цифровая электроника
вычислительная техника
встраиваемые системы

 
» » » Какие типы обеспечения питания через USB следует использовать в проектах с Raspberry Pi

Какие типы обеспечения питания через USB следует использовать в проектах с Raspberry Pi

Автор: Mike(admin) от 18-11-2019, 07:35

Стандарт питания USB не является новой темой, и он разрабатывался в течение длительного периода времени. Причина, по которой мы хотели бы затронуть эту тему, заключается в том, что последнее поколение Raspberry Pi 4-го поколения использует USB Type-C для подачи питания, что отличается от большинства плат разработки, использующих Micro-USB. Разработчики и энтузиасты могут не иметь четких представлений о спецификациях этих USB-портов, т. е. Какое напряжение / ток может подавать выходной сигнал? Может ли он поставлять достаточно электроэнергии для моей платы? Таким образом, мы хотели бы представить материал для более глубокого обсуждения этого вопроса, чтобы помочь спланировать развитие вашего проекта.


Какие типы обеспечения питания через USB следует использовать в проектах с Raspberry Pi

Для начала ознакомимся с хронологией развития USB-технологии.


Стандарты питания USB

С 1996 года USB 1.0 начал обеспечивать питание устройств электроэнергией; стабильное выходное напряжение составляет 5 В, а максимальный выходной ток может достигать 100 мА или 500 мА. 500 мА – питание от настольного компьютера или USB-концентратора, соединенного с трансформатором; в противном случае – 100 мА.


Вы можете использовать 100 мА для подключения клавиатуры, мыши и некоторых периферийных устройств, в то время как вам нужно использовать 500 мА для подключения внешнего жесткого диска и принтера. В некоторых случаях 500 мА может быть недостаточно, и устройство должно получать питание от другого источника. Поскольку доставка питания через USB очень удобна, многие внешние технологии подключения начали поддерживать подачу энергии в ее стандартах, таких как Thunderbolt, Ethernet и т.д.


Стандарты USB 2.0 были введены в 2000 году. В USB 2.0 улучшили скорость передачи, но мощность питания не изменилась. USB 3.0 был выпущен в 2008 году, а напряжение оставалось 5 В. Тем не менее, мощность определяется здесь единицами, то есть 150 мА является единицей. Максимум может быть 6 единиц, поэтому ток может достигать 900 мА. В 2017 году появился USB 3.2 Gen 2 × 2, где изменили единицу питания на 259 мА, поэтому максимум выходной ток мог достигать 1,5 А.


В процессе разработки USB 3.0, USB-IF, организация, поддерживающая стандарты USB, также выпустила стандарты зарядки USB, называемые «USB Battery Charging», или USB BC. Стандарты в основном предназначены для портативных приборов и мобильных устройств, требующих зарядки через USB.


Первая версия USB BC была выпущена в 2007 году; Версия 1.1 была выпущена в 2009 году, напряжение оставалось 5 В, но ток был расширен до 1,5 А. В 2010 году вышла версия 1.2, напряжение и ток остались прежними.


В 2012 году USB-IF выпустила новые стандарты доставки энергии, которые называются USB Power Delivery. USB PD. Стандарты заменили оригинальный USB BC и совместимы с оригинальным USB BC для обеспечения большей достаточной мощности. USB PD 1.0 предлагает 5/12/20 В и 1.0 / 2.0 / 3.0 / 5.0A. Следовательно, минимальная мощность питания составляет 10 Вт (5 В x 2 А), а максимальная – 100 Вт (20 В x 5 А). После 2014 года была выпущена USB PD 2.0, которая делит напряжение на 4 категории: 5/9/15/20 В, в то время как ток составляет 3 А или 5 А. Между тем, USB PD 2.0 позволяет току быть между 0,1A - 3A.


В следующей таблице показаны типы питания, напряжение и ток USB PD 2.0 / 3.0.


