Raspberry Pi Ограничения мощности

Существует очень много, часто противоречивых утверждений о требованиях к питанию и ограничениях Pi.

Каковы точные требования?

Требования к питанию Pi

Фонд имеет рекомендации для различных моделей, которые варьируются от 700 мА до 3,0 А.

Они довольно щедрые, и все модели будут работать с приличным питанием 1A - я могу запустить свой Pi3 с WiFi / клавиатурой / мышью / HDMI от Apple 5W. Периферийным устройствам USB может потребоваться дополнительный ток, и рекомендуемые расходные материалы учитывают это.

Источники питания ДОЛЖНЫ обеспечивать 5 ± 0,25 В и часто отображать текущий рейтинг. Это МАКСИМАЛЬНЫЙ ток, который можно безопасно потреблять, не вызывая падения выходного напряжения ниже номинального напряжения. (Конечно, очень многие расходные материалы на самом деле не соответствуют их опубликованным рейтингам, в том числе многие из них были проданы розничными продавцами Pi. Я проверил несколько блоков питания (с фиктивной нагрузкой) и до сих пор не нашел тот, который действительно обеспечивает номинальное напряжение при номинальном тока, кроме адаптера питания Apple для iPad на 5 Вт.)

Многие пользователи беспокоятся о том, что они могут «поставлять слишком много энергии», используя более высокую номинальную мощность. Pi будет потреблять только тот ток, который ему требуется, и не может использовать более 2,5 А (Pi3) или 2 А (Pi2 / B +), так как это ограничено плавким предохранителем, поэтому нет никакой выгоды в более высоком номинальном напряжении. (В более ранних моделях полифузия была меньше - вероятно, 1.1A.)

Новее Pi (3/2 / В +) имеет чип контроля напряжения (APX803) , который вызывает при 4,63 ± 0,07 В . Pi3B + использует чип MxL7704 для управления питанием, который имеет ту же номинальную точку запуска. Это контролирует красный индикатор питания .

Если красный индикатор питания не горит, это означает, что напряжение питания не соответствует требованиям. (Более новые Pi имеют хорошо спроектированную цепь питания и могут продолжать функционировать, даже если входное напряжение ниже спецификации; это может не относиться к периферийным устройствам). Графический интерфейс имел радужный индикатор (замененный молнией ), который появляется в правом верхнем углу, если напряжение неадекватно. Он имеет 3-секундный таймер и может отображаться, даже если индикатор горит.

ПРИМЕЧАНИЕ Красный индикатор питания на + функции только Pi3B если карта ключ / USB SD имеет до даты прошивки , потому что она находится под контролем программного обеспечения - это не имеет смысла , в противном случае.

Вы должны опасаться дешевых USB-расходных материалов. Многие из них имеют очень плохое регулирование напряжения.

Многие современные смартфоны рассчитаны на то, чтобы потреблять больший ток, чем обычный USB, макс. Производители телефонов часто поставляют зарядные устройства с более высоким током либо нестандартными способами, либо применяя новую спецификацию USB Charger, которая допускает более высокие токи, но допускает падение напряжения до 3,6 В. Это нормально для зарядки смартфонов, но НЕ для чувствительных к напряжению устройств, таких как Pi. Они могут работать нормально для слегка загруженного Pi, но могут не работать, если подключено много периферийных устройств.

ПРИМЕЧАНИЕ Если у вас есть проблемы (индикатор низкого напряжения или периферийные устройства, которые ненадежны), это НЕ означает, что вам нужен более высокий ток / ампер (sic). Крайне маловероятно, что ваш источник питания не может подавать ток - он просто не может подавать требуемый ток при сохранении требуемого напряжения.

Неважно, насколько хорош ваш блок питания, если вы используете некачественные кабели для подключения к Pi, у вас будут проблемы. Многие (большинство?) Из кабелей µUSB предназначены для передачи данных и имеют очень тонкую проводку. Это делает кабели тонкими, легкими и недорогими, но они не подходят для питания. Чтобы оставаться в спецификации, должно быть падение менее 0,25 В, что соответствует сопротивлению контура 0,25 Ом при 1 А. Кабели, предназначенные для зарядки смартфонов, являются, вероятно, лучшим выбором и всегда используют самый короткий из возможных кабелей.

К сожалению, похоже, что нет источника качественных кабелей с гарантированными характеристиками (я был вынужден сделать свой собственный). Мне не удалось найти микро-разъемы USB в небольших количествах, но я нашел много продавцов на eBay Micro USB 5 Pin Male Plug T Port Socket. Вам необходимо обеспечить собственную разгрузку от натяжения, но в сочетании с кабелем динамика 23 / 0,011 мм (подходит до 1,5 м) это обеспечивает хорошее соединение. Я соединяюсь с одним из адаптера драйвера блока питания 5 В для светодиодной ленты для питания нескольких пи.

Сколько тока можно извлечь из портов USB?

Ток USB Pi (3/2 / B +) подается через переключатель питания с ограничением тока (AP2553?) (U13), хотя это не показано в опубликованных схемах.

Максимальный общий ток потребления периферийного USB-устройства максимальный ток USB для Pi (2 / B +) составляет 600/1200 мА. Предел для Pi3 составляет 1200 мА. Более ранние модели требуют 500 мА.

По умолчанию для 2 / В + 600mA , который может быть в два раза, установив max_usb_current=1в /boot/config.txt.

