[ Info ] Stromversorgung Raspberry Pi

  • Hallo Foren-Mitglieder und solche, die es werden wollen.


    Nachdem ich die Feststellung gemacht habe, dass sich in letzter Zeit die Probleme mit der Stromversorgung des Raspberry Pi wieder häufen, habe ich mal versucht die Schematik und Varianten der Stromversorgung optisch darzustellen und ein paar erklärende Worte dazu zu schreiben.
    Die Pfeile sind natürlich Quatsch, aber ich denke, sie veranschaulichen die einzelnen Varianten ganz gut.


    Bitte beachten: all das hier gilt nur für den Raspberry Pi, Modell B, Rev. 2. Dabei setze ich voraus, dass der RPi nicht übertaktet ist, was den Stromverbrauch der CPU erhöht.

    Wie es mit Modell A bzw. Modell B Rev. 1 aussieht, vermag ich nicht mit Sicherheit zu sagen.




    Variante 1: Stromversorgung über Micro-USB (siehe auch Anhang raspi-strom-allgemein-v1.png)
    Dies dürfte die bekannteste und wohl auch meist angewandte Variante der Stromversorgung sein. Allerdings ist ea auch die, die am meisten Probleme bereitet.
    Hinter der Micro-USB-Buchse sitzt die Sicherung, eine Polyfuse, die das Board im Falle eines Kurzschluss schützen soll.
    Diese Polyfuse wandelt alles an Eingangsstrom in Wärme um, was 1000 mA übersteigt. Es macht also absolut keinen Sinn ein Netzteil mit 2000 mA oder mehr hier anzuschliessen.
    Ein sinnvoller Leistungswert sind etwa 1200 mA, um mindestens 1000 mA Versorgungsstrom zu gewährleisten.



    Vorteil:

    • Die Sicherung schützt das Board.
    • Die beiden USB-Ports des RPi sind, im Gegensatz zu Variante 2, frei.


    Nachteil:

    • Für die restliche Peripherie stehen lediglich ca. 300 mA zur Verfügung. Das beinhaltet die beiden USB-Anschlüsse und die GPIO-Leiste. Da kann schon der Anschluss eines WLAN-Sticks zu einem Spannungseinbruch führen.
    • Für den Anschluss eines aktiven Hub wird ein zusätzliches Netzteil benötigt.


    Symptome eines Spannungseinbruchs:

    • Unerklärliches Verhalten wie sporadische Abbrüche bei LAN und/oder WLAN Verbindungen.
    • Fehlschlagen des Boot-Vorgangs, der schliesslich im Kerneldebugger endet.
    • Fehlerhaftes Hochfahren des Betriebssystems.
    • Zerschreddern des Filesystems auf der SD-Karte.




    Die folgenden zwei Varianten funktionieren nur, weil die gesamte 5V Stromversorgung des Raspberry-Pi zusammenhängt und es daher egal ist, woher der Strom kommt und weil die 3,3 Volt aus der Boardspannung erzeugt werden.





    Variante 2: Stromversorgung über USB (siehe auch Anhang raspi-strom-allgemein-v2.png)
    Das ist die Variante, die ich derzeit einsetze, und die bisher recht zuverlässig ihren Dienst tut.
    Am sinnvollsten ist es, hier einen aktiven Hub zu verwenden.
    Die Mindest-Leistung des Hub-Netzteils sollte Anzahl der Hub-Ports * 500 mA sein.
    Der RPi wird dabei mit einem Y-Kabel an den Hub angeschlossen ( Zwei Ports des Hub auf einen USB-Port des RPi ) um sicherzustellen, dass auch 1000 mA Strom beim RPi ankommen.
    Der zweite USB-Port des RPi verbindet den RPi mit dem Steuereingang des Hub.
    Hintergrund ist, dass lt. Norm ein USB 2.0 Port bis zu 500 mA Strom liefern kann. Zwar halten sich meiner Erfahrung nach die meisten Hub-Hersteller nicht daran und liefern durchaus mehr Strom, aber um sicher zu gehen wenn der Hub doch mal normgerecht arbeitet, dienen 2 Ports der Stromversorgung.



