Limitations de Raspberry Pi Power

Il existe de très nombreuses affirmations, souvent contradictoires, concernant les exigences de puissance et les limites du Pi.

Quelles sont les exigences exactes?

Puissance requise du Pi

La Fondation a des recommandations pour divers modèles allant de 700 mA à 3,0 A.

Celles-ci sont assez généreuses et tous les modèles fonctionneront avec une alimentation 1A correcte. Je peux utiliser mon Pi3 avec WiFi / clavier / souris / HDMI à partir d’une alimentation Apple 5W. Un courant supplémentaire peut être requis par les périphériques USB et les fournitures recommandées en tiennent compte.

Les sources d'alimentation DEVRAIENT fournir 5 ± 0,25V et lister souvent un courant nominal. C'est le courant MAXIMUM qui peut être tiré en toute sécurité sans que la sortie ne descende en dessous de sa tension nominale. (Bien sûr, de très nombreuses fournitures ne respectent pas les valeurs nominales publiées, y compris celles vendues par les détaillants Pi. J’ai testé plusieurs PSU (avec une charge fictive) et je n’en ai pas encore trouvé qui fournisse la tension nominale au niveau nominal. courant, sauf pour l’adaptateur secteur Apple 5W pour iPad.)

De nombreux utilisateurs s'inquiètent de "fournir trop d'énergie" en utilisant une alimentation nominale supérieure. Le Pi ne consommera que le courant nécessaire et ne pourra pas utiliser plus de 2,5 A (Pi3) ou 2A (Pi2 / B +), ce dernier étant limité par un fusible, il n’ya donc aucun avantage à obtenir une alimentation plus puissante. (Les modèles précédents avaient un polyfuse plus petit - probablement 1.1A.)

Les nouveaux Pi (3/2 / B +) ont une puce de contrôle de tension (APX803) qui se déclenche à 4,63 ± 0,07V . Le Pi3B + utilise une puce MxL7704 pour gérer l’énergie, laquelle a le même point de déclenchement nominal. Ceci contrôle le voyant d'alimentation rouge .

Si le voyant d'alimentation rouge n'est pas allumé, cela signifie que la tension d'alimentation est inadéquate. (Les nouveaux Pi ont un circuit d’alimentation bien conçu et peuvent continuer à fonctionner même si la tension d’entrée est inférieure aux spécifications; il en va peut-être de même pour les périphériques). L’interface graphique comportait un indicateur arc-en-ciel (remplacé par un éclair ) qui apparaît en haut à droite si la tension est insuffisante. Il possède une minuterie de 3 secondes et peut s’afficher même si le voyant semble être allumé.

REMARQUE le voyant d' alimentation rouge sur les Pi3B + ne fonctionne que si la clé de carte SD / USB a à jour firmware , car il est contrôlé par un logiciel - il n'a pas de sens contraire.

Vous devriez vous méfier des fournitures USB bon marché. Beaucoup d'entre eux ont une très mauvaise régulation de la tension.

De nombreux smartphones modernes sont conçus pour consommer plus de courant que l'USB 500mA normal. Les fabricants de téléphones fournissent souvent des chargeurs de courant plus élevés, soit par des moyens non standard, soit en adoptant la nouvelle spécification du chargeur USB, qui autorise des courants plus élevés, mais permet une chute de tension à 3,6V. Celles-ci sont acceptables pour charger des smartphones, mais PAS pour les appareils sensibles à la tension tels que le Pi. Ils peuvent sembler fonctionner correctement pour un Pi légèrement chargé, mais pas si de nombreux périphériques sont connectés.

REMARQUE Si vous rencontrez des problèmes (indicateur de basse tension ou périphériques peu fiables), cela ne signifie PAS que vous ayez besoin d'une intensité / intensité (sic) supérieure. Il est extrêmement improbable que votre alimentation ne puisse pas fournir le courant - elle ne peut tout simplement pas fournir le courant requis tout en maintenant la tension requise.

Quelle que soit la qualité de votre alimentation, si vous utilisez des câbles de mauvaise qualité pour vous connecter au Pi, vous aurez des problèmes. Beaucoup (la majorité?) Des câbles μUSB sont conçus pour transporter des données et ont un câblage très fin. Cela rend les câbles minces, légers et peu coûteux, mais ils ne conviennent pas à l'alimentation. Pour rester dans les spécifications, la chute doit être inférieure à 0,25 V, ce qui correspond à une résistance de boucle de 0,25Ω @ 1A. Les câbles conçus pour charger les smartphones sont probablement le meilleur choix et utilisent toujours le câble le plus court possible.

Malheureusement, il semble n'y avoir aucune source de câbles de qualité avec des spécifications garanties (j'ai été obligé de fabriquer le mien). Je n'ai pas été en mesure de trouver de petites prises micro USB, mais j'ai trouvé de nombreux vendeurs sur eBay Micro USB 5 Pin Male Plug T Port Socket. Vous devez fournir votre propre réducteur de tension, mais associé à un câble de haut-parleur de 23 / 0,011 mm (adapté pour une longueur maximale de 1,5 m), ces câbles permettent une bonne connexion. Je couple avec l’un des adaptateurs de commande d’alimentation 5V du commutateur d’alimentation pour bande LED pour alimenter plusieurs Pi.

Quelle quantité de courant peut être tirée des ports USB?

Le courant USB Pi (3/2 / B +) est fourni via un commutateur de courant à courant limité (AP2553?) (U13), bien que cela ne soit pas indiqué sur les schémas publiés.

Le courant total maximum utilisé par les périphériques USB indique que le courant USB maximal pour Pi (2 / B +) est de 600 / 1200mA. La limite pour Pi3 est 1200mA. Les modèles antérieurs réclament 500mA.

