Limitaciones de energía de Raspberry Pi

Hay muchas afirmaciones, a menudo contradictorias, sobre los requisitos de energía y las limitaciones de la Pi.

¿Cuáles son los requisitos exactos?

Requisitos de energía del Pi

La Fundación tiene recomendaciones para varios modelos que van desde 700mA a 3.0A.

Estos son bastante generosos, y todos los modelos funcionarán con un suministro decente de 1A: puedo ejecutar mi Pi3 con WiFi / teclado / mouse / HDMI desde un suministro de Apple 5W. Los periféricos USB pueden requerir corriente adicional y los suministros recomendados tienen en cuenta estos.

Las fuentes de alimentación DEBEN proporcionar 5 ± 0.25 V y, a menudo, enumeran una clasificación actual. Esta es la corriente MÁXIMA que se puede extraer de forma segura sin que la salida caiga por debajo de su voltaje nominal. (Por supuesto, muchos suministros no cumplen con sus clasificaciones publicadas, incluidos muchos vendidos por los minoristas de Pi. He probado varias PSU (con una carga ficticia) y aún no he encontrado una que realmente entregue el voltaje nominal al valor nominal. actual, a excepción del adaptador de corriente Apple 5W iPad).

A muchos usuarios les preocupa que puedan "suministrar demasiada energía" al usar un suministro de mayor capacidad. El Pi solo consumirá tanta corriente como sea necesario y no puede usar más de 2.5A (Pi3) o 2A (Pi2 / B +) ya que esto está limitado por un fusible, por lo que no hay beneficio en un suministro de mayor calificación. (Los modelos anteriores tenían un fusible múltiple más pequeño, probablemente 1.1A).

Los nuevos Pi (3/2 / B +) tienen un chip de monitor de voltaje (APX803) que se dispara a 4.63 ± 0.07V . El Pi3B + utiliza un chip MxL7704 para administrar la energía, que tiene el mismo punto de activación nominal. Esto controla el LED rojo de encendido .

Si el LED de alimentación rojo no está iluminado, esto significa que la tensión de alimentación es inadecuada. (El nuevo Pi tiene un circuito de alimentación bien diseñado y puede continuar funcionando incluso si el voltaje de entrada está por debajo de las especificaciones; lo mismo puede no ser cierto para los periféricos). La GUI tenía un indicador de arcoíris (reemplazado por un rayo ) que aparece en la parte superior derecha si el voltaje es inadecuado. Tiene un temporizador de 3 segundos y puede aparecer incluso si el LED parece estar encendido.

NOTA: el LED de encendido rojo en el Pi3B + solo funciona si la tarjeta SD / llave USB tiene firmware actualizado porque está controlado por software; de ​​lo contrario, no tiene sentido.

Debe tener cuidado con los suministros USB baratos. Muchos de estos tienen una regulación de voltaje muy pobre.

Muchos teléfonos inteligentes modernos están diseñados para extraer más corriente que el USB 500mA max normal. Los fabricantes de teléfonos a menudo suministran cargadores de mayor corriente, ya sea por medios no estándar o adoptando la nueva especificación del cargador USB, que permite corrientes más altas, pero permite que el voltaje caiga a 3.6V. Estos están bien para cargar teléfonos inteligentes, pero NO para dispositivos sensibles al voltaje como el Pi. Puede parecer que funcionan bien para una Pi ligeramente cargada, pero pueden no funcionar si hay muchos periféricos conectados.

NOTA Si tiene problemas (indicador de bajo voltaje o periféricos que no son confiables) Esto NO significa que necesita una clasificación de corriente / amperios (sic) más alta. Es extremadamente improbable que su suministro no pueda suministrar la corriente; simplemente no puede suministrar la corriente requerida mientras mantiene el voltaje requerido.

No importa cuán buena sea su fuente de alimentación, si utiliza cables de baja calidad para conectarse a la Pi, tendrá problemas. Muchos (¿la mayoría?) De los cables μUSB están diseñados para transportar datos y tienen un cableado muy delgado. Esto hace que los cables sean delgados, livianos y económicos, pero no son adecuados para la alimentación. Para permanecer en la especificación, debe haber una caída de menos de 0.25V, que corresponde a una resistencia de bucle de 0.25Ω @ 1A. Los cables diseñados para cargar teléfonos inteligentes son probablemente la mejor opción, y siempre usan el cable más corto posible.

Desafortunadamente, parece que no hay una fuente de cables de calidad con especificaciones garantizadas (me he visto obligado a hacer los míos). No he podido obtener enchufes Micro USB en pequeñas cantidades, pero he encontrado muchos vendedores en la oferta de eBay Micro USB 5 Pin Male Plug T Port Socket. Debe suministrar su propio alivio de tensión, pero junto con un cable de altavoz de 23 / .011 mm (adecuado hasta 1,5 m), estos proporcionan una buena conexión. Me acople con uno de los 5V Switch Power Supply Driver Adapter para LED Strip para alimentar varios Pi.

¿Cuánta corriente se puede extraer de los puertos USB?

La corriente USB Pi (3/2 / B +) se suministra a través de un interruptor de corriente de corriente limitada (AP2553?) (U13), aunque esto no se muestra en los esquemas publicados.

El consumo máximo de corriente periférica USB total indica que la corriente USB máxima para Pi (2 / B +) es 600/1200 mA. El límite para Pi3 es 1200mA. Los modelos anteriores reclaman 500 mA.

El valor predeterminado de 2 / B + es 600 mA que puede ser un doble configurando max_usb_current=1en /boot/config.txt.

