Les Pis Raspberry sont de merveilleux outils de développement à tous les stades de la conception, mais ils sont conçus pour être alimentés par un port micro USB, qui se trouve être une source d’alimentation 5 V relativement précise. Toute la protection d’entrée de votre carte repose sur le fait que l’alimentation est fournie via ce port USB.
Même si vous possédez un point d’alimentation bien régulé de 5 V que vous connectez directement à des broches de terre GPIO , vous évitez un dispositif de protection important comme le fusible ou une diode de protection contre l’inversion de polarité. Une alimentation par le biais d’un port USB est irrémédiablement la meilleure solution, mais vous ne pouvez tout simplement pas connecter une batterie puisque nous n’avons pas de batterie 5 V. Les batteries les plus courantes sont les batteries AA (d’une tension de 6 V lorsque la charge est complète), une batterie de 9 V ou deux batteries aux ions de lithium 3,7 (7,4 V). Elles peuvent toutes prendre en charge le Raspberry Pi. Alors, que faire pour en avoir qui aillent jusqu’à 5 V ? Voici trois options, allant de la bonne à la meilleure.
Bonne option : Diviseur de tension.
La méthode du diviseur de tension fait appel à un principe fondamental en matière de circuits :
Vous pouvez avoir une tension de sortie (Vout) de 5 V tant que vous connaissez la tension d’entrée (Vin) et que vous avez correctement choisi les résistances R1 et R2. R1 et R2 peuvent avoir n’importe quelle valeur du moment qu’elles répondent au rapport suivant : Vout/Vin = (r1)/(r1+r2). Cependant, n’oubliez pas que cette méthode élimine directement toute énergie supplémentaire sous forme de chaleur. Il est donc préférable d’utiliser une source d’alimentation proche de 5 V comme les batteries AA (6 V). Cette méthode élimine directement toute énergie supplémentaire sous forme de chaleur. Il est donc préférable d’utiliser une source d’alimentation proche de 5 V. Un paquet de 4 batteries AA (6 V) sera donc parfaitement adapté. Une batterie de 9 V mettra sérieusement à mal l’efficacité de votre système.
La puissance nominale de votre résistance est un autre aspect à considérer. Une fois que vous déterminez la valeur de la résistance que vous voulez utiliser, vous devez trouver des valeurs de résistance avec des puissances nominales suffisantes. N’oubliez pas que l’énergie dissipée sera le courant circulant à travers la résistance multiplié par le tension relâchée dans la résistance. Par exemple, si vous voulez une tension de sortie de 5 V provenant d’un paquet de batteries de 6 V, vous pouvez utiliser des résistances R1 = 100 et R2 = 20. Une bonne chose, puisqu’il s’agit uniquement de chiffres ronds. Cependant, si nous voulons fournir une intensité maximale de 1 A au Pi (chose que nous devons permettre) et sachant que P=IV, l’énergie qui passe à travers R1 (la résistance principale où a lieu la perte de l’énergie en chaleur) sera 1 V*1 A = 1 W. Il n’est pas impossible de trouver une résistance de 1 W 100 ohm, toutefois une bonne quantité de chaleur sera encore relâchée. Alors, si vous essayez de réduire la tension de 9 V à 5 V, vous perdrez 4 W à 1 A. Le dégagement calorifique sera considérable et va nécessiter une résistance plus chère.
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Le décrochage
Avantages : C’est une solution facile et pas chère.
Inconvénients : Il crée un gaspillage d’énergie énorme et s’il n’est pas effectué comme il se doit, il présente un sérieux risque d’incendie. En outre, votre rapport de résistance doit être statique. Pendant que la tension de votre batterie va baisser avec la décharge, votre tension de sortie baissera aussi. N’oubliez pas que les diviseurs de tension ne sont pas vraiment conçus pour fournir du courant à la tension de sortie. Ainsi, quand vous essayez d’avoir plus de courant dans votre Pi, le calcul sera modifié.
Meilleure option : Un régulateur linéaire (LDO).
Un régulateur à faible tension (LDO) est simplement un régulateur linéaire conçu pour maintenir la tension de sortie à un niveau désiré même lorsque la valeur de la tension d’entrée se rapproche de celle de la tension de sortie. Ainsi, alors qu’un régulateur de tension standard ne peut fournir que 5 V, si la tension d’entrée est supérieure à 6 V, un régulateur à faible tension peut fournir une tension de 5 V même avec une tension d’entrée de 5,25 V. C’est la même idée utilisée avec des approches différentes.
Plusieurs cartes conçues par des amateurs utilisent une version du régulateur linéaire 1117, et cela pour une bonne raison. Le régulateur 1117 fournit un courant stable de 5 V à une intensité allant jusqu’à 1,3 A pour des tensions d’entrée allant jusqu’à 15V. Il est fourni dans un boîtier avec entaille qui peut être directement connecté à une platine d’expérimentation. Ajoutez-y deux condensateurs (un pour l’entrée et l’autre pour la sortie) et vous avez une tension électrique stable même lorsque la batterie se décharge. Malheureusement, un régulateur linéaire est n’est en fait qu’un diviseur de tension et il est conçu pour réguler la tension à un niveau similaire du niveau de sortie désiré. Il est légèrement plus efficace que les résistances de 4 W citées ci-dessus. Toutefois, il relâchera une bonne quantité de chaleur si vous baissez la tension de 9 V à 5 V.
Le décrochage :
Avantages : C’est une solution facile et pas chère. La puissance ne change pas lorsque la batterie se décharge.
Inconvénients : Il n’est toujours pas adapté et nécessite un système de gestion de la chaleur.
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Option idéale : Le convertisseur de puissance DC/DC
Le moyen le plus efficace d’alimenter votre Pi est d’utiliser un régulateur de commutation. Restez à l’écoute pour savoir comment monter votre propre circuit, mais entretemps utilisez un module normalisé DC/DC comme le CC6-1205SF-E fabriqué par TDK-Lambda. Il ne nécessite aucun composant externe, aucune étincelle sur la maquette d’essai et vous apportera une efficacité d’environ 80 % par rapport aux 50 % rencontrés avec les méthodes plus primitives.
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CC6-1205SF-E
TDK-Lambda Americas Convertisseur CC en CC et module de régulateur de commutation Afficher
Le décrochage :
Avantages : Il est efficace, ne nécessite aucun composant externe et est vraiment prêt-à-l’emploi.
Inconvénients : C’est la solution la plus chère.
Si vous vous demandez comment avoir une tension de 5 V dans un port USB, achetez tout simplement un câble micro USB 687840002 fourni par Molex, enlevez l’extrémité et connectez votre appareil de 5 V à la source d’alimentation et aux fils de terre appropriés. Laissez les autres fils déconnectés dans leur emballage.
Si vous souhaitez une alimentation par batterie pour votre Pi, nombre d’options s’offrent à vous. Tant que vous choisissez la méthode la plus adaptée pour vous et que vous prenez les précautions nécessaires, vous pouvez alimenter votre appareil partout.