Ograniczenia mocy Raspberry Pi

Istnieje bardzo wiele, często sprzecznych, twierdzeń dotyczących wymagań energetycznych i ograniczeń Pi.

Jakie są dokładne wymagania?

Wymagania dotyczące zasilania Pi

Fundacja ma zalecenia dla różnych modeli, które wahają się od 700mA do 3,0A.

Są dość hojne, a wszystkie modele będą działać na przyzwoitym zasilaniu 1A - mogę uruchomić mój Pi3 z Wi-Fi / klawiaturą / myszą / HDMI z zasilacza Apple 5W. Urządzenia peryferyjne USB mogą wymagać dodatkowego prądu, dlatego zaleca się stosowanie zalecanych materiałów eksploatacyjnych.

Źródła zasilania POWINNY zapewniać napięcie 5 ± 0,25 V i często podawać aktualną wartość znamionową. Jest to MAKSYMALNY prąd, który można bezpiecznie pobierać bez powodowania spadku mocy wyjściowej poniżej napięcia znamionowego. (Oczywiście bardzo wiele materiałów eksploatacyjnych nie spełnia ich opublikowanych ocen, w tym wiele sprzedawanych przez sprzedawców detalicznych Pi. Przetestowałem pewną liczbę zasilaczy (z obojętnym obciążeniem) i jeszcze nie znalazłem takiego, który faktycznie dostarcza napięcie znamionowe przy znamionowym napięciu prąd, z wyjątkiem zasilacza Apple do iPada 5 W).

Wielu użytkowników obawia się, że może „dostarczyć zbyt dużo energii”, stosując zasilacz o wyższej wartości znamionowej. Pi pobiera tylko tyle prądu, ile wymaga i nie może zużywać więcej niż 2,5 A (Pi3) lub 2A (Pi2 / B +), ponieważ jest to ograniczone bezpiecznikiem, więc nie ma korzyści z wyższego napięcia znamionowego. (Wcześniejsze modele miały mniejszy bezpiecznik - prawdopodobnie 1,1 A.)

Nowsza Pi (3/2 / B +) posiada układ monitorowania napięcia (APX803), który uruchamia się 4,63 ± 0.07V . Pi3B + wykorzystuje układ MxL7704 do zarządzania energią, która ma ten sam nominalny punkt wyzwalania. Kontroluje to czerwoną diodę LED zasilania .

Jeśli czerwona dioda LED zasilania nie świeci, oznacza to, że napięcie zasilania jest niewystarczające. (Nowsze Pi mają dobrze zaprojektowany obwód mocy i mogą nadal działać, nawet jeśli napięcie wejściowe jest niższe od specyfikacji; to samo może nie dotyczyć urządzeń peryferyjnych). GUI miał wskaźnik tęczy (zastąpiony piorunem ), który pojawia się w prawym górnym rogu, jeśli napięcie jest nieodpowiednie. Ma 3-sekundowy zegar i może zostać wyświetlony, nawet jeśli dioda LED wydaje się świecić.

UWAGA Czerwona dioda zasilania na + tylko funkcji Pi3B czy karta klucz USB / SD ma aktualne oprogramowanie, ponieważ jest kontrolowane przez oprogramowanie - to nie ma sensu inaczej.

Powinieneś uważać na tanie materiały USB. Wiele z nich ma bardzo słabą regulację napięcia.

Wiele współczesnych smartfonów zaprojektowano tak, aby pobierały więcej prądu niż normalny USB 500mA max. Producenci telefonów często dostarczają ładowarki o wyższym prądzie, w niestandardowy sposób lub przyjmując nową specyfikację ładowarki USB, która pozwala na wyższe prądy, ale pozwala na spadek napięcia do 3,6 V. Są one odpowiednie do ładowania smartfonów, ale NIE do urządzeń wrażliwych na napięcie, takich jak Pi. Mogą wydawać się działać poprawnie dla lekko obciążonego Pi, ale mogą nie działać, jeśli podłączonych jest wiele urządzeń peryferyjnych.

UWAGA Jeśli masz problemy (wskaźnik niskiego napięcia lub zawodne urządzenia peryferyjne) NIE oznacza to, że potrzebujesz wyższego prądu / wzmacniacza (sic). Jest bardzo mało prawdopodobne, że twój zasilacz nie może dostarczyć prądu - po prostu nie może dostarczyć wymaganego prądu przy zachowaniu wymaganego napięcia.

