使用电池供电时,我需要了解什么?


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它可以接受什么电压范围?哪种电池合适?


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您认为这个问题没有答案吗?如果是这样,您能告诉我如何改善我的贡献吗?
安德鲁·拉尔森

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@AndrewLarsson,我希望获得有关可接受电压范围的一些具体信息。我知道这个问题在其他地方也曾被提出过,但仍未得到解决:raspberrypi.stackexchange.com/q/341/68 在回答了这个问题之前,我真的不认为这个问题应该最终确定。
高度不规则的2012年

Answers:


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标准USB使用5V,而Model B Pi声称需要700mA。摘自Raspberry Pi常见问题解答

该设备应在4个AA电池上运行良好。

如果您使用1.5V碱性电池,则可能会为电路板供过于求。与大多数基于SoC的计算机一样,您应该使用NiMH电池,因为它们平均提供1.25V的电压。这将使您的电路板处于安全的,可控的5V。Pi将从电池中提取所需数量的正确安培,因此您无需担心。


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新充电的NiMH电池可提供大约1.4VI的输出,经过一段时间使用后会降至1.2V ...这对人体有害吗?
高度不规律的2012年

@HighlyIrregular它们中的大多数在最大容量时最大为1.3V,在需要充电时降至1.2V。这不会有害。实际上,刚从充电器上取下时,您可能会略微提高性能。
Andrew Larsson 2012年

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据我了解,碱性电池具有较高的内阻,因此不适合消耗大量电流的设备。这就是为什么它们不太适合数码相机的原因。我不知道它们是否适合Raspberry Pi。
高度不规则的

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他们会工作的。它们不会持续很长时间(每个1000mAh电池会超过4小时)。
Andrew Larsson 2012年

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我建议使用5节电池(7.5V碱性或〜6V NiMH)和5V LDO稳压器。当然,如果您想要更长的运行时间,请使用更大的电池(例如“ C”电池)或并联使用!
Doktor J

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以下是各种便宜的电池供电选项的比较,它们都将在其规格范围内为Pi提供良好的供电:使用电池运行Raspberry Pi [此链接实际上已失效-在域中搜索“ Raspberry电池”失败-但是Pikamander2建议以下内容为编辑内容,该内容可能包含原始内容(??)。希望可以将其视为公共领域。-> 金发姑娘]

包括以下内容:

用电池运行Raspberry Pi

电池选项并排

基于Raspberry Pi的移动机器人的基本特性之一是它需要依靠电池供电-随便拖曳电源线并没有太多用处。

问题在于,Pi需要相当大的电流(例如500mA,取决于活动和所连接的外围设备),并且需要相当窄的输入电压范围(5V +/- 0.25V左右)。由于电池电压的变化取决于当前的充电水平,因此从电池直接运行并不明智。

因此,我着手研究将标准电池电压转换为适合Pi的各种选项。

使用线性稳压器

大约30年前我第一次修整电子产品时,传统方法是将足够多的电池放在一起以获得比5V高得多的电压(例如,对于7.2,4倍不可充电AA可获得6V,或者6倍可充电AA)。 V),然后通过线性稳压器(例如7805系列IC)运行该电压以获得稳定的5V。

这种方法有两个主要问题。

  1. 线性稳压器效率低下,无法有效地将多余的电压燃烧掉。这意味着您只是在浪费电池寿命,还可能需要用散热器散热。
  2. Pi消耗了大量电流,因此需要一个较大的稳压器以及一个较大的散热器。

幸运的是,如今有更好的方法,采用开关稳压器的形式,即使在高电流下,效率也要高得多。

使用RC模型UBEC

体面的无线电控制模型,尤其是飞机,通常需要高效,稳定的电压电源,该电源由小型轻型电池供电。为此,标准方法是使用可充电电池,该电池通过称为UBEC(终极电池消除器电路)的设备链接,该设备所需的电压高于所需的输出电压,并且非常有效地对其进行下变频。从6V输入提供500mA输出的线性稳压器会消耗500mA(导致(6-5)x0.5 = 0.5W的功率浪费),而UBEC则不需要从输入电池中提取500mA的电量,因此浪费很少的电力。

