Wie versorge ich den GPIO mit Strom?

102

Ich habe einige Beispiele von Leuten gesehen, die ihr Himbeer-Pis mit Strom versorgten, indem sie ein Gleichstrom-Netzteil im "Fass-Stecker" -Stil an die 5-V- und GND-GPIO-Pins anschlössen.

Welche Überlegungen sollten bei so etwas getroffen werden? Muss ich Schutzkomponenten hinzufügen, oder reicht ein angemessenes 5-V-Netzteil mit ausreichend hohem Strom für eine langfristige Verwendung aus, um meinen Raspberry Pi nicht zu zerstören?

BitBobBang
quelle
Haben Sie ein Bild von dem Baustein, den Sie verwenden möchten? oder irgendwelche anderen spezifikationen davon?
Piotr Kula
Da ppumpkin es für angebracht erachtet hat, die Frage zu EE Stackexchange zu stellen, sollte es einen Link dazu geben: electronics.stackexchange.com/questions/38077/…
Chris Stratton
Ich bin nicht einverstanden, dies in EE zu posten.
Alex Chamberlain
@AlexChamberlain Einverstanden. Das war seltsames Verhalten. ppumkin, warum nicht BitBobBang ermutigen, EE zu fragen?
Jivings

Antworten:

60

Nach dem Schema sind die GPIO-Pins mit der + 5V-Schiene verbunden .

Ich habe einen Teil des Eingangsschemas auf die USB-Stromversorgung kopiert. In diesem Unterabschnitt werden die vom USB-Anschluss gelieferten +5 V gefiltert, um der 5V0Schiene eine schöne stabile 5 V-Versorgung zu geben .

Bildbeschreibung hier eingeben

Wenn Sie den Schaltplan studieren, stellen Sie fest, dass am Pi 3 weitere Spannungen (insgesamt 4) verwendet werden.

  • 5,0 v; HDMI (selbstgeschützt) (jetzt weiß ich, warum mein aktives HDMI auf VGA funktioniert)
  • 3,3 v; BCM- und LAN-ICs
  • 2,5 V; DAC
  • 1,8 V; BCM (RAM) und LAN

Dieser mit der 5V0Schiene verbundene Teilkreis hat 3 Spannungsregler mit eigenen Filterkondensatoren.

Bildbeschreibung hier eingeben

Auswirkungen

Zur Beantwortung Ihrer Frage. Ja, Sie können 5 V über den GPIO-Pin liefern. ABER, es hat keinen Rückwärtsschutz und es wurde nicht wirklich als 5-Volt-Eingangspin konzipiert. Der 3,3 V-Pin kann auch mit 3,3 V versorgt werden, da der Regler einen eingebauten Schutz hat - aber auch hier bleibt Ihr BCM ungeschützt! In der Regel werden alle Stromanschlüsse im GPIO-Bereich zur Stromversorgung erweiterter Schaltkreise verwendet.

Sie müssen sich darüber im Klaren sein, dass der USB-Schaltplan so konzipiert wurde, dass er als primärer + 5-V-Eingang verwendet werden kann und den Pi vor Braten schützt. Der GPIO-Pin bietet diesen Schutz nicht vollständig und Sie müssen Ihrem Netzteil wirklich vertrauen, wenn Sie dies tun möchten!

Normalerweise stellen die Leute eine andere Hochleistungsplatine her, um andere Dinge anzutreiben. Zum Beispiel eine H-Brücke, mit der Motoren für einen Roboter angetrieben werden. Alles, was es braucht, sind TTL-Signale, um die Motoren zu steuern, aber es läuft von seiner eigenen Stromversorgung; und die meiste Zeit versorgt es die MCU / CPU über seine eigenen Schutzschaltungen mit Strom, die es vom Hochleistungskreis trennen.

