直接取电。
最后提醒一下，Arduino UNO R3 的 3.3V 端口的 LDO 只能提供150mA电流（有趣的是，Arduino官方网站标的还是 50mA），仅能用于蓝牙等低功耗模块，或者作为参考电压之用。如果需要连接无线模块等功率较大的设备，建议使用外接电源。