ข้อ จำกัด ด้านพลังงานของ Raspberry Pi

มีจำนวนมากมักจะขัดแย้งอ้างว่าเกี่ยวกับความต้องการพลังงานและข้อ จำกัด ของ Pi

ข้อกำหนดที่แน่นอนคืออะไร?

ความต้องการพลังงานของ Pi

มูลนิธิมีคำแนะนำสำหรับรุ่นต่าง ๆ ซึ่งมีตั้งแต่ 700mA ถึง 3.0A

เหล่านี้ค่อนข้างใจกว้างและทุกรุ่นจะทำงานบนอุปกรณ์ 1A ที่เหมาะสม - ฉันสามารถใช้ Pi3 ของฉันด้วย WiFi / คีย์บอร์ด / เมาส์ / HDMI จาก Apple 5W ได้ ปัจจุบันอาจต้องใช้อุปกรณ์ต่อพ่วง USB เพิ่มเติมในปัจจุบันและอุปกรณ์ที่แนะนำให้เผื่อไว้สำหรับสิ่งเหล่านี้

แหล่งพลังงานควรจัดให้มี 5 ± 0.25V และมักจะจัดอันดับเรตปัจจุบัน นี่คือกระแสสูงสุดที่สามารถวาดได้อย่างปลอดภัยโดยไม่ทำให้เอาต์พุตตกต่ำกว่าแรงดันไฟฟ้าที่กำหนด (แน่นอนอุปกรณ์จำนวนมากไม่ตรงกับการจัดอันดับที่ตีพิมพ์จริงของพวกเขารวมถึงร้านค้าปลีกที่จำหน่ายโดย Pi ฉันได้ทำการทดสอบ PSU จำนวนหนึ่ง (พร้อมโหลดจำลอง) และยังไม่พบสิ่งใดที่ส่งแรงดันไฟฟ้าที่กำหนด ปัจจุบันยกเว้นอะแดปเตอร์ไฟฟ้า Apple 5W iPad)

ผู้ใช้หลายคนกังวลว่าพวกเขาอาจ "จ่ายพลังงานมากเกินไป" โดยใช้แหล่งจ่ายที่มีอันดับสูงกว่า Pi จะดึงกระแสได้มากเท่าที่ต้องการและไม่สามารถใช้มากกว่า 2.5A (Pi3) หรือ 2A (Pi2 / B +) เนื่องจากถูก จำกัด โดยฟิวส์ดังนั้นจึงไม่มีประโยชน์ในการจัดอันดับที่สูงขึ้น (รุ่นก่อนหน้านี้มีโพลีฟิวส์ขนาดเล็ก - อาจเป็น 1.1A)

พี่ใหม่ (2/3 / B +) มีจอภาพแรงดันชิป (APX803) ซึ่งก่อให้เกิดที่0.07V ± 4.63 Pi3B + ใช้ชิป MxL7704 เพื่อจัดการพลังงานซึ่งมีจุดกระตุ้นเดียวกัน นี้จะควบคุมLED เพาเวอร์สีแดง

หากไฟ LED พลังงานสีแดงไม่ติดสว่างหมายความว่าแรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายไม่เพียงพอ (Pi รุ่นใหม่มีวงจรไฟที่ออกแบบมาอย่างดีและอาจทำงานต่อไปได้แม้ว่าแรงดันไฟฟ้าขาเข้าต่ำกว่ามาตรฐาน แต่อาจไม่เหมือนกันกับอุปกรณ์ต่อพ่วง) GUI มีตัวบ่งชี้รุ้ง (แทนที่ด้วยสายฟ้า ) ซึ่งปรากฏขึ้นที่ด้านบนขวาหากแรงดันไฟฟ้าไม่เพียงพอ นี่เป็นเวลา 3 วินาทีและอาจปรากฏขึ้นแม้ว่าไฟ LED จะปรากฏขึ้น

หมายเหตุเพาเวอร์ LED สีแดงบน Pi3B + ฟังก์ชั่นเฉพาะในกรณีที่การ์ด SD / USB สำคัญมีถึงวันที่เฟิร์มเพราะมันจะถูกควบคุมโดยซอฟต์แวร์ - มันเป็นความหมายเป็นอย่างอื่น

คุณควรระวังอุปกรณ์สิ้นเปลือง USB ราคาถูก หลายสิ่งเหล่านี้มีการควบคุมแรงดันไฟฟ้าที่ไม่ดีมาก

