Ein (Handy-) Ladegerät ist keine funktionierende Spannungsversorgung für den RPi, selbst wenn es (laut Werbung, Bedienungsanleitung, Datenblatt etc.) genügend Stromstärke oder Leistung brächte!
Ein Ladegerät ist immer dafür ausgelegt, den Akku eines tragbaren Gerätes möglichst schnell aufzuladen und dessen Betrieb (zusammen mit dem fast leeren Akku) sicherzustellen. Dafür ist weder eine konstante Ausgangsspannung noch Spannungsstabilität erforderlich. Dem aufzuladendem Akku ist es ziemlich wurscht (egal), ob die Spannung exakt 5,0V beträgt oder zwischenzeitlich nur 4,7V oder gar nur 4,5V. Ebenso, ob die abgegebene Spannung des Ladegerätes bei Leitsungsspitzen schnell einbricht oder nicht. Der Ladestrombedarf eines Akkus ist eine relativ konstante Größe, die mit steigender Akkuladung abnimmt.
So gesehen muss beim Schaltungsdesign von Akkuladegeräten auf diese beiden Punkte nicht (oder kaum) geachtet werden.
Der RPi kommt mit so etwas gar nicht zurecht und in den allermeisten Fällen lässt dann das Mysterium grüßen, denn:
- Der RPi hat (aus Kosten- und Platzgründen) keine Elektronik, die schwankende Spannungsversorgung ausgleichen kann (Power Management)
- Der RPi erwartet eher 5,1V und nicht 5,0V was die allermeisten Ladegeräte liefern
(Dies hängt zwar mitunter daran, dass bei manchen USB-Kabeln mit sehr dünnen Litzen an den Versorgungsleitungen bereits 0,1V-0,2V abfallen und bei steigendem Strombedarf noch mehr und die Gesamtspannung fällt an der USB-Versorgungsbuchse des RPi damit auf unter 5V) - Erschwerend kommt die Charakteristik der meisten Ladegeräte hinzu, deren Ausgangsspannung schon weit vor der maximal lieferbaren Stromstärke stark einbricht und zu einem weiteren Spannungsabfall am RPi führt.
Nicht mehr ganz neu, aber in immer häufiger treten im Zusammenhang mit USB-C die sogenannten Ladegeräte mit dem Feature Power Delivery auf:
Auch diese Ladegeräte liefern zunächst ca. 5 Volt. Power Delivery ermöglicht dem zu ladenden Gerät aber, mit dem PD-Ladegerät eine höhere Versorgungsspannung (bis zu 20V) auszuhandeln, damit über die zumeist dünnen Versorgungsleitungen von handelsüblichen USB-Kabeln eine höhere Leistung übertragen werden kann, um den Akku schneller aufzuladen. Vom Prinzip her ähnlich wie bei Hochspannungsleitungen auf Strommasten.
Die Regelelektronik ist für einen bestimmten Maximalstrom ausgelegt, z.B. 5A. In den technischen Spezifikationen oder Datenblättern von PD-Ladegeräten steht die maximal mögliche Leistung von 100W bezogen auf die höchste Spannung (20V) und der Maximalstrom von 5A drin. Im Werbeprospekt wird das dann aus kommerziellen und rechtlichen Gründen als "bis zu 100W" formuliert. Der RPi (bis einschließlich RPi5) handelt über seine Versorgungs-USB-Buchse jedoch nie eine höhere Spannnung mit einem PD-Ladegerät aus (weil er das gar nicht kann), so dass das Ladegerät immer 5V für den RPi liefert, bei max. 5A somit max 25W. Das heißt weiter, dass ein PD-Ladegerät systembedingt dem RPi maximal ein Viertel(!) der angepriesenen Leistung zur Verfügung stellen kann.
Hauptsächlich aus Kostengründen besteht auch bei PD-Ladegeräten die bekannte Problematik, dass der gelieferte Spannungspegel nicht stabil ist und insbesondere bei starkem Stromverbrauch des angeschlossenen Gerätes (RPi) die Spannung abfällt, schnell mal in Richtung 4,5V und das zu einem Zeitpunkt, in dem der RPi ganz besonders auf die nominalen 5V angewiesen wäre...
Fazit:
Ein Ladegerät ist und bleibt untauglich für den Betrieb eines RPi!
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