Bez względu na to, jak dobry jest Twój zasilacz, jeśli używasz złej jakości kabli do podłączenia do Pi, będziesz mieć problemy. Wiele (większość?) Kabli μUSB jest zaprojektowanych do przenoszenia danych i ma bardzo cienkie okablowanie. To sprawia, że ​​kable są cienkie, lekkie i niedrogie, ale nie nadają się do zasilania. Aby pozostać w specyfikacji, spadek powinien wynosić mniej niż 0,25 V, co odpowiada rezystancji pętli 0,25 Ω @ 1A. Kable zaprojektowane do ładowania smartfonów są prawdopodobnie najlepszym wyborem i zawsze używają możliwie najkrótszego kabla.

Niestety wydaje się, że nie ma źródła kabli wysokiej jakości o gwarantowanych specyfikacjach (zmuszony byłem zrobić własne). Nie byłem w stanie pozyskać wtyczek Micro USB w małych ilościach, ale znalazłem wielu sprzedawców w ofercie eBay Micro USB 5 Pin Male Plug T Port Socket. Musisz dostarczyć własną odciążkę, ale w połączeniu z kablem głośnika 23 / .011 mm (odpowiedni do 1,5 m) zapewniają dobre połączenie. Łączę z jednym z zasilaczy 5V Switch Driver Driver do paska LED, aby zasilić kilka Pi.

Ile prądu można pobierać z portów USB?

Prąd USB Pi (3/2 / B +) jest dostarczany przez wyłącznik prądu o ograniczonym prądzie (AP2553?) (U13), chociaż nie jest to pokazane na opublikowanych schematach.

Maksymalny całkowity pobór prądu peryferyjnego USB stwierdza, że ​​maksymalny prąd USB dla Pi (2 / B +) wynosi 600 / 1200mA. Limit dla Pi3 wynosi 1200mA. Wcześniejsze modele wymagają 500mA.

Domyślna wartość dla 2 / B + wynosi 600mA, którą można podwoić, ustawiając max_usb_current=1w /boot/config.txt.

Koncentrator USB w modelach B nie wydaje się być zgodny ze specyfikacją USB i nie ogranicza prądu. Poszczególne porty mogą dostarczać prąd przekraczający 500 mA niezależnie od negocjacji, z zastrzeżeniem ogólnego limitu maksymalnego i odpowiedniego zasilania.

Ile prądu może zasilać pin 3,3 V na nagłówku rozszerzenia?

Przyjmuje się, że szyna Pi 3,3 V zapewnia 50 mA, ale nie jest to oficjalnie udokumentowane dla najnowszych modeli Pi. Oryginalny Pi ma wbudowany regulator liniowy, który był ograniczony, ale B + i później mają przełącznik trybu przełączania, który może dostarczyć więcej. Układ regulatora (który zasila zarówno 3,3 V, jak i 1,8 V) ma moc 1A. MxL7704 PMIC zastosowany w Pi3B +, Pi3A + i Pi4 ma wartość 1,5A.

Testy przeprowadzone przez członka wskazują, że można zastosować do 800 mA - pod warunkiem odpowiedniego zasilania.

Specyfikacje elektryczne GPIO dla najlepszych oszacowań limitów GPIO.

Ile prądu może dostarczyć piny 5V?

Nie ma na to prostej odpowiedzi. Możesz z grubsza obliczyć;
min. wartości polifusetu (2,5A dla PI3) i mocy zasilacza,
pomniejszony prąd wymagany przez samo Pi ( ~ 750mA dla Pi3 , chociaż wzrośnie przy dużym obciążeniu),
mniej prądu peryferyjnego USB,
mniej modułu kamery (~ 250mA jeśli zamontowany),
mniej portu HDMI (~ 50mA),
mniej wyświetlacza (jeśli jest zainstalowany),
mniej prądu 3,3 V dostarczanego do urządzeń zewnętrznych (w tym GPIO).

Czy Pi można zasilać przez nagłówek rozszerzenia?