    Vorteil:

    • Es wird nur ein Netzteil für aktiven Hub und die Stromversorgung des RPi benötigt.
    • Die Stromversorgung ist, bei richtiger Leistung des Netzteils, immer gewährleistet und die GPIO-Leiste wird garantiert mit insgesamt ca. 300 mA versorgt.


    Nachteil:

    • Evtl. die Sicherung, die nun umgangen wird.
    • Es sind direkt am RPi keine USB-Ports mehr frei.
    • Gegenüber Variante 3 liegt der maximale, für die GPIOs verfügbare Strom, bei ca. 300 mA.


    Symptome eines Spannungseinbruchs:

    • Sind mir keine bekannt. Vorstellbar wäre, dass über die GPIOs mehr als insgesamt 300 mA gezogen werden. Die Symptome dürften, mit sporadischen Aussetztern und Bootproblemen, ähnlich zu Variante 1 sein.



    Variante 3: Stromversorgung über GPIO (siehe auch Anhang raspi-strom-allgemein-v3.png)
    Hierbei wird über ein Netzteil mit mindestens 2000 mA der Strom über einen 5V und einen GND-Pin des RPi eingespeist.
    Welche Pins dabei verwendet werden ist egal.
    Die 2000 mA Mindestleistung berechnen sich aus ca. 700 mA für den RPi, ca. 300 mA für die GPIO-Leiste und 2 * 500 mA für die beiden USB-Ports.
    Es kann natürlich auch ein stärkeres Netzteil angeschlossen werden. Aber Vorsicht, das verführt dazu hohe Lasten an den beiden USB-Ports anzuschliessen.
    Inwiefern und ab wann die Leiterbahnen des Boards Schaden nehmen, vermag ich leider nicht zu sagen.



    Vorteil:

    • Sehr zuverlässig und stabil, wenn die Leistung des Netzteils richtig berechnet wurde.
    • Falls mehr als 300 mA für die GPIO-Leiste benötigt werden, kann das mit dieser Variante durch Einsatz eines stärkeren Netzteils realisiert werden.
    • Die beiden USB-Ports des RPi sind, im Gegensatz zu Variante 2, frei.
    • Für die beiden USB-Ports des RPi stehen nun, wie von der Norm gefordert, jeweils mindestens 500 mA zur Verfügung.


    Nachteil:

    • Evtl. die Sicherung, die nun umgangen wird.
    • Für den Anschluss eines aktiven Hub wird ein zusätzliches Netzteil benötigt.
    • Verführt dazu die beiden USB Ports zu sehr zu belasten und damit die Leiterbahnen des Boards zu gefährden.


    Symptome eines Spannungseinbruchs:

    • Sind mir nicht bekannt.



    So, das war's jetzt erst einmal.
    Für Fragen und Diskussionen rund um das Thema bitte diesen Thread verwenden, den ich extra dafür angelegt habe, damit diese Infos nicht in Kommentaren untergehen. Fragen, Anregungen und alternative Lösungen sind dort ausdrücklich erwünscht.
    Es wäre schön und ich würde mir wünschen, wenn einer unserer Elektro-/Elektronik-Gurus mal drüber schaut und mir ein Feedback gibt, ob das alles so passt und was ich vergessen oder falsch dargestellt habe.


    cheers,
    -ds-

  • Hättest du Lust dein Thema als FAQ umzugestalten? Dann könnte ich es in das FAQ Forum verschieben.


    http://www.forum-raspberrypi.d…rsicht?pid=33861#pid33861


    Hier die Vorlage: http://www.forum-raspberrypi.d…wie-muss-ein-faq-aussehen

    Well in my humble opinion, of course without offending anyone who thinks differently from my point of view, but also by looking into this matter in a different way and without fighting and by trying to make it clear and by considering each and every one's opinion, I honestly believe that I completely forgot what I was going to say.