ALTERNATIVE

  1. Es ist nicht ideal , aber Sie können 5 V an die Verbindung TP1 und GND zu TP2 (TP = Test Point)

  2. Schneiden Sie das Micro-USB-Kabel ab, verwenden Sie das ROTE und das SCHWARZE Kabel und schließen Sie es an Ihr Netzteil an. Die Verwendung von Netzteilen mit einer Rate von mehr als 1 A (1000 mA) ist in Ordnung. Der Raspberry Pi wird auf keinen Fall mehr als 800 mA verbrauchen - aber die Spannung muss 5 Volt betragen

Bildbeschreibung hier eingeben

Piotr Kula
quelle
4
Sie müssen nur ein ordnungsgemäßes Netzteil verwenden. Wir alle wissen, dass die Sicherungen mehr Probleme verursachen als lösen und die Kondensatoren immer noch im Stromkreis sind, nur nicht an einem brillanten Ort - ach ja, verwenden Sie ein besseres Netzteil.
Alex Chamberlain
1
Viele Leute beschweren sich über USB-Sicherungen, aber ich habe nicht zu viele von ihnen gesehen, die sich über Eingangssicherungen beschwert haben. Ich persönlich würde keine Sicherung auf die Eingangsspannung legen und ich habe viele andere gesehen, die dasselbe sagten. Man kann jedoch eine Sicherung vor dem Spannungsregler verwenden, damit diese nach dem Regeln nicht mehr abfällt, aber trotzdem vor Kurzschlüssen schützt.
Krzysztof Adamski
3
Das Anschließen von TP1 und TP2 entspricht genau dem Durchlaufen des GPIO.
Alex Chamberlain
3
@ppumkin Die Filterkappen sind parallel zur Ladung! Sie können sie überall zeichnen, wo Sie möchten!
Alex Chamberlain
2
Warum machen die Leute dieses Zeug so schwer? Setzen Sie eine 1000-uF-Kappe über die Eingangsleistung, klemmen Sie sie mit einem Regler und verhindern Sie, dass sie mit einem Abwärtswandler herunterfällt. Damit können Sie schmutzigen Strom von 2,5 auf 30V nehmen. Wenn Sie nicht gerne löten, gibt es Einzelhandelsplatinen für Einstellregler und Abwärtswandler.
Peter Wone
16

Zunächst umgehen Sie mit dem 5-V-GPIO-Pin die Eingangssicherung des RPi. Dies bedeutet, dass Sie keinen Schutz für den Fall haben, dass Sie einen Kurzschluss usw. ausführen. In diesem Fall kann also eine große Menge Strom (je nachdem, wie viel Sie mit Strom versorgen können) durch Ihren Pi fließen und ihn beschädigen. Sie umgehen auch die TVS-Diode, sodass Sie praktisch keinen Schutz haben.

Denken Sie auch daran, dass Sie an diesen Pin geregelte 5V anlegen müssen. Die meisten Netzteile geben keine geregelte Spannung aus (sofern nicht anders angegeben), sodass Sie auch eine Spannungsreglerschaltung verwenden müssen.

Und das Letzte ist, dass es einige Glättungskondensatoren gibt, die die Stromversorgung stabiler machen. Es ist daher ratsam, einige Kondensatoren selbst anzuschließen.

Krzysztof Adamski
quelle
2
Die Diode ist auch sehr wichtig! +1
Piotr Kula
1
Das stimmt natürlich, ich meinte nur die Eingangssicherung. Die Ausgangssicherungen befinden sich nur auf USB, das ist also nicht wirklich verwandt, und natürlich hilft es auch nicht, wenn eine Verknüpfung zu etwas anderem als USB besteht.
Krzysztof Adamski
Warten Sie, Sie sagen im Grunde, ich könnte meine eigene Spannungseingangsschaltung (mit Schutz) erstellen und diese an den Himbeer-Pi anschließen? Das ist genial! Eigentlich wollte ich eine Schaltung mit einigen anderen Anschlüssen und Transistoren entwerfen (um Relais und 5V-Geräte anzusteuern! Ich könnte diesen Teil sowohl als Ausgang liefern.
Paul,
9

Wenn Sie sich den Schaltplan ansehen, sehen Sie, dass der 5-V-Pin direkt mit der 5-V-Schiene verbunden ist. :)

Das Anschließen eines Gehäuseanschlusses an die 5-V- und GND-Pins ist in Ordnung, Sie müssen jedoch darauf achten, dass die Eingangssicherung nicht geschützt ist - das ist lebenswichtig. Stellen Sie sicher, dass Sie ein ordnungsgemäß geregeltes 1A @ 5V-Netzteil verwenden, das idealerweise einen Überstromschutz bietet. ungeregelte Netzteile sind unbrauchbar!