Istnieje wiele dobrych powodów, aby zasilać przez złącze rozszerzające, np. Używając zasilania bateryjnego lub zasilania wielu Pi z jednego źródła zasilania. Nie ma ryzyka, jeśli zastosujesz odpowiednie praktyki inżynierskie. Rzeczywiście, Foundation Hats Master ma zalecenia i minimalne wymagania dla takiego połączenia.

„Możliwe jest zasilanie Pi poprzez dostarczenie napięcia 5 V poprzez piny 2,4 i GND złącza GPIO (sic). Dopuszczalny zakres napięcia wejściowego wynosi 5 V ± 5%. ⋯ Zaimplementuj podwójną diodę bezpieczeństwa zasilania ⋯ zasil co najmniej 5 V 1.3A ⋯ Pod żadnym pozorem nie wolno podłączać źródła zasilania do styków 3,3 V. ”

UWAGA: Hats Master został zaktualizowany do nowszych modeli i zawiera sugerowane obwody.

Jeśli Pi Zerokorzystasz z diody bezpieczeństwa zasilania, jest ona prawdopodobnie zbyteczna, ponieważ zero nie ma ani żadnego obwodu ochronnego.

Szczegóły techniczne

Po wydaniu tego modelu Pi3B+nastąpił opis jego obwodu zasilania, który zawiera komentarze do wcześniejszych modeli. Pin PEN (obok RUN) na nagłówku J2 jest podłączony do Global Enable w module zasilania. Obniżenie tego poziomu powinno zmniejszyć prąd Pi do kilku mA.

Dla osób zainteresowanych zrozumieniem konfiguracji zasilania Pi zapoznaj się ze schematem Raspberry Pi3 . Schematy dla innych modeli są dostępne. Może to być nieco zastraszające, nawet dla osób przyzwyczajonych do tego rodzaju rzeczy. Istnieje raczej bardziej czytelny opis Raspberry Pi B +, który jest podobny. Te H5Vmateriały Moc HDMI.

Krótki opis słowny:

Power Inze złącza μUSB przechodzi przez bezpiecznik i idealną diodę, która zapewnia 5Vszynę 5 V na nagłówku rozszerzającym i zapewnia całą moc Pi, w tym następujące

• podwójny konwerter obniżający (PAM2306), który zapewnia 3V3i1V8
• poprzez MOSFET 5V_COREi konwerter obniżający napięcie (RT8088A), który wytwarza VDD_CORE(nominalne 1,2 V ). Zostało to wykonane przez SOC w oryginalnym Pi.
• układ monitorowania napięcia (APX803)
• Przełącznik zasilania (RT9741), który produkuje H5Vdla HDMI

UWAGA W B + i Pi2 dioda LED „PWR” została podłączona do pinu GPIO, podobnie jak układ monitorujący napięcie APX803. Dzięki temu Pi wykrywa podnapięcie LUB kontroluje diodę LED.

MOSFET kontrolujący diodę LED „PWR” Pi3 jest bezpośrednio podłączony do APX803 (który jest otwarty odpływ), więc ZAWSZE będzie wyłączony, jeśli napięcie będzie niskie, ale jeśli nie, to powinno być możliwe jego obniżenie (i wyłączenie diody LED) z programem . Wydaje się, że najnowszy Raspbian (przy użyciu jądra 4.9) przywrócił dostęp, do /sys/class/leds/led1którego można użyć do sterowania diodą PWR na Pi3.
Ostatnie wsparcie jądra vcgencmd get_throttledbit0 wskazuje na zbyt niskie napięcie

Zalecenia Raspberry Pi Foundation zawsze wynosiły 5 V plus lub minus 0,25 V.

W praktyce Pi działa z nieco ponad 3,3 V do nieco poniżej 6 V. Osobiście ograniczałbym napięcie do mniej niż 5,8 V.

Oczywiście rzeczy, które podłączasz do Pi, mogą mieć bardziej ograniczony zakres napięcia.

Maksymalny pobór prądu z szyn 5V i 3V3 zależy od wersji Pi i tego, jak jest zasilany (jeśli jest zasilany przez microUSB wszystkie oprócz Pi Zero mają zamontowany bezpiecznik).

Jeśli zasilasz przez złącze rozszerzeń, użyj 5 V i styku uziemiającego.