  • Der RPi wird dabei mit einem Y-Kabel an den Hub angeschlossen ( Zwei Ports des Hub auf einen USB-Port des RPi ) um sicherzustellen, dass auch 1000 mA Strom beim RPi ankommen.
    Der zweite USB-Port des RPi verbindet den RPi mit dem Steuereingang des Hub.


    Was für ein Y-Kabel verwendest du da? Ich kenn nur die mit Micro-USB auf der einen und 2x USB auf der anderen Seiten.


    Außerdem habe ich von noch einer Erweiterung für Variante 1 gelesen:
    Es gibt active Powered USB-Hubs die an der Steuerleitung Spannung zurückfließen lassen. Dadurch können zusätzlich 100mA eingespeist werden. Ich habs aber noch nie selber ausprobiert, nur darüber gelesen.

    Es gibt KEINE dummen Fragen!

  • Hallo,


    ich habe mal eine Frage an Dich. Du schreibst, dass eine Polyfuse alles über 1000mA in Wärme kompensiert und es deswegen keinen Sinn machen würde, ein Netzteil mit über 1200mA zu verwenden.


    Nun ist es aber so, dass Netzteile Ihren Strom immer nur dann zur Verfügung stellen, wenn eine entsprechende Last anliegt, die den höheren Strom benötigt. Demzufolge sollten dann erst gar nicht mehr als 1000mA anliegen. Es kann somit eigentlich nur zu Problemen kommen, wenn der Raspberry durch Übertaktung mehr als 1000mA benötigt und man ein Netzteil hat, das weniger Strom zur Verfügung stellen kann.


    Also sollte es egal sein, ob man ein Netzteil mit 1200mA einsetzt oder aber eines mit 2000mA.


    Oder was habe ich da jetzt falsch verstanden?

  • ???


    Das ist jetzt eindeutig zweideutig. Naja, werde mal das 2000mA Netzteil testen und sehe dann ja, ob es merklich wärmer wird. Das 1000mA, das ich hier herumliegen hatte, tut´s aber auch schon.


    Vielleicht sollte man den Sticky dann mal anpassen.

  • Mal ganz abgesehen davon, dass die Diskussionen rund um das Thema -> hierher <- gehören: was meinst Du damit resp. was soll wie angepasst werden?


    Ach ja: 1200 mA übrigens nur damit sichergestellt, dass das NT auch dauerhaft ca. 1000 mA liefern kann.


    cu,
    -ds-

  • Okay, dann schließen wir das hier ab. Kommt man ja ganz durcheinander, wo was hingehört (kannst es auch gerne verschieben, wenn Du Adminrechte hast).


    Ich habe Dich eben so verstanden, dass es eher schlecht wäre, wenn man ein Netzteil größer 1200mA einsetzt, aufgrund von Verlustwärme. Als Beispiel, was passieren könnte (war bei mir tatsächlich so):


    Habe mir ein Netzteil in 1200mA bestellt. Geliefert wurde eines mit 1000mA. Das ist eventuell zu klein ausgelegt. Jetzt kam Ersatz, aber der Händler scheint auch nicht der Pfiffigste zu sein und hat mir jetzt eines mit 2000mA geliefert.


    Wenn ich es jetzt nicht besser wüßte, würde ich denken, dass es auch nicht ideal ist. Da das Netzteil aber immer nur die Leistung liefert, die benötigt wird (bei 5V z.B. um die 5W (1000mA) bis 6W (1200mA), je nach Anforderung des PIs) ist es egal, ob ich ein 2000mA oder ein 1200mA-Netzteil einsetze. Es muss nur darauf geachtet werden, dass es nicht zu klein ausgelegt ist und die Ausgangsspannung stimmt. Demzufolge brauche ich mich nicht um ein weiteres Netzteil kümmern.


    Es geht also nur darum, keine Verwirrung bei technisch nicht so bewanderten Einsteigern zu stiften.