Alex Chamberlain
quelle
3
Die Glättkappen befinden sich noch im Stromkreis; Sie befinden sich nicht am richtigen Ort, sondern in der Nähe des USB-Anschlusses und nicht des GPIO. Sie werden sowieso mehr im SoC sein. Mit einem anständigen Netzteil würde ich es versuchen. Mit einer benutzerdefinierten Erweiterungskarte mit integriertem Netzteil werden Sie mehr als zufrieden sein - Sie werden wahrscheinlich eine bessere Versorgung erhalten, als der Pi atm bekommt.
Alex Chamberlain
Ja, mit einem anständigen Netzteil - woher weiß das OP, was für ein anständiges Netzteil es ist. Ich traue kaum den Netzteilen, die ich überall verwende
Piotr Kula
Ich habe nichts über mehr Macht gesagt. Du solltest bei 1A bleiben, obwohl ich bezweifle, dass du Spuren in der Realität ausbrennen wirst; Die Chips werden zuerst gehen.
Alex Chamberlain
1
Nein - Bild, das eine 5-V-5-A-Stromquelle an den Pi anschließt und die 5-V-Schiene irgendwo verwendet, um Motoren mit Strom zu versorgen, z. B. @ 4AMP draw. Die 5V-Spur wird brennen! Nicht der Chip. Der Chip zeichnet es gerne ~ 500mA. Wenn am USB-Anschluss keine Sicherung mit dem Wert 1A vorhanden ist und Sie 5A über diesen Anschluss versorgt haben, schmilzt ein Kurzschluss die 5-V-Leiterbahnen. Das ist der Grund, warum es dazu dient, die Überlastung der Leiterplatte und die CPU / GPU vor Überspannung zu schützen (aber es geht uns hier nicht um die Spannung). PS Ich habe dich nicht abgewählt.
Piotr Kula
@ppumpkin das ist die richtige antwort. Die Filterkappen bleiben im Kreislauf. Was an der Position der Filterkappen wichtig ist, ist, dass sie sich in der Nähe der Last befinden, für die sie ein Reservoir mit niedriger Impedanz bereitstellen. Durch Verschieben der Stromzufuhr wird das Layout zwischen den Kappen und der Last nicht geändert. Denken Sie daran, dass das USB-Kabel viel länger ist als alle Spuren auf der Platine, sodass die Kappen unvermeidlich ziemlich weit von der tatsächlichen Stromquelle entfernt sind, und das ist in Ordnung.
Chris Stratton
7

Ja, du kannst. Wenn Sie Batterie und nicht DC-Stromversorgung verwenden, ist sehr sicher wie in meinem Catspberry 2-Progect .

die sicherung f3 schützt nur nvcp11117-3v3 und etwas widerstand in der nähe von hdmi.

Die Ausgangsstromgrenze für nvcp11117-3v3 beträgt in der Regel 1A, und die max. 1,5A- und f3-Sicherung ergeben eine maximale Leistung von 1,1A.

Selbst wenn Sie ein Gleichstromnetzteil verwenden, das an gpio angeschlossen ist, ist es sehr unwahrscheinlich, dass Sie das nvcp1117-3v3 brennen, aber Sie können jede Art von USB-Gerät verwenden.

Wenn Sie einen Micro-USB-Stromanschluss verwenden, um Himbeer-Pi mit Strom zu versorgen, können Sie nicht viele USB-Geräte verwenden, da nicht genügend Strom vorhanden ist.

Eine gute Idee war, eine Modifikation an rasperry pi vorzunehmen, um + 5V direkt vom "Mikro-USB-Stromanschluss" an USB und GPIO zu geben, ohne über 5V + Bus zu gehen, wie dies.