типы питания, напряжение и ток USB PD 2.0 / 3.0

Исходя из стандартов, максимальная мощность может достигать 100 Вт, но не все кабели USB способны выдерживать такую передачу большой электроэнергии. Таким образом, USB PD 2.0 определяет, что Micro-USB может передавать только 3 А и 20 В, и 60 Вт (максимум).


Если вы используете USB тип A / B / C, он позволит получить максимум 20 В, 5 А. Однако это должны быть активные цепи. USB PD 3.0 был выпущен в 2017 году, но макс. напряжение и ток остались прежними. Кроме того, USB Type-C имеет другие схемы подачи питания, отличные от основной цепи USB и цепи USB BC / PD. USB Type-C предлагает 5 В; значение тока по умолчанию составляет 1,5 А, максимум может достигать 3 А. Таким образом, мощность может составлять 15 Вт. Кроме того, USB Type-C может соответствовать стандартам USB PD, обеспечивая максимальную мощность 60 Вт и 100 Вт.


То, что мы обсуждали выше, является основной спецификацией источника питания USB. Но на самом деле моментов электропитания посредством USB гораздо больше. В этой статье мы не обсуждаем конкретные случаи, такие как обнаружение подключаемых устройств, работа устройства при низком напряжении, поведение источника питания при высоком напряжении и т.д. Изучив вышеупомянутую спецификацию, вы обнаружите, что есть различные типы питания USB. Один определяется стандартами USB (скорость передачи), например, USB 1.0, USB 3.0. Другой определяется приложением USB для подачи питания и зарядки, включая USB BC и USB PD. Третий определяется формой разъема, как USB Type-C.


Разъемы USB

Для разъема Micro-USB на некоторых платах разработки мощность может достигать 60 Вт при использовании стандартов USB PD. Без стандартов USB PD энергопотребление составляет всего 2,5 Вт - 7,5 Вт, что вряд ли может поддержать высокотребовательные проекты на Raspberry Pi.


Возьмите, например, превосходную модель Raspberry Pi Model B (по сравнению с Model A и Pi Zero). Сначала мощность блока питания составляет всего 1 Вт - 3,5 Вт, 2-го поколения - 4,1 Вт, а 3-го поколения - 6,7 Вт, что позволяет Raspberry PI подключать настольное устройство видеонаблюдения (устройству может потребоваться дополнительное электричество), мышь, клавиатуру и WiFi.


Если вы хотите использовать Raspberry Pi для подключения других устройств, например USB-накопителя, и использовать вывод GPIO для включения светодиодной индикации, то необходимое вам питание почти достигнет стандартов, 7,5 Вт. Таким образом, Raspberry Pi 4-го поколения использует разъем USB Type-C для подачи питания, чтобы увеличить мощность до 15 Вт.


Поскольку разработчики используют Raspberry Pi для разработки требовательных проектов, Raspberry Pi потребуется больше энергии. Тем не менее, другие платы разработчиков могут работать с низким энергопотреблением. Таким образом, разработчики все еще могут использовать широко распространенный Micro-USB для питания.


Raspberry Pi

Существует 2 типа продуктов, которые могут перейти на использование USB Type-C в течение 2 лет. Одним из них являются альтернативные системы Raspberry Pi. Чтобы продвигать альтернативы Raspberry Pi, поставщики плат разработки всегда используют превосходные спецификации, чтобы привлечь пользователей Raspberry Pi. Тем не менее, платы с превосходными характеристиками потребуют больше энергии. Так что, основываясь на Raspberry Pi 4, у альтернатив есть больше возможностей использовать USB Type-C. Другой тип – это платы разработки IoT Gateway. Эти типы плат с превосходными характеристиками и потребляют больше энергии, поэтому гораздо вероятнее здесь использование USB Type-C.




© digitrode.ru


Теги: Raspberry Pi, USB



   Благодарим Вас за интерес к информационному проекту digitrode.ru.
   Если Вы хотите, чтобы интересные и полезные материалы выходили чаще, и было меньше рекламы,
   Вы можее поддержать наш проект, пожертвовав любую сумму на его развитие.


Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь.
Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо войти на сайт под своим именем.

Комментарии:

Оставить комментарий