Arduinoの電源電圧は何ボルト必要か？
公式の仕様としては、推奨7～12V、最低6～20Vとあります。
ではこの電圧範囲を超えると何が起きるのでしょうか？
上限は部品の損傷ということが第一に考えられますので、ここでは除外します。
入力の下限を切ったらどうなるのかを調査してみました。
いろいろなpinを実測してみる
電源電圧が不足するとGPIOの出力他が不足すると考えられます。
これが標準状態と比べて変化する点を限界点（最小）とします。
グラフの系列はPWM dutyで、縦軸はPWMをローパスフィルターした電圧です。
USB入力は5Vですが、DCジャックからの入力とは系統が異なります。
USBの5V入力または推奨の7V以上では出力電圧が安定していることが確認できました。
これを下回るとPWMの出力、他のPinの出力電圧が低下し4Vでは、ほぼ出力が無くなりました。
最低限、とかかれている6Vも出力は下がっていることが分かります。
回路図から確認してみる
Arduino Unoの関連図面は以下にあります。
Arduino Uno Rev3store-usa.arduino.cc
回路図
https://content.arduino.cc/assets/UNO-TH_Rev3e_sch.pdf
まずUSB入力は、5VはそのままUSBからの5Vを使っていて、3.3VはLP2985というレギュレータが入っています。
https://www.ti.com/lit/ds/symlink/lp2985.pdf?ts=1649581986476&ref_url=https%253A%252F%252Fwww.ti.com%252Fproduct%252Fja-jp%252FLP2985%253Futm_source%253Dgoogle%2526utm_medium%253Dcpc%2526utm_campaign%253Depd-dlp-ecd-prodfolderdynamic-cpc-pf-google-jp%2526utm_content%253Dprodfolddynamic%2526ds_k%253DDYNAMIC%2BSEARCH%2BADS%2526DCM%253Dyes%2526gclid%253DCj0KCQjwgMqSBhDCARIsAIIVN1U8dPpq6WCbPQy6eHz_8GmIpFAJmOv1JVcxacEhQ-T29FyP2Zd-zr0aAkp6EALw_wcB%2526gclsrc%253Daw.ds
ちなみに、このレギュレータは最大入力が16Vなので、USB経由で16Vをいれても大丈夫と考えられます。
※ただし、このUSBからとった5Vが他にも使われています。そのすべてが16Vを入れてもOKというわけではありません。
DCジャックからの入力はダイオードを通ってそのままVINに入っています。
電源電圧とVinとの差はこのダイオードの順方向電圧と考えられます。
次にNCP1117というレギュレータで5Vを作っています。
このレギュレータのMaximum Input Voltageが20Vとなっています。
これによりArduino公式の上限値が20Vとなっているということになります。
https://www.mouser.jp/datasheet/2/308/NCP1117_D-2307187.pdf