Aber fürs Erste ist es das Beste, die Himbeere durch das GPIO zu füttern, denn wenn NVCP117-3V3 brennt, kostet der Kauf bei eBay weniger als 1 €, vor allem, wenn Sie sich mit dem HDMI-Anschluss verbinden und nicht riskieren, seine Widerstände zu verbrennen

Francesco Amirante
quelle
3

Ja, du kannst, aber sei nicht so dumm wie ich, und dreifacher Stromstecker wo ist + und wo ist -

Ich brenne nur meine 3xRpi gleichzeitig, weil mich meine Fantasie irgendwie überzeugt hat, das schwarze Kabel ist + ....

Zickzack
quelle
3

Ich habe eine kleine Platine entworfen, die Strom liefert, einen ultimativen Adafruit-GPS-Breakout und einen Hall-Sensor-Eingang / Pull-up-Widerstand montiert. (Zweck ist Open Road Racing). Ich habe einen Dimension Engineering 7805-Schaltregler und einen Ausgangskondensator verwendet. Funktioniert einwandfrei und bleibt bei genau 4,98V. Verwenden Sie gute Teile und das sollte in Ordnung sein.

Steve Donegan
quelle
1
LM1085 ist aufgrund der niedrigen Drop-Out-Spannung und des 3A-Stroms die bessere Wahl.
Pylover
2

Sie können die 4 NiMh-Akkus verwenden - aber ich würde immer prüfen, ob die Spannung 5 V oder 0,25 V beträgt. Außerdem habe ich einen USB-Stecker eines Nokia-Mobiltelefons verwendet, der an eine USB-Buchse eines defekten, billigen Hubs (ursprünglich von einem Pounshop, also nur £ 1) angeschlossen war, wobei nur die beiden äußeren Leitungen an die Drähte gelötet waren, die zum Akku führten.

z lesiak
quelle
Ich benutze deine erwähnte Combo, 4 NiMh-Akkus und einen neu verwendbaren Micro-USB-Anschluss. Kann ohne Unterbrechung mit einem verkabelten Netzwerk, einem externen Monitor (über HDMI) und einer Pi-Kamera ungefähr 2 Stunden lang laufen, hat aber nicht die genaue Zeit. Nachdem die Spannung zu niedrig wird, werden die Dinge auf dem Pi ziemlich seltsam. Läuft etwas länger ohne angeschlossenes Ethernet.
Chris O
2

Simple Fix, Soldat an der Seite der Sicherung, die an den USB-Anschluss an Ihre + 5-V-Leitung angeschlossen ist, und Ihr gnd an tp2 oder die Seite des Kondensators, die an gnd angeschlossen ist.

Dann benutzt du immer noch die Sicherung. Wenn es mehr Leistung ist, die Sie benötigen, dann sind Sie mit dem Springen der Sicherung links.

Ich habe es mit dem gleichen Problem zu tun, bei dem ich ein RPi auf meinen Hubschrauber setze. Platz ist ein Problem, daher kommt eine modifizierte Steckdose nicht in Frage.

Ich habe einen 5V 50A Regler (drastisch überlastet (keine Hitze)) gemacht, so dass ich 12V Batterie anstelle der 5V betreiben kann, die darin ist.

(Bearbeitung durch einen No-Points-Noob: Die Seite der Sicherung, die zum USB-Anschluss führt, ist die Seite zum Rand. Sie können dies anhand des Layouts unter http://www.raspberrypi.org/final-pcb-artwork/ erkennen. - Der Stift Nr. 1 geht durch eine Durchkontaktierung unter der Mitte der Sicherung nach unten und dann in Richtung der Kante.)

Zack
quelle
1

In einigen Situationen wird tatsächlich erwartet, dass Sie das RPi über den 26/40-Pin-Header mit Strom versorgen - insbesondere über die physischen Pins 2 + 4 (+ 5V), Pin 6 + andere (Masse). Zum Beispiel habe ich eine RPi 1B , die für ein paar Jahren wurde jetzt ausgeführt werden, die von einem mit Strom versorgt wird Basisversion Upis Einheit , die eine USV aus PiModules ist, jetzt ziemlich unobtainable aber durch die anspruchsvollere ersetzt PICO obwohl ich diese Einheit vermuten nun , Saugt Strom über die gleichen Pins an, wenn das RPi normal mit Strom versorgt wird (um die eingebaute LiPo-Zelle zu laden) und liefert ihn dann nur, wenn es als Backup-Versorgung fungiert ...

SlySven
quelle