Limitações de energia do Raspberry Pi

Existem muitas alegações, muitas vezes contraditórias, sobre os requisitos e limitações de energia do Pi.

Quais são os requisitos exatos?

Requisitos de energia do Pi

A Fundação tem recomendações para vários modelos que variam de 700mA a 3.0A.

Eles são bastante generosos e todos os modelos operam com um suprimento 1A decente - eu posso executar meu Pi3 com WiFi / teclado / mouse / HDMI de um suprimento Apple 5W. Pode ser necessária corrente extra pelos periféricos USB e os suprimentos recomendados permitem isso.

As fontes de energia DEVEM fornecer 5 ± 0,25V e geralmente listam uma classificação atual. Essa é a corrente MÁXIMA que pode ser extraída com segurança sem causar uma queda da saída abaixo da tensão nominal. (Obviamente, muitos suprimentos realmente não atendem às classificações publicadas, incluindo muitos vendidos pelos revendedores Pi. Testei uma série de PSU (com carga simulada) e ainda não encontrei uma que realmente ofereça a tensão nominal na faixa nominal. corrente, exceto para o adaptador de energia iPad 5W da Apple.)

Muitos usuários se preocupam com o fato de poderem "fornecer muita energia" usando uma fonte com classificação mais alta. O Pi consumirá apenas a corrente necessária e não poderá usar mais de 2,5A (Pi3) ou 2A (Pi2 / B +), pois isso é limitado por um fusível, portanto, não há benefício em uma fonte com classificação mais alta. (Os modelos anteriores tinham um fusível menor - provavelmente 1.1A.)

O Pi mais recente (3/2 / B +) possui um chip de monitor de tensão (APX803), que é acionado em 4,63 ± 0,07V . O Pi3B + usa um chip MxL7704 para gerenciar a energia, que possui o mesmo ponto de disparo nominal. Isso controla o LED vermelho de energia .

Se o LED vermelho de energia não estiver aceso, isso significa que a tensão de alimentação é inadequada. (O Pi mais recente possui um circuito de energia bem projetado e pode continuar funcionando mesmo que a tensão de entrada esteja abaixo da especificação; o mesmo pode não ser verdade para os periféricos). A GUI tinha um indicador de arco-íris (substituído por um raio ) que aparece no canto superior direito se a tensão é inadequada. Este possui um temporizador de 3 segundos e pode ser exibido mesmo se o LED parecer acender.

NOTA o LED vermelho do poder nas únicas + funções Pi3B se o cartão / chave USB SD tem até data firmware porque é controlado por software - não faz sentido contrário.

Você deve ter cuidado com os suprimentos USB baratos. Muitos destes têm uma regulação de tensão muito baixa.

Muitos smartphones modernos são projetados para consumir mais corrente do que o normal USB 500mA máx. Os fabricantes de telefones geralmente fornecem carregadores de corrente mais alta, por meios fora do padrão ou adotando a nova especificação do carregador USB, que permite correntes mais altas, mas permite que a tensão caia para 3,6V. Não há problema em carregar smartphones, mas NÃO em dispositivos sensíveis à tensão, como o Pi. Eles podem parecer funcionar bem para um Pi ligeiramente carregado, mas podem não funcionar se muitos periféricos estiverem conectados.

NOTA Se estiver com problemas (indicador de baixa tensão ou periféricos não confiáveis), isso NÃO significa que você precisa de uma classificação mais alta de corrente / amp (sic). É extremamente improvável que sua fonte não possa fornecer a corrente - apenas não pode fornecer a corrente necessária enquanto mantém a tensão necessária.

Não importa a qualidade da sua fonte de alimentação, se você usar cabos de baixa qualidade para conectar ao Pi, você terá problemas. Muitos (a maioria?) Dos cabos μUSB são projetados para transportar dados e possuem uma fiação muito fina. Isso torna os cabos finos, leves e baratos, mas não são adequados para alimentação. Para permanecer na especificação, deve haver queda menor que 0,25 V, o que corresponde à resistência do circuito de 0,25 0. a 1A. Os cabos projetados para carregar smartphones são provavelmente a melhor aposta e sempre usam o menor cabo possível.

Infelizmente, parece não haver fonte de cabos de qualidade com especificações garantidas (fui forçado a fazer o meu próprio). Não consegui adquirir plugues Micro USB em pequenas quantidades, mas encontrei muitos vendedores na oferta do eBay Micro USB 5 Pin Male Plug T Port Socket. Você precisa fornecer seu próprio alívio de tensão, mas juntamente com o cabo do alto-falante de 23 / 0,011 mm (adequado até 1,5 m), eles fornecem uma boa conexão. Associei-me a um dos adaptadores de driver de fonte de alimentação de comutador 5V para LED Strip para alimentar vários Pi.

Quanta corrente pode ser extraída das portas USB?

A corrente USB Pi (3/2 / B +) é fornecida através de um interruptor de corrente com limitação de corrente (AP2553?) (U13), embora isso não seja mostrado nos esquemas publicados.

O consumo total máximo de corrente periférica USB indica que a corrente máxima USB para Pi (2 / B +) é 600 / 1200mA. O limite para Pi3 é 1200mA. Modelos anteriores reivindicam 500mA.

O padrão para 2 / B + é 600mA, que pode ser dobrado com a configuração max_usb_current=1de /boot/config.txt.

