Las Raspberry Pi son muy buenas herramientas de desarrollo para todas las etapas de ingeniería, pero están diseñadas para obtener potencia del puerto micro USB, que es una fuente de alimentación de 5 V bastante precisa. Toda la protección de entrada de la placa gira en torno a la alimentación suministrada por ese puerto USB.
Incluso si tiene una entrada de 5 V conectada directamente a los pines de GPIO de tierra y 5V, estará derivando una protección importante, como un fusible y un diodo de protección inversa. La alimentación por puerto USB es la mejor alternativa, pero no solo se trata de conectar una batería, no tenemos baterías de 5 V. Los suministros más usados son baterías AA (sobre 6 V con carga completa), una batería de 9 V o dos baterías de iones de litio de 3,7 (7,4 V). Todo esto freiría un Raspberry Pi. Pero, ¿cómo lo bajamos a 5 V? Hay tres opciones: una buena, otra muy buena y la mejor.
Buena: un divisor de resistencia.
El método del divisor de resistencia utiliza el principio de circuito más básico:
Puede hacer que Vout sea de 5 V si conoce Vin y selecciona correctamente R1 y R2. R1 y R2 pueden ser cualquier cosa cuando se adhieren a Vout/Vin = (r1)/(r1+r2). Tenga en cuenta, sin embargo, que este método disipa directamente cualquier energía extra, como el calor, por lo que es mejor usar una fuente de alimentación relativamente cercana a 5 V, como cuatro baterías AA (6 V). Este método disipa directamente cualquier energía extra, como el calor, por lo que es mejor usar un voltaje cercano a 5 V. Un paquete de 4 baterías AA (6 V) será suficiente. Una batería de 9 V afectará su eficiencia.
Otra punto a considerar es la potencia nominal de sus resistores. Una vez que calcule los valores de resistencia que desea usar, debe buscar resistores con la suficiente potencia nominal. Recuerde que la alimentación disipada será la corriente que fluirá por el resistor a medida que el voltaje baje a lo largo de este. Por ejemplo, si desea que Vout sea de 5 V, provenientes de un paquete de baterías de 6 V, puede usar las resistencias R1=100 y R2=20. Bien, números enteros. Sin embargo, si desea integrar un 1 A máximo al Pi (lo que deberíamos permitir) y P=IV, la potencia a través de R1 (la resistencia superior, con pérdida de calor) será 1V*1A = 1 W. No es imposible encontrar un resistor de 1W 100 ohm, pero aun así habrá un poco de calor. Ahora, si trata de bajar de 9 V a 5 V, perderá 4 W en 1 A. Definitivamente se calentará y será un resistor más costoso.
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La ruptura dieléctrica
Pros: Es fácil y económica.
Contra: desperdicia mucha alimentación si no se realiza correctamente e implica el riesgo de incendio. Además, su índice de resistencia será estático, mientras que el voltaje de sus baterías bajará a medida que se descarguen, por lo que la tensión de salida bajará con él. Tenga en mente que los divisores de resistencia no están realmente diseñados para proporcionar corriente a Vout, así que tendrá que atraer más potencia hacia su Pi, por lo que la ecuación cambia.
Muy buena: un regulador lineal (LDO).
Un regulador LDO (baja caída) es solo un regulador lineal que está diseñado para mantener la salida en el voltaje deseado, incluso cuando la tensión de entrada es cercana a la de salida. Mientras que un regulador estándar solo podrá suministrar 5 V si la salida es sobre 6 V, un LDO puede suministrar 5 V incluso si la salida es solo de 5,25 V. Es la misma idea, con diferente publicidad.
Muchas placas para aficionados usan alguna versión del regulador lineal 1117, y por una buena razón. El 1117 le dará una salida de 5 V constante de 1,3 A desde las tensiones de entrada hasta 15 V. Viene en un paquete con agujero pasante económico, el que se puede adaptar como una tarjeta de pruebas. Agregue dos condensadores (uno de entrada y otro de salida) y obtendrá una tensión de salida estable, incluso si el voltaje de la batería cambia. Desafortunamente, un regulador lineal es solo un divisor de resistencia sobrevalorado y en realidad está diseñado para regular tensiones similares a la salida deseada. Es levemente más eficiente que los resistores de 4 W antes mencionados, pero de todas formas puede generar bastante calor si baja de 9 V a 5 V.
La ruptura dieléctrica:
Pros: Es económica, fácil y la salida no cambian si la batería se descarga.
Contras: Es poco eficiente y requiere control de calor.
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Mejor: convertidores de alimentación CC/CC
La forma más eficiente para suministrar alimentación a su Pi es mediante el uso de un regulador de conmutación. Manténgase atento para obtener más información acerca de cómo diseñar su propio circuito. Mientras tanto, utilice un módulo CC/CC prediseñado, como el CC6-1205SF-E de TDK-Lambda. No requiere componentes externos, se convierte en una tarjeta de pruebas y le dará rendimientos cercanos al 80 %, en comparación al 50 % o inferior que hemos visto con métodos más primitivos.
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CC6-1205SF-E
TDK-Lambda Americas Convertitore da DC a DC e modulo di regolazione della commutazione Ver
La ruptura dieléctrica:
Pros: Es eficiente, no tiene componentes externos y es verdaderamente plug and play.
Contras: Es la solución más costosa.
Si no sabe como insertar el 5 V regulado en el puerto USB, compre un cable micro USB como el 687840002 de Molex. Corte el extremo que no sea micro y conecte su 5 V a la alimentación y cables a tierra correctos. No conecte ni pele el resto de los cables.
Si busca alimentación a batería para su Pi, tenemos opciones. Tan pronto como elija el método más adecuado para usted y tomé las precauciones correspondientes, podrá proporcionar alimentación a su diseño en cualquier parte.