สมาร์ทโฟนที่ทันสมัยหลายรุ่นได้รับการออกแบบมาให้ใช้งานได้มากกว่า USB 500mA สูงสุดปกติ ผู้ผลิตโทรศัพท์มักจะจัดหาที่ชาร์จที่สูงกว่าในปัจจุบันไม่ว่าจะด้วยวิธีที่ไม่ได้มาตรฐานหรือโดยการใช้สเป็คชาร์จ USB ใหม่ซึ่งอนุญาตให้กระแสสูงขึ้น แต่อนุญาตให้แรงดันไฟฟ้าลดลงถึง 3.6V สิ่งเหล่านี้ใช้ได้สำหรับการชาร์จสมาร์ทโฟน แต่ไม่ใช่สำหรับอุปกรณ์ที่ไวต่อแรงดันไฟฟ้าเช่น Pi พวกเขาอาจทำงานได้ดีสำหรับ Pi ที่โหลดน้อย แต่อาจไม่ได้หากอุปกรณ์ต่อพ่วงจำนวนมากเชื่อมต่ออยู่

หมายเหตุหากคุณกำลังมีปัญหา (ตัวบ่งชี้แรงดันไฟฟ้าต่ำหรืออุปกรณ์ต่อพ่วงที่ไม่น่าเชื่อถือ) นี่ไม่ได้หมายความว่าคุณต้องการระดับกระแส / แอมป์ที่สูงขึ้น ไม่น่าเป็นไปได้อย่างยิ่งที่อุปทานของคุณจะไม่สามารถจ่ายกระแสได้ - เพียงแค่ไม่สามารถจ่ายกระแสไฟที่ต้องการในขณะที่ยังคงรักษาแรงดันไฟฟ้าที่ต้องการ

ไม่ว่า Power Supply ของคุณจะดีแค่ไหนถ้าคุณใช้สายเคเบิลคุณภาพต่ำเพื่อเชื่อมต่อกับ Pi คุณจะมีปัญหา สายเคเบิลμUSBจำนวนมาก (ส่วนใหญ่?) ได้รับการออกแบบมาเพื่อพกพาข้อมูลและมีการเดินสายที่บางมาก สิ่งนี้ทำให้สายไฟบางเบาและราคาไม่แพง แต่ไม่เหมาะกับการใช้พลังงาน หากต้องการอยู่ในข้อมูลจำเพาะควรมีการปล่อยน้อยกว่า 0.25V ซึ่งสอดคล้องกับความต้านทานลูปที่0.25Ω @ 1A สายเคเบิลที่ออกแบบมาสำหรับชาร์จสมาร์ทโฟนน่าจะเป็นทางออกที่ดีที่สุดและใช้สายที่สั้นที่สุดเสมอ

น่าเสียดายที่ดูเหมือนจะไม่มีแหล่งที่มาของสายเคเบิลคุณภาพที่มีสเปคที่รับประกันได้ (ฉันถูกบังคับให้ต้องทำด้วยตัวเอง) ฉันได้รับไม่สามารถไปยังแหล่งปลั๊กไมโคร USB ในปริมาณที่น้อย Micro USB 5 Pin Male Plug T Port Socketแต่ได้พบผู้ขายจำนวนมากเสนอขายบนอีเบย์ คุณต้องจัดหาสายพันธุ์คลายความเครียดของคุณเอง แต่ควบคู่ไปกับสายลำโพง 23 / .011 มม. (เหมาะสูงถึง 1.5 ม.) สิ่งเหล่านี้ให้การเชื่อมต่อที่ดี ฉันจับคู่กับอะแดปเตอร์ไดร์เวอร์ 5V Switch Power Supply สำหรับ LED Strip ให้พลังงานหลาย Pi

สามารถดึงกระแสไฟออกจากพอร์ต USB ได้เท่าใด

กระแส USB Pi (3/2 / B +) จ่ายกระแสไฟผ่านสวิทช์ จำกัด กระแสไฟ (AP2553?) (U13) ถึงแม้ว่าจะไม่แสดงในแผนผังที่เผยแพร่

การจับกระแสไฟ USB ต่อพ่วงสูงสุดทั้งหมดระบุกระแส USB สูงสุดสำหรับ Pi (2 / B +) คือ 600 / 1200mA ขีด จำกัด สำหรับ Pi3 คือ 1200mA รุ่นก่อนหน้านี้เรียกร้อง 500mA

