Stromversorgung für den Raspberry Pi

Der Raspberry Pi benötigt als Versorgung eine Spannung von relativ genau 5 V und je nach verwendeten USB-Geräten bis zu 2 A. Leider haben die meisten Batterien oder Akkus eine höhere Spannung oder deren Spannung nimmt mit zunehmender Entladung zu stark ab. Andererseits sind im Schaltschrankbau Versorgungsspannungen von 12 V oder 24 V eher üblich als die 5 V.

Schaltregler TPS54335

Deshalb habe ich eine kleine Platine mit Spannungsregler gebaut. Als Spannungsregler wird der TPS54335 von Texas Instruments verwendet, der einen Ausgangsstrom von bis zu 3 A liefern kann. Außerdem ist er ein synchroner Regler, der mit 2 MOSFETs schaltet und somit eine sehr hohe Effizienz erreicht. Er kann Eingangsspannungen von bis zu 28 V verarbeiten und sollte somit für die meisten Akkus und Schaltschränke geeignet sein. Zusätzlich besitzt er eine Unterspannungsabschaltung. Diese ist so eingestellt, dass sie bei einer Spannung von unter 7 V abschaltet. Dies kann verwendet werden um einen LiPo-Akku bestehend aus 2 Zellen vor Tiefentladung zu schützen. Bei anderen Anforderungen kann die Unterspannungsabschaltung natürlich angepasst werden.

Strommessung mit dem INA226

Zusätzlich befindet sich auf der Platine noch ein INA226, mit dem die Spannung und Stromaufnahme gemessen werden kann. Dadurch kann der Ladezustand bzw. verbleibende Restmenge ermittelt werden. Die Ansteuerung des INA226 habe ich in einem früheren Blog-Artikel schon beschrieben.

Hier der Schaltplan der Platine: raspi-power.pdf

Layout

Die Platine ist 65 × 19 mm groß und wird per 40 poligem GPIO-Header direkt auf den Raspberry Pi gesteckt. Außerdem passen die Befestigungslöcher auch mit denen vom Raspberry Pi zusammen, so dass die Platine mit ihm verschraubt werden kann. Genauso werden die Flachbandleitungen von Display und Kamera nicht beeinträchtigt.

Zusätzlicher Schaltausgang

Zusätzlich befindet sich auf der Platine noch ein Ausgang mit 5V, der vom Raspberry Pi geschaltet werden kann. Dieser Ausgang kann zum Beispiel benutzt werden um zusätzliche Mikrocontroller-Schaltungen mit Spannung zu versorgen. Diese Spannung kann vom Raspberry Pi aus über GPIO22 geschaltet werden.

Eagle-Daten

Die vollständigen Eagle-Projektdaten gibt es hier: raspi-power.zip