由于UBEC非常常用于RC模型,因此您可以以非常便宜的价格购买它们,并且它们通常可以处理一些相当大的电流。例如,我在eBay上以约1.50英镑(包括邮费)的价格找到了4A模型。

缺点是您需要提供比所需输出电压更多的输入电压,这意味着您可能需要在电池组中放置许多电池。尽管如此,这是一个非常便宜的选择,并且效果很好。

使用DC-DC转换器

如果重量是重中之重,那么将电池的数量保持在最低水平是很重要的。幸运的是,有一种称为DC-DC转换器的设备,其工作方式与UBEC极为相似,但可以在低于所需输出电压的输入电压下工作。这些通常也很小。

再次查看eBay,我发现了一些非常不错的东西,其中包括一个女性USB-A插座。这意味着您可以使用与可能用于为Raspberry Pi供电的相同的USB导线,而无需进行任何修改。这里的价格大约是2.50英镑,并且免邮费。输入电压为3-5V(理想的3倍可充电AA),输出电流最高为1A,这应该足够了。

使用集成电池盒

最后,有各种解决方案,它们在专用外壳中使用可充电电池和DC-DC转换器。这些可以很好用,因为它们不需要任何专业的组装(例如,焊接)-有些甚至已经内置了电池。我选择的选项使用高容量的“ 18650”锂离子电池(例如,这些电池大约需要10英镑)一对来自eBay),价格约为8英镑(包括邮费)。它可以提供高达2.5A的电流,这绰绰有余,并且还具有一个内置USB-B插座以方便连接,以及一个方便的USB-miniA插座以方便充电。这种盒子的另一个不错的功能是,您可以插入1-4节电池,这取决于所需的电池寿命。

缺点是这些盒子可能很大。我选择的那只盒子和我的Pi从Farnell进来的盒子差不多。

如果您确实选择18650,则值得仔细购物。一些品牌,最著名的是Ultrafire,在质量上信誉较差,似乎没有达到其额定容量。如果使用不当,这些类型的电池也容易着火或爆炸-因此,您需要非常小心地照管它们,并且值得确保不要使用不可靠的品牌。

电池寿命计算

尽管我已经测试了我的Pi在每个选项中都能愉快地运行(到目前为止,对于UBEC而言除外),但我还没有通过实验验证任何这些选项的电池寿命数据。

在计算理论电池寿命时,由于要转换电压,因此无法简单地按照印在电池上的毫安小时(mAh)额定值进行计算。转换为瓦特小时是最简单的,只需将电压乘以mAh数字即可。RasPi在5V时需要大约500mA的电流,即0.5 x 5 = 2.5瓦。假设转换器具有完美的效率(通常至少有90%的效率),那么具有1000mAh容量的1.5V AA电池就可以提供1.5Wh的功率-即运行RasPi约1.5 / 2.5 = 0.6小时(或36分钟) ) 在其自己的。使用开关模式转换器(即后三个选项中的任何一个),将多个电池串联还是并联都没有关系-在每种情况下,您将可用容量乘以电池数用过的。

这是上面列出的选项的轻松并排比较。我希望它可以帮助您为Pi项目找到合适的电池电源解决方案。

电池比较表

监控收费水平

使用电池供电时,明智的做法是尝试监视当前的充电水平,以便可以估计剩余的电池寿命。您可以通过观察电池两端的电压来做到这一点-随着电池放电,电压会下降。除了允许非线性放电曲线(每种电池类型的行为不同,并且具有不同的电压范围)外,从电压转换器运行Pi时,还有两个主要困难。

  1. 根据设计,Pi的输入电压将始终为稳定的5V。因此,您需要将输入电池的电线连接到充电监控电路,而不是能够测量Pi输入的电压。对于集成电池盒,这需要在电池盒上钻一些孔以检修电池。
  2. Pi没有内置的模数转换器,因此您无法使用Pi直接测量电压。您可以获得体积小巧,便宜的独立ADC芯片,可通过Pi的GPIO引脚(例如,使用I2C)进行访问,这可能是最便宜的选择。就个人而言,我周围有很多ATTiny85微控制器(本质上是微型Arduino),我可能会考虑使用其中一种来测量模拟电压,使用ATTiny上的软件将其转换为剩余百分比指示,然后通过I2C将该水平传达给Pi。