Концентратор USB на моделях B не соответствует спецификации USB и не ограничивает ток. Отдельные порты могут выдавать напряжение свыше 500 мА независимо от согласования, в зависимости от общего максимального ограничения и достаточного электропитания.

Какой ток может подать напряжение 3,3 В на разъем расширения?

Широко распространено мнение, что шина Pi 3.3V обеспечивает 50 мА, но это официально не задокументировано для последних моделей Pi. Оригинальный Pi имеет встроенный линейный регулятор, который был ограничен, но B + и более поздние имеют регулятор режима переключения, который может поставлять больше. Микросхема регулятора (которая подает напряжение как 3,3 В, так и 1,8 В) рассчитана на 1 А. MICL7704 PMIC, используемый в Pi3B +, Pi3A + и Pi4, рассчитан на 1,5 А.

Испытания , проведенные участником, показывают, что можно использовать до 800 мА при условии адекватного источника питания.

Электрические характеристики GPIO для лучшей оценки пределов GPIO.

Какой ток может подать 5V контакт?

Нет простого ответа на это. Вы можете примерно рассчитать;
мин. номинальное значение полифузии (2,5A для PI3) и номинальное напряжение питания,
меньше ток, необходимый для самого Pi ( ~ 750 мА для Pi3 , хотя это будет увеличиваться для интенсивного использования),
меньше периферийный ток USB,
меньше модуль камеры (~ 250 мА , если ),
меньше порт HDMI (~ 50 мА),
меньше дисплей (если есть),
меньше 3,3 В тока, подаваемого на внешние устройства (включая GPIO).

Может ли питание Pi подаваться через расширение заголовка?

Есть много веских причин для питания через разъем расширения, например, от аккумулятора или от нескольких Pi от одного источника. Нет риска, если вы будете применять надлежащие инженерные методы. Действительно, у Foundation Hats Master есть рекомендации и минимальные требования для такого подключения.

«Для питания Pi можно подавать 5 В через контакты 2,4 и GND разъема GPIO (sic). Допустимый диапазон входного напряжения составляет 5 В ± 5%. ⋯ Внедрить дублирующий защитный диод питания ⋯ Подавать напряжение 5 В минимум на 1.3A ⋯ Ни при каких обстоятельствах источник питания не должен быть подключен к контактам 3,3 В. "

ПРИМЕЧАНИЕ Мастер шляп был обновлен для более новых моделей и включает в себя предложенную схему.

Если вы используете Pi Zeroпредохранительный диод, это, вероятно, излишне, так как Zero не имеет ни одного, или вообще никакой защитной схемы.

Технические подробности

За выпуском Pi3B+последовало описание его силовой схемы, которое включает комментарии к более ранним моделям. Вывод PEN (рядом с RUN) на разъеме J2 подключен к глобальному включению на модуле питания. Вытягивание этого низкого уровня должно снизить ток Pi до пары мА.

Для тех, кто заинтересован в понимании конфигурации питания Pi, см. Схему Raspberry Pi3 . Схемы для других моделей доступны. Это может быть немного пугающим, даже для тех, кто привык к таким вещам. Существует довольно удобочитаемое описание Raspberry Pi B +, которое похоже. В H5Vподает питание HDMI.

Краткое словесное описание: -

Power Inот разъема μUSB проходит через полифузионный и идеальный диод, который обеспечивает 5V5- вольтовую шину на расширительном коллекторе и обеспечивает всю мощность для Pi, включая следующие

• двойной понижающий преобразователь (PAM2306), который обеспечивает 3V3и1V8
• через полевой МОП-транзистор 5V_COREи понижающий преобразователь (RT8088A), который генерирует VDD_CORE(номинальное напряжение 1,2 В ). Это было выполнено SOC в оригинальном Pi.
• чип контроля напряжения (APX803)
• Выключатель питания (RT9741), который производит H5Vдля HDMI

ПРИМЕЧАНИЕ На B + и Pi2 светодиод «PWR» был подключен к выводу GPIO, как и чип контроля напряжения APX803. Это позволяет Pi обнаруживать пониженное напряжение ИЛИ управлять светодиодом.

Полевой МОП-транзистор, управляющий светодиодом Pi3 «PWR», напрямую подключен к APX803 (который является открытым стоком), поэтому ВСЕГДА будет выключен, если напряжение низкое, но если нет, то должно быть возможно снизить его (и выключить светодиод) с программой . Последний Raspbian (использующий ядро ​​4.9), похоже, восстановил доступ, /sys/class/leds/led1который можно использовать для управления индикатором PWR на Pi3.
Поддержка недавних ядер vcgencmd get_throttledbit0 указывает на пониженное напряжение

Рекомендация Raspberry Pi Foundation всегда составляла 5 В плюс или минус 0,25 В.

На практике Pi работает от чуть более 3,3 В до чуть менее 6 В. Лично я бы ограничил напряжение до 5,8 В.

Конечно, вещи, которые вы подключаете к Pi, могут иметь более ограниченный диапазон напряжения.

Максимальный ток, потребляемый от шин 5 В и 3 В 3, зависит от версии Pi и от того, как он питается (при питании через microUSB все, кроме Pi Zero, оснащены полифузором).

Если вы подключаете питание через расширительный разъем, используйте 5V и контакт заземления.