O hub USB nos modelos B não parece ser compatível com a especificação USB e não limita a corrente. As portas individuais podem fornecer mais de 500 mA, independentemente da negociação, sujeitas ao limite máximo geral e à fonte de alimentação adequada.

Quanta corrente o pino de 3,3V no cabeçalho de expansão pode fornecer?

Presume-se que o trilho Pi 3.3V forneça 50mA, mas isso não está oficialmente documentado para os modelos Pi recentes. O Pi original possui um regulador linear de bordo limitado, mas o B + e mais tarde possuem um regulador de modo de chave que pode fornecer mais. O chip regulador (que fornece 3.3V e 1.8V) é classificado em 1A. O PMIC MxL7704 usado no Pi3B +, Pi3A + e Pi4 é classificado em 1,5A.

Testes realizados por um membro indicam que até 800mA podem ser usados ​​- sujeitos a uma fonte de alimentação adequada.

Especificações elétricas do GPIO para obter melhores estimativas dos limites do GPIO.

Quanta corrente os pinos de 5V podem fornecer?

Não há uma resposta simples para isso. Você pode calcular aproximadamente;
min de classificação de fusíveis (2,5A para PI3) e classificação de fonte de alimentação,
menos a corrente exigida pelo próprio Pi ( ~ 750mA para Pi3 , embora isso aumente para uso pesado),
menos corrente periférica USB,
menos módulo de câmera (~ 250mA se instalado),
menos porta HDMI (~ 50mA),
menos monitor (se instalado),
menos corrente de 3,3V fornecida a dispositivos externos (incluindo GPIO).

O Pi pode ser alimentado pelo cabeçalho de expansão?

Há muitas boas razões para alimentar o conector de expansão, por exemplo, usando a fonte de bateria ou alimentando vários Pi a partir de uma única fonte. Não há risco se você aplicar práticas de engenharia adequadas. Na verdade, o Foundation Hats Master tem recomendações e requisitos mínimos para essa conexão.

"É possível alimentar o Pi fornecendo 5V através dos pinos 2,4 e GND do cabeçalho GPIO (sic). A faixa de tensão de entrada aceitável é de 5V ± 5%. ⋯ Implemente um diodo de segurança de energia duplicado ⋯ forneça 5V no mínimo 1.3A ⋯ Sob nenhuma circunstância uma fonte de alimentação deve ser conectada aos pinos de 3,3V. "

OBSERVAÇÃO: o Hats Master foi atualizado para modelos mais recentes e inclui circuitos sugeridos.

Se você estiver usando um, Pi Zeroo uso de um diodo de segurança de energia provavelmente é supérfluo, pois o Zero não possui um ou nenhum circuito de proteção.

Detalhes técnicos

O lançamento do Pi3B+foi seguido por uma descrição de seus circuitos de potência, que inclui comentários sobre modelos anteriores. O pino PEN (ao lado de RUN) no cabeçalho J2 é conectado ao Global Enable no módulo de energia. Puxar para baixo deve reduzir a corrente Pi para alguns mA.

Para aqueles interessados ​​em entender a configuração de energia do Pi, consulte o esquema Raspberry Pi3 . Esquemas para outros modelos estão disponíveis. Isso pode ser um pouco intimidador, mesmo para aqueles acostumados a esse tipo de coisa. Há uma descrição bastante mais legível do Raspberry Pi B +, que é semelhante. A H5Vfonte de alimentação HDMI.

Uma breve descrição verbal: -

Power Indo conector μUSB passa por um polifusível e um diodo ideal para fornecer 5Vqual é o trilho de 5V no cabeçalho de expansão e fornece toda a energia ao Pi, incluindo os seguintes

• um conversor abaixador duplo (PAM2306) que fornece 3V3e1V8
• através de um MOSFET para 5V_COREe um conversor abaixador (RT8088A) que gera o VDD_CORE(nominal 1.2V). Isso foi realizado pelo SOC no Pi original.
• chip de monitor de tensão (APX803)
• Power Switch (RT9741), que produz H5Vpara HDMI

NOTA Nos B + e Pi2, o LED "PWR" foi conectado a um pino GPIO, assim como o chip do monitor de tensão APX803. Isso permite que o Pi detecte subtensão OU controle o LED.

O MOSFET que controla o LED Pi3 "PWR" é conectado diretamente ao APX803 (que é dreno aberto), portanto SEMPRE será desligado se a tensão for baixa, mas, caso contrário, deverá ser possível puxá-lo para baixo (e desligar o LED) com um programa . O último Raspbian (usando o kernel 4.9) parece ter restaurado o acesso ao /sys/class/leds/led1qual pode ser usado para controlar o LED PWR no Pi3.
Os kernels recentes suportam o vcgencmd get_throttledbit0 indica subtensão

A recomendação da Raspberry Pi Foundation sempre foi de 5V mais ou menos 0,25V.

Na prática, o Pi trabalha de pouco mais de 3,3V a pouco menos de 6V. Pessoalmente, limitaria a tensão a menos de 5,8V.

É claro que as coisas que você conecta ao Pi podem ter uma faixa de tensão mais limitada.

O consumo máximo de corrente dos trilhos de 5V e 3V3 depende da versão do Pi e de como ele é alimentado (se alimentado via microUSB, exceto o Pi Zero, com um fusível de polietileno).

Se você ligar através do cabeçalho de expansão, use um pino de terra de 5V.