不幸的是,您不能仅仅通过软件来适当地关闭Pi的电源,因此还有一个潜在的小型项目可以提供软件可控的闭锁开关。我个人希望只使用电池盒中内置的手动关闭开关。如果您使用的是Li 18650电池,那么值得使用“保护型”电池,因为这些电池会在低压下自动切断。


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看起来有些不错的信息,@ Fanjita。为了避免链接腐烂,在帖子中进行总结很重要。
高度不规则的

@HighlyIrregular-我添加了链接的内容
Greenonline

@Greenonline您的剪切和粘贴不尊重原始作者的版权。总结就可以了,完整复制可能不是一个好主意。
Steve Robillard

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链接断开。
尼卡比曹

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作为内容的原始作者,我只想确认我很高兴将上面的完整报价单保留在此处。刚发布时,我以为我的个人博客不受链接腐烂的影响-但后来我遇到了一些托管问题,还没有恢复域名。我想我刚刚得知您无法可靠地预测未来!
Fanjita

8

我得到了这种电池供电的USB手机充电器,以及一对18650锂电池。它做得很好,空闲时运行5.5小时,运行Quake 3演示循环时运行4小时以上。您可以在此处阅读有关我的测试方法的信息。这些18650升锂电池工作得很好,因为它们的电压足够高,只有2个电池就可以轻松完成工作,而且它们还可以充电。它们还提供了相当大的功率,即使在满负荷的情况下也可以让您使用Pi数小时。我认为对于希望使用电池为Raspberry Pi供电的任何人来说,这些电池都是不错的选择。


我尝试了完全相同的设置,但LCD屏幕闪烁(并且pi无法启动),然后手机充电器坏了:冒烟了,烟消了。
尼卡比曹

6

不建议在电池上运行RPi,因为它设计为由USB供电。USB电源稳定且准确地为5V。大多数USB端口可提供约500mA的电流,而大多数USB充电器设计为可提供1A的电流。RPi需要至少700mA的电源,否则可能无法正常启动。

取而代之的是,建议使用电池供电的紧急USB电话充电器,或者等待毫无疑问将要开发的LiPo防护罩。


我对手机的理解是,它们将接受一定范围的电压...我想这意味着我需要寻找一种可调节电压的紧急USB电话充电器
高度不规则

是的,也许我应该删除该提示或查找示例?
Alex Chamberlain 2012年

虽然纯粹是轶事证据,但我见过的每个USB充电器均受管制,因此对于从中运行RPI来说应该是相当不错的。可能比PC的USB电源更好,因为PC上有更多的设备会在+ 5V电压轨上产生噪声。
LovesTha 2012年

计算机上的大多数USB2端口只能提供约500mA的电流
Alex L

1
@Alex更好?大多数充电器均为1A。
Alex Chamberlain 2012年

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http://elinux.org/R-Pi_Troubleshooting#Troubleshooting_power_problems建议电压需要在4.75和5.25 V之间,建议4个1.2V的NiMh电池应在4.8V的范围内。但是,充满电的NiMH电池可以上升到1.4V * 4 = 5.6V,远远超过最大值。如果您测试电池并发现充满电后它们只能升至1.3V,则应该可以。最好的解决方案可能是使用开关DC-DC转换器将电池输出的电压转换为5V。


您有特定的DC-DC转换器吗?或者,也许是特定的电路?
亚历克斯·张伯伦

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这是我所做的,并且似乎运行良好:您将需要一个带有9v电池的8xAA电池组,例如电源连接器。2Amp USB车载适配器可选-插入车载适配器的插头,否则只需将适配器拆开。