    Ansonsten ein sehr schönes HowTo.


    Gruß.

  • Betreibt hier jemand den Pi über einen 7805, mit einem extra angeschafften Steckernetzteil (5V 1A)
    hat es jedenfalls keinen Sinn nach etwa 1/2h pfeift der Pi ab :-( neben einer PiCam ist noch ein
    sht21-Sensor(emsystech) angeschlossen.
    mfg Sortable

  • Angelehnt an die Methode mit dem aktiven USB Hub aus dem 1. Posting habe ich eine weitere Idee:
    http://www.reichelt.de/USB-Hub…=6103&artnr=D-LINK+DUB+H7
    D-LINK DUB H7


    Dieser Hub hat 2 Ausgänge die bis zu 1.2A Leistung bringen, also genau das was gebraucht wird. Dabei wäre meine Idee: den einen 1.2A Port mit dem regulären MicroUSB Anschluss für den Strom verbinden (evtl ein Y kabel?).
    Den HUB ganz regulär mit den USB Anschlüssen verbinden.


    Vorteile:
    Sicherung wird genutzt
    man hat 6 USB Anschlüsse (1 am RPi und 5 am Hub) zur Verfügung.
    Man brauch nur ein Stromkabel für USB Geräte und den Pi


    Würde etwas gegen diese Lösung sprechen?


    Der Hersteller sagt folgendes:


  • eigentlich spricht nix gegen diese Methode ausser


    wird beim HUB der USB Strom auf 0,5A begrenzt hilft ein Y-Kabel 2x USB-A auf 1x microUSB habe ich vorher auch betrieben bis...


    Mein USB Hub speist zurück, das microUSB Kabel war nicht nötig ! und wenn ist die Sicherung umgangen.


    solange nicht wirklich alles über den HUB bekannt ist kann man keine Aussage treffen.

    lasst die PIs am Leben !
    Energiesparen:
    Das Gehirn kann in Standby gehen. Abschalten spart aber noch mehr Energie, was immer mehr nutzen. Dieter Nuhr
    (ich kann leider nicht schneller fahren, vor mir fährt ein GTi)

  • Habe zu dem Hub folgendes auf der Herstellerseite gefunden, vielleicht hilft es ja weiter.



  • Habe zu dem Hub folgendes auf der Herstellerseite gefunden, vielleicht hilft es ja weiter.


    mir nicht,


    ich traue keiner Webseite mehr bis ich das Teil selber in die Luft gejagt habe ....:lol:

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  • wird beim HUB der USB Strom auf 0,5A begrenzt hilft ein Y-Kabel 2x USB-A auf 1x microUSB habe ich vorher auch betrieben bis...


    bis was? der vorteil von dem Hub wäre ja das ein Port allein schon die 1.2A liefert.

    Quote


    Mein USB Hub speist zurück, das microUSB Kabel war nicht nötig ! und wenn ist die Sicherung umgangen.


    Ja die Sicherung würde ich nur ungern umgehen. Jetzt müsste man nur rauskriegen wie viel der Zurückspeist... da hast du recht.


  • Ja die Sicherung würde ich nur ungern umgehen. Jetzt müsste man nur rauskriegen wie viel der Zurückspeist... da hast du recht.


    wieviel ist nicht die Frage, entweder speist er zurück dann läuft der PI ohne Stecker am microUSB was eben bedeutet die Sicherung ist umgangen oder der PI läuft eben nicht !

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    Edited once, last by jar ().

  • Kann das nicht gefährlich werden wenn der zuviel zurückspeist? Ich meine der eingehende Strom wird ja dann nicht gedrosselt.


  • Kann das nicht gefährlich werden wenn der zuviel zurückspeist? Ich meine der eingehende Strom wird ja dann nicht gedrosselt.


    normalerweise nimmt der PI an Strom nur was er braucht, klar können Kurzschlüsse am GPIO das PI PCB gefährden und zuviel Spannung den Regler und damit den PI killen.

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