ค่าเริ่มต้นสำหรับ 2 / B + เป็น 600mA ซึ่งสามารถเท่าโดยการตั้งค่าในmax_usb_current=1/boot/config.txt

ฮับ ​​USB ในรุ่น B ไม่สอดคล้องกับข้อกำหนด USB และไม่ จำกัด กระแส แต่ละพอร์ตสามารถจ่ายได้เกิน 500 mA โดยไม่ขึ้นอยู่กับการเจรจาทั้งนี้ขึ้นอยู่กับขีด จำกัด สูงสุดโดยรวมและแหล่งจ่ายไฟที่เพียงพอ

3.3V ในปัจจุบันสามารถติดตั้งที่ส่วนหัวของส่วนขยายได้เท่าใด

ทางรถไฟ Pi 3.3V นั้นได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวางว่ามีขนาด 50mA แต่ก็ไม่ได้มีการบันทึกอย่างเป็นทางการสำหรับรุ่น Pi ล่าสุด Pi เดิมมีตัวควบคุมเชิงเส้นแบบออนบอร์ดซึ่งมีข้อ จำกัด แต่ B + และต่อมาจะมีตัวควบคุมโหมดสวิตช์ซึ่งสามารถจ่ายได้มากกว่า ชิปควบคุม (ซึ่งจ่ายทั้ง 3.3V และ 1.8V) ได้รับการจัดอันดับที่ 1A MxL7704 PMIC ใช้ใน Pi3B +, Pi3A + และ Pi4 ได้รับการจัดอันดับที่ 1.5A

การทดสอบโดยสมาชิกระบุว่าสามารถใช้งานได้สูงถึง 800mA - ขึ้นอยู่กับแหล่งจ่ายไฟที่เพียงพอ

ข้อมูลจำเพาะทางไฟฟ้าของ GPIOสำหรับการประเมินขีด จำกัด GPIO ที่ดีที่สุด

หมุด 5V สามารถจ่ายกระแสได้เท่าไร

ไม่มีคำตอบง่ายๆสำหรับเรื่องนี้ คุณสามารถคำนวณคร่าวๆ
การจัดอันดับโพลิฟิวส์ (2.5A สำหรับ PI3) และคะแนนพาวเวอร์ซัพพลาย
น้อยกว่ากระแสไฟที่ต้องการโดย Pi ตัวเอง ( ~ 750mA สำหรับ Pi3แม้ว่าจะเพิ่มขึ้นสำหรับการใช้งานหนัก),
อุปกรณ์ต่อพ่วง USB ในปัจจุบัน
น้อยลง, โมดูลกล้องน้อยลง (~ 250mA ถ้า ติดตั้ง),
พอร์ต HDMI น้อยกว่า (~ 50mA),
จอแสดงผลน้อยลง (หากติดตั้ง),
กระแส 3.3V ที่จ่ายให้กับอุปกรณ์ภายนอกน้อยกว่า (รวมถึง GPIO)

Pi สามารถขับเคลื่อนผ่านส่วนหัวการขยายได้หรือไม่

มีเหตุผลที่ดีหลายประการในการจ่ายพลังงานผ่านตัวเชื่อมต่อส่วนขยายเช่นการใช้แบตเตอรี่หรือจ่ายกำลังไฟให้กับ Pi หลายตัวจากแหล่งจ่ายไฟเดียว ไม่มีความเสี่ยงหากคุณใช้วิธีปฏิบัติทางวิศวกรรมที่เหมาะสม อันที่จริงหมวกอาจารย์ Foundation มีคำแนะนำและข้อกำหนดขั้นต่ำสำหรับการเชื่อมต่อดังกล่าว

"เป็นไปได้ที่จะจ่ายไฟให้ Pi ด้วยการจ่าย 5V ผ่าน GPIO (sic) หมุดหัว 2,4 และ GND ช่วงแรงดันไฟฟ้าอินพุตที่ยอมรับได้คือ 5V ± 5% ⋯ใช้ไดโอดความปลอดภัยพลังงานซ้ำ duplicate จ่าย 5V อย่างน้อย 1.3A ⋯ไม่ว่าในกรณีใด ๆ ควรเชื่อมต่อแหล่งพลังงานกับหมุด 3.3V "

