Alimentación de Raspberry Pi
Todos los modelos de Raspberry Pi con la única excepción del Compute Module reciben la alimentación a través de un conector microUSB independiente del que se utiliza para la conexión de periféricos. Esto garantiza que no podemos meter la pata en la alimentación, todos los alimentadores microUSB son seguros porque proporcionan una tensión de 5V con la polaridad adecuada.
Con un modelo A o B original, para evitar problemas con los dispositivos USB (especialmente cuando se usan interfaces de red WiFi o Ethernet, o discos duros portátiles) es necesario utilizar un hub USB alimentado externamente.
Es más, muchos de los hubs USB disponibles en el mercado (especialmente los más baratos) permiten alimentar la Raspberry Pi directamente desde el puerto USB al que se conecta (upstream port), dejando desconectado el puerto de alimentación. Es preciso aclarar que esta característica conocida como retro-alimentación (back powering) hace que la alimentación no pase por el circuito de protección contra sobretensiones. Por tanto es muy importante que el hub empleado tenga protección contra sobre-corriente con un límite no superior a 2.5A. Afortunadamente casi todos los circuitos integrados de los hub USB incorporan el mecanismo de detección de sobre-corriente en el propio chip, por lo que es bastante probable que el hub implemente dicha protección.
Ha habido una amplia polémica en los foros acerca de qué formas de alimentación son las ideales. Se han propuesto otras alternativas, como la de utilizar el conector de GPIO para alimentar el circuito conectando directamente una fuente a los pines +Vcc y GND. Pero nuevamente se salta el fusible de protección, por lo que debemos asegurar que se implementan las debidas protecciones contra sobre-corriente.
Si investigas un poco este tema verás que hay una amplia variedad de comentarios que parecen prevenir contra el back powering por saltarse el fusible de protección. Sin embargo ten presente que lo que se pretende proteger es una Raspberry Pi de menos de 30€. En el caso de la Raspberry Pi Zero no llega a 5€. Si el hub no implementa las protecciones necesarias es verdad que se pondría en riesgo la Raspberry Pi, pero también se pondría en riesgo cualquier otro dispositivo que se conecte en los puertos downstream. En particular se pondría en riesgo los discos duros, las cámaras, etc. La mayoría de ellos tienen un coste comparable o superior a la Raspberry Pi y nadie cuestiona que se conecten al hub. A fin de cuentas está para eso.
Si tu hub alimentado no permite back powering la Raspberry Pi no se encenderá al conectarla al hub. En ese caso es todavía mejor, es lo correcto según la especificación de USB. Simplemente hay que conectar un cable de uno de los puertos del hub al puerto microUSB de alimentación. Ocupamos un puerto más pero estaremos seguros de que el circuito está protegido contra sobrecorrientes.
Los modelos A+, B+, 2B y 3B ya tienen un hub USB incorporado y el fusible de protección tiene una corriente nominal sensiblemente superior (2A), por lo que se suele alimentar con un alimentador microUSB de 2A normal, como los que se usan para cargar los teléfonos modernos. En el caso del modelo 3B es necesario disponer de un alimentador de 2.5A.
El circuito de alimentación de la Raspberry Pi no es muy tolerante a tensiones de alimentación por debajo de la nominal, pero todos los modelos a partir del B+ incorporan un mecanismo de detección de tensión de alimentación demasiado baja o de sobrecalentamiento.
Cuando la tensión de alimentación cae por debajo de 4.65V se apaga el LED de alimentación y se muestra un pequeño cuadradito de colores en la esquina superior derecha de la pantalla.
Cuando la temperatura sube por encima de 85ºC se muestra un pequeño cuadradito rojo en la esquina superior derecha de la pantalla.
Hemos detectado en múltiples