La valeur par défaut pour 2 / B + est 600mA qui peut être doublé par la mise max_usb_current=1en /boot/config.txt.

Le concentrateur USB sur les modèles B ne semble pas être conforme à la spécification USB et ne limite pas le courant. Les ports individuels peuvent fournir plus de 500 mA, indépendamment de la négociation, sous réserve de la limite maximale globale et d'une alimentation adéquate.

Quelle quantité de courant la broche 3,3 V de l'en-tête d'extension peut-elle fournir?

Il est généralement admis que le rail Pi 3,3 V fournit 50 mA, mais cela n’est pas officiellement documenté pour les modèles Pi récents. Le Pi d'origine a un régulateur linéaire intégré qui était limité, mais les B + et plus tard ont un régulateur de mode de commutation qui peut en fournir davantage. La puce du régulateur (qui fournit à la fois 3,3 V et 1,8 V) est évaluée à 1A. Le PMIC MxL7704 utilisé dans les modèles Pi3B +, Pi3A + et Pi4 est évalué à 1,5A.

Les tests effectués par un membre indiquent que l’utilisation de jusqu’à 800mA est soumise à une alimentation électrique adéquate.

Spécifications électriques de GPIO pour obtenir les meilleures estimations possibles des limites de GPIO.

Quelle quantité de courant les broches 5V peuvent-elles fournir?

Il n'y a pas de réponse simple à cela. Vous pouvez calculer approximativement;
puissance nominale de polyfuse
( 2,5A pour PI3) et de l’alimentation, moins le courant requis par le Pi lui-même ( ~ 750 mA pour Pi3 , bien que cela augmentera pour une utilisation intensive),
moins de courant de périphérique USB,
moins de module de caméra ( ~ 250 mA si équipé),
moins de port HDMI (~ 50 mA),
moins d’affichage (le cas échéant),
moins de courant de 3,3 V fourni aux périphériques externes (y compris les cartes GPIO).

Le Pi peut-il être alimenté via l'en-tête d'extension?

Il existe de nombreuses bonnes raisons d'alimenter le connecteur d'extension, par exemple en utilisant une alimentation par batterie ou en alimentant plusieurs Pi à partir d'une alimentation unique. Il n'y a aucun risque si vous appliquez les pratiques d'ingénierie appropriées. En effet, le Foundation Hats Master a des recommandations et des exigences minimales pour une telle connexion.

"Il est possible d'alimenter le Pi en alimentant 5V via les broches 2,4 et GND de l'en-tête GPIO (sic). La plage de tension d'entrée acceptable est de 5V ± 5%. 1.3A ⋯ En aucun cas, une source d'alimentation ne doit être connectée aux broches 3.3V. "

REMARQUE: Hats Master a été mis à jour pour les modèles plus récents et inclut les circuits suggérés.

Si vous utilisez une Pi Zerodiode de sécurité, l’utilisation de la diode de sécurité est probablement superflue, car le Zero n’en possède pas, ni même aucun circuit de protection.

Détails techniques

La publication de la Pi3B+a été suivie d'une description de son circuit d'alimentation, qui inclut des commentaires sur les modèles précédents. La broche PEN (à côté de RUN) sur l'en-tête J2 est connectée à l'activation globale sur le module d'alimentation. Tirer à cette valeur basse devrait réduire le courant Pi à quelques mA.

Pour ceux qui souhaitent comprendre la configuration de l'alimentation Pi, voir le schéma de Raspberry Pi3 . Les schémas pour d'autres modèles sont disponibles. Cela peut être un peu intimidant, même pour ceux qui sont habitués à ce genre de choses. Il existe une description assez lisible du Raspberry Pi B +, qui est similaire. Le H5Vfournit l'alimentation HDMI.

Une brève description verbale: -

Power Indu connecteur μUSB passe par un polyfuse et une diode idéale pour fournir 5Vle rail 5V sur le connecteur d’ extension et fournit toute l’alimentation au Pi, y compris ce qui suit:

• un convertisseur abaisseur double (PAM2306) qui fournit 3V3et1V8
• via un 5V_COREconvertisseur MOSFET et un convertisseur abaisseur (RT8088A) qui génère le VDD_CORE(nominal 1,2 V). Cela a été effectué par le SOC dans le Pi d'origine.
• puce de moniteur de tension (APX803)
• Interrupteur d'alimentation (RT9741) produisant H5Vpour HDMI

NOTE Sur les périphériques B + et Pi2, la DEL "PWR" était connectée à une broche GPIO, de même que la puce de contrôle de tension APX803. Cela permet au Pi de détecter une sous-tension OU de contrôler la DEL.

Le MOSFET contrôlant la DEL Pi3 "PWR" est directement connecté à l'APX803 (drain ouvert); il sera donc TOUJOURS éteint si la tension est basse, sinon il devrait être possible de la baisser (et d'éteindre la DEL) avec un programme . La dernière version de Raspbian (utilisant le noyau 4.9) semble avoir restauré l'accès, /sys/class/leds/led1ce qui permet de contrôler le voyant PWR sur le Pi3.
Le support récent des noyaux vcgencmd get_throttledbit0 indique une sous-tension

La recommandation de la Fondation Raspberry Pi a toujours été de 5V plus ou moins 0,25V.

En pratique, le Pi fonctionne d'un peu plus de 3,3V à un peu moins de 6V. Personnellement, je limiterais la tension à moins de 5,8V.

Bien sûr, les objets que vous connectez au Pi peuvent avoir une plage de tension plus limitée.

Le courant maximum consommé par les rails 5V et 3V3 dépend de la version Pi et de son mode d’alimentation (s’il est alimenté via la microUSB, à l'exception du Pi Zero, un polyfuse est installé).

Si vous alimentez via le connecteur d’extension, utilisez une broche de 5V et de masse.