หมายเหตุHats Masterได้รับการอัพเดตสำหรับรุ่นที่ใหม่กว่าและรวมถึงวงจรที่แนะนำ

หากคุณกำลังใช้Pi Zeroงานไดโอดความปลอดภัยพลังงานอาจจะฟุ่มเฟือยเนื่องจากศูนย์ไม่มีหนึ่งหรือวงจรป้องกันใด ๆ

รายละเอียดทางเทคนิค

การเปิดตัวของPi3B+ได้รับการตามด้วยคำอธิบายของวงจรไฟฟ้าซึ่งรวมถึงความคิดเห็นเกี่ยวกับรุ่นก่อนหน้า PEN PEN (ถัดจาก RUN) บนส่วนหัว J2 เชื่อมต่อกับ Global Enable บนโมดูลพลังงาน การดึงจุดต่ำนี้ควรลดกระแส Pi ให้เหลือสองสาม mA

สำหรับผู้ที่สนใจในการทำความเข้าใจการกำหนดค่าพลังงาน Pi ดูราสเบอร์รี่ PI3 แผนผัง มีแผนงานสำหรับรุ่นอื่น ๆ นี่อาจเป็นการข่มขู่เล็กน้อยแม้แต่สำหรับผู้ที่เคยชินกับสิ่งเหล่านี้ มีคำอธิบายRaspberry Pi B +ที่อ่านง่ายกว่า ซึ่งคล้ายกัน H5Vวัสดุสิ้นเปลืองพลังงาน HDMI

คำอธิบายสั้น ๆ ทางวาจา: -

Power Inจากตัวเชื่อมต่อμUSBจะต้องผ่าน polyfuse และไดโอดในอุดมคติที่จะให้5Vซึ่งเป็นราง 5V บนส่วนหัวส่วนขยายและให้กำลังทั้งหมดไปยัง Pi รวมถึงต่อไปนี้

• ตัวแปลง step-down คู่ (PAM2306) ที่ให้3V3และ1V8
• ผ่าน MOSFET ไปยัง5V_COREและตัวแปลง Step-Down (RT8088A) ซึ่งสร้างVDD_CORE(เล็กน้อย 1.2V) สิ่งนี้ดำเนินการโดย SOC ใน Pi ดั้งเดิม
• ชิปตรวจสอบแรงดันไฟฟ้า (APX803)
• Power Switch (RT9741) ที่ผลิตH5Vสำหรับ HDMI

หมายเหตุบน B + และ Pi2 LED "PWR" เชื่อมต่อกับ GPIO pin เช่นเดียวกับชิพตรวจสอบแรงดันไฟฟ้า APX803 ซึ่งจะทำให้ Pi ตรวจจับภายใต้แรงดันไฟฟ้าหรือควบคุม LED

MOSFET ที่ควบคุม Pi3 "PWR" LED เชื่อมต่อโดยตรงกับ APX803 (ซึ่งเป็นท่อระบายน้ำเปิด) ดังนั้นจะปิดเสมอหากแรงดันไฟฟ้าต่ำ แต่ถ้าไม่ควรดึงต่ำ (และปิดไฟ LED) กับโปรแกรม Raspbian ล่าสุด (ใช้เคอร์เนล 4.9) ดูเหมือนว่าจะมีการกู้คืนการเข้าถึง/sys/class/leds/led1ซึ่งสามารถใช้ในการควบคุม PWR LED บน Pi3
เคอร์เนลรองรับvcgencmd get_throttledบิต 0 ล่าสุดแสดงว่าแรงดันไฟฟ้าต่ำกว่า

คำแนะนำของ Raspberry Pi Foundation คือ 5V plus หรือลบ 0.25V เสมอ

ในทางปฏิบัติ Pi ทำงานจากเพียง 3.3V ถึงต่ำกว่า 6V ส่วนตัวฉันจะ จำกัด แรงดันไฟฟ้าให้น้อยกว่า 5.8V

แน่นอนว่าสิ่งที่คุณเชื่อมต่อกับ Pi อาจมีช่วงแรงดันไฟฟ้าที่ จำกัด มากขึ้น

การดึงกระแสสูงสุดจากราง 5V และ 3V3 ขึ้นอยู่กับรุ่น Pi และวิธีการขับเคลื่อน (ถ้าใช้พลังงานผ่าน microUSB ทั้งหมด แต่ Pi Zero มีโพลีฟิวส์ติดตั้งอยู่)

หากคุณใช้พลังงานผ่านหัวต่อขยายให้ใช้ 5V และสายดิน