Raspberry PI 3 - LiFePO4-Stromversorgung

Ich arbeite an einer mobilen Computereinheit mit einem Raspberry PI 3-Motherboard. Die Computereinheit muss mit Batterie betrieben werden, damit ich sie überall hin mitnehmen kann. Ich werde sowohl den Akku als auch das Netzteil (Buck oder Buck Boost) selbst löten, da es so perfekt wie möglich in ein maßgefertigtes 3D-gedrucktes Gehäuse passen muss.

Ich habe mich entschieden, LiPePO4-Batteriezellen zu verwenden, entweder 2 (6,4 VDC) oder 3 Zellen (9,6 VDC), ich denke, 3S ist am besten, da ich nur einen Abwärtswandler benötige, um 5V gegen 2S zu erhalten, die möglicherweise einen Buck-Boost benötigen. Ich denke daran, a) Stromversorgung und b) Abschaltung (Hochspannung / Niederspannung) auf derselben Platine zu löten.

Aber ich habe nicht so viel Erfahrung mit Elektronik, außer dass ich eine grundlegende elektronische Ausbildung habe, also frage ich mich, ob jemand einen Rat oder Input zu diesem Projekt hat. Ich habe hauptsächlich drei Fragen.

  • Ist es besser, für dieses Projekt eine 2S- oder 3S-Batterie zu verwenden, denke ich dann an die Effizienz der Stromversorgung, soweit ich weiß, dass 6,4 VDC näher an Vout (5 VDC) liegt, sodass es eine effizientere Stromversorgung als Vin ist 9,6 VDC. Die Laufzeit ist wichtig, daher ist eine effizientere Stromversorgung eine längere Laufzeit.
  • Ich suche nach Stromversorgungsschaltungen, die 2-3A liefern können. Reicht es aus, nur die RPI 3-Platine zu betreiben?
  • Ich habe mehrere DC/DC-Wandler gefunden, die 2 A bei 5 VDC liefern, aber diese verwenden ICs von Linear Technology, die ziemlich teuer sind. Mir wurde mehrfach gesagt, dass die ICs von LT überbewertet sind. Nach welcher anderen IC-Marke kann ich suchen?

Und wenn Sie ähnliche Projekte mit RPI 3 durchgeführt haben oder andere Ratschläge haben, informieren Sie mich bitte.

Für die ersten beiden Dinge müssen Sie Datenblätter lesen, für den Wandler, wie effizient er an den gewünschten Arbeitspunkten ist und für den RPi, wie viel Strom er benötigt, wie Sie ihn verwenden. Für die dritte sind Empfehlungen hier nicht zum Thema.
Ich weiß, dass die empfohlene Stromversorgung für Raspberry PI 3 B 2,5 A betragen sollte (ref. raspberrypi.org), aber ich werde keine externen USB/HDMI/Ethernet-Einheiten usw. anschließen. Es wird nur Bluetooth und WLAN verwenden. Wo sollte ich hingehen, um Empfehlungen zu erhalten? Weil mir alle sagen, dass LT überbewertet ist, aber niemand sagt, wonach ich lieber suchen soll, und es für einen Neuling schwierig ist, zu suchen, wenn ich nicht weiß, wonach ich suchen soll. Ich brauche nur eine kleine Starthilfe.
Mir hat noch nie jemand gesagt, dass sie überbewertet sind. Gehen Sie einfach zu digikey oder wo auch immer Sie Ihre Teile kaufen, führen Sie eine parametrische Suche nach allem, was Sie brauchen, durch und stöbern Sie herum
Rpi 3 erreicht Spitzenwerte bei 1,75 Ampere während Stresstests mit Peripheriegeräten gemäß der RPI-FAQ. raspberrypi.org/help/faqs/#powerReqs

Antworten (1)

...6,4 VDC liegt näher an Vout (5 VDC), sodass es eine effizientere Stromversorgung als Vin mit 9,6 VDC ist.

Das gilt, wenn Sie einen Linearregler verwenden würden, da der Strom dann konstant bleibt. Aber dann würde die 3-Zellen-Lösung eine längere Batterielebensdauer ergeben, da die einzelnen Zellen auf eine niedrigere Spannung abfallen können, bis der Regler keine 5 V mehr liefern kann.

Sie sollten jedoch einen geschalteten Regler verwenden, da dieser für die von einem RPi benötigten Ströme viel effizienter ist. Und für einen geschalteten Regler wird die Effizienz besser , wenn die Eingangsspannung höher ist .

Die effizienteste Lösung sind 3 Zellen und ein geschalteter Regler.

Ich schlage vor, keinen eigenen geschalteten Regler herzustellen, da dies mit allen möglichen Problemen enden könnte. Es gibt billige fertige geschaltete Konvertermodule zum Verkauf, die einfach funktionieren und Ihnen viel Ärger ersparen. Mein Vorschlag: Finden Sie ein LM2596-basiertes Modul, diese sind billig wie Chips und funktionieren einfach. Diese können auch bis zu 3 A oder so liefern, mehr als genug für ein RPi.

Zuerst dachte ich an 2S-Lösung mit 2x2 Zellen oder 3S mit 3x1 Zellen. Aber wenn höhere Spannung im SMPS-Design besser ist, dann ist 4S mit 4x1-Zellen am besten? Ich denke nicht daran, mein eigenes SMPS zu entwerfen, ich denke daran, eine vorgefertigte SMPS-Schaltung zu finden und dann die Leiterplatte daraus zu entwerfen? Was kann schon schief gehen? Ich habe viel Erfahrung mit dem Löten.
Mit 4 in Reihe erhalten Sie die beste Akkulaufzeit. Ich würde wegen der geringeren Effizienz nicht für 2x2 gehen. Wenn Platz oder Preis eine Rolle spielen, ist 3x1 ebenfalls eine gute Wahl. Ich würde auch davon abraten, eine eigene SMPS-Leiterplatte zu erstellen, es sei denn, Sie haben ein Design, das das Leiterplattenlayout enthält. Das PCB-Layout kann in SMPSs kritisch sein. Trotzdem ist ein billiges LM2596-Modul preislich oft nicht zu schlagen. Die Einzelkomponenten kosten mehr als ein komplettes Modul inklusive Versand aus China. Ja, verrückt, aber wahr. Nur wenn Sie in Massenproduktion gehen, würde ich mich für meine eigene Leiterplatte entscheiden.
Raspberry PI 3 - LiFePO4-Stromversorgung
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