El concentrador USB en los modelos B no parece cumplir con la especificación USB y no limita la corriente. Los puertos individuales pueden suministrar más de 500 mA independientemente de la negociación, sujeto al límite máximo general y una fuente de alimentación adecuada.

¿Cuánta corriente puede suministrar el pin de 3.3V en el cabezal de expansión?

Se supone ampliamente que el riel Pi 3.3V proporciona 50 mA, pero esto no está documentado oficialmente para los modelos recientes de Pi. El Pi original tiene un regulador lineal incorporado que era limitado, pero el B + y posterior tienen un regulador de modo de interruptor que puede suministrar más. El chip regulador (que suministra tanto 3.3V como 1.8V) tiene una potencia de 1A. El PMIC MxL7704 utilizado en Pi3B +, Pi3A + y Pi4 tiene una clasificación de 1.5A.

Las pruebas realizadas por un miembro indican que se pueden utilizar hasta 800 mA, sujeto a una fuente de alimentación adecuada.

Especificaciones eléctricas de GPIO para mejores estimaciones de los límites de GPIO.

¿Cuánta corriente pueden suministrar los pines de 5V?

No hay una respuesta simple a esto. Puedes calcular aproximadamente;
min de clasificación de fusibles múltiples (2.5A para PI3) y clasificación de fuente de alimentación,
menos la corriente requerida por el propio Pi ( ~ 750mA para Pi3 , aunque esto aumentará para uso intensivo),
menos corriente periférica USB,
menos módulo de cámara (~ 250mA si instalado),
menos puerto HDMI (~ 50 mA),
menos pantalla (si está instalada),
menos corriente de 3,3 V suministrada a dispositivos externos (incluido GPIO).

¿Se puede alimentar el Pi a través del encabezado de expansión?

Hay muchas buenas razones para alimentar a través del conector de expansión, por ejemplo, usando la fuente de batería o alimentando múltiples Pi desde una sola fuente. No hay riesgo si aplica prácticas de ingeniería adecuadas. De hecho, el Foundation Hats Master tiene recomendaciones y requisitos mínimos para dicha conexión.

"Es posible alimentar el Pi suministrando 5V a través de los pines 2,4 y GND del encabezado GPIO (sic). El rango de voltaje de entrada aceptable es 5V ± 5%. ⋯ Implemente un diodo de seguridad de energía duplicado ⋯ suministre 5V como mínimo a 1.3A ⋯ Bajo ninguna circunstancia se debe conectar una fuente de alimentación a los pines de 3.3V ".

NOTA: el Hats Master se ha actualizado para los modelos más nuevos e incluye circuitos sugeridos.

Si está utilizando un, Pi Zeroel uso de un diodo de seguridad es probablemente superfluo, ya que el Zero no tiene uno, o de hecho ningún circuito de protección.

Detalles técnicos

El lanzamiento de la Pi3B+ha sido seguido por una descripción de su Power Circuitry que incluye comentarios sobre modelos anteriores. El pin PEN (junto a RUN) en el encabezado J2 está conectado a Global Enable en el módulo de alimentación. Tirar tan bajo debería reducir la corriente de Pi a un par de mA.

Para aquellos interesados ​​en comprender la configuración de energía de Pi, vea el Esquema Raspberry Pi3 . Los esquemas para otros modelos están disponibles. Esto puede ser un poco intimidante, incluso para aquellos acostumbrados a este tipo de cosas. Hay una descripción bastante más legible del Raspberry Pi B + que es similar. El H5Vsuministra la alimentación HDMI.

Una breve descripción verbal: -

Power Indesde el conector μUSB pasa a través de un fusible múltiple y un diodo ideal para proporcionar 5Vcuál es el riel de 5V en el encabezado de expansión y proporciona toda la potencia al Pi, incluyendo lo siguiente

• un convertidor reductor dual (PAM2306) que proporciona 3V3y1V8
• a través de un MOSFET 5V_COREay un convertidor reductor (RT8088A) que genera el VDD_CORE(1.2V nominal). Esto fue realizado por el SOC en el Pi original.
• chip de monitor de voltaje (APX803)
• Interruptor de encendido (RT9741) que produce H5Vpara HDMI

NOTA En B + y Pi2, el LED "PWR" se conectó a un pin GPIO al igual que el chip del monitor de voltaje APX803. Esto permite que el Pi detecte subtensión O controle el LED.

El MOSFET que controla el LED Pi3 "PWR" está conectado directamente al APX803 (que es drenaje abierto), por lo que SIEMPRE se apagará si el voltaje es bajo, pero si no, debería ser posible bajarlo (y apagar el LED) con un programa . El último Raspbian (usando el kernel 4.9) parece haber restaurado el acceso al /sys/class/leds/led1cual se puede usar para controlar el LED PWR en el Pi3.
Los núcleos recientes admiten vcgencmd get_throttledbit0 indica subtensión

La recomendación de la Fundación Raspberry Pi siempre ha sido de 5V más o menos 0.25V.

En la práctica, el Pi funciona desde poco más de 3.3V a poco menos de 6V. Personalmente, limitaría el voltaje a menos de 5.8V.

Por supuesto, las cosas que conectas al Pi pueden tener un rango de voltaje más limitado.

El consumo de corriente máximo de los rieles 5V y 3V3 depende de la versión Pi y de cómo se alimenta (si se alimenta a través del microUSB, todos excepto el Pi Zero tienen un fusible múltiple instalado).

Si alimenta a través del encabezado de expansión, use un pin de 5V y tierra.