将汽车适配器的中心引脚焊接到电池组的正极,或者如果您使用了适当的电缆线,则将其焊接。并将负极焊接到适配器的外部

然后,我得到了8xAA 2500mAh可充电镍氢电池,总共可能达到24wH。这应该暂时有用。

我正在从适配器的USB插头上测量稳定的5.08v。这将取决于您购买/拥有的产品的质量。我使用了rayovac适配器。

适配器之前,电池将耗尽约10-11V的电压。

pi需要5V,如果不是更多的话。adafruit适配器为5.25V

http://elinux.org/RPi_5V_PSU_construction也很有帮助。

我还测量了0.54A时10V电池组的电流消耗。该设备具有集线器,Logitech Quickcam 9000,Netgear N150和USB2Serial适配器,CPU的运行率为70-100%。闲置时为0.38A。断电时测量值为0.14A。仅使用Pi时,它的空闲电流为0.24A。在900Mhz的负载下,它仅使用0.27A。当设备处于空闲状态时,时钟频率降至250Mhz。看起来时钟速度或cpu负载没有太大差异。

因此,在所有设备上使用5W功率时,我应该获得大约4-5小时的时间,无论是Pi还是以太网,该时间都是8-9小时。


我忘了提。这也为我的USB2集线器供电,该集线器具有串行转USB适配器,网络摄像头和802.11N适配器。
2012年

1
别忘了您可以编辑自己的答案;)
Morgan Courbet 2012年

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如果可以的话,我想在这里选一个尼特。如果串联布置电池,则组件的当前容量与一个电池的容量相同,而不是单个电池的容量之和。但是,对于并行布置,容量将为总和。这样想吧。如果一个电池可提供1.5vx 2500mAh = 3750mWh,则8个电池(可提供任何设置)可提供30000mWh。30000mWh /(8 x 1.5v)= 2500mAh。对于并联组件,30000mWh / 1.5v = 20000mAh。20000mAh / 8 = 2500mAh。QED
CPRitter

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我想知道如果车载适配器本身的供电电压不足10v左右,车载适配器是否会提供所需的5v。您尝试过用更少的电池吗?它可能导致更少的废热,进而会阻碍全球变暖,熵的无情增加以及宇宙走向自身的热死。
CPRitter

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废话,你是对的。我会更新。只需要大约5个小时。我测得的电流@ 10V为500mA。因此需要5W的功率。1.2V(可充电)x 8将产生24wH,因此为4.8小时。无论哪种方式,如果您要使用AA电池组,大概都是8块电池。
2012年

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我正在将Rpi与便宜的DC-DC转换器一起使用。与气枪电池和RC型号电池(7.2V和11.8V)一起使用。很有魅力。看起来我的5000mah 11.6V电池可以为它供电几天。

使用前请小心配置。在连接到Rpi之前,我正在使用每个新电池进行测试。


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我认为至少要考虑两点。

1.功率调节器的效率

如果使用电池,您可能会担心Rpi的功耗。Rpi使用效率低的线性稳压器(典型的功率效率约为30-50%。但是我不确定Rpi线性稳压器!)。线性稳压器将能量作为热量散发,以获得所需的电压轨,即3.3V。有关电源线转换的一般规则,例如USB @ 5V-> RPI@3.3V,是:相同工作条件下,输入电压越大,稳压器的耗散就越大。另一方面,旋转调节器可提供更高的效率(典型值)。80-85%,甚至高达97%(LM2651)。当您需要更大的压降时,例如电池组的12V或24V至5V,它更适合(但也更昂贵!)。

您可以找到许多教程来替代 Internet上的原始Rpi调节器

2.电池类型

您可以使用LiPo电池制作自己的电池组以适合您的项目,然后可以调整尺寸,容量,最小值。电压和电流规格等。您可以在常用的电子市场(例如eBay或类似网站)上购买不同类型的LiPoly。除了容量外,您还应注意最大容量和标准充电电流(如果在Raspberry上使用大功率设备(如UMTS调制解调器),则需要),循环寿命(对于便宜的LiPoly通常为200-1000)以及安全和保护规格短路,短路,过压,欠压等)。由于良好的可用性性能与价格比,我在许多项目中都使用了LiPoly电池。

您可以在RC论坛上阅读有关LiPoly的更多信息。



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这可能是错误的,但是您是否尝试过购买2块电池,然后剪断电线,然后将其连接到4块电池上。


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剪断什么电线?电池通常没有连接导线
高度不规则

通过使用图表或图片描述您的意思,尝试并改善您的答案。我不确定您要在这里说什么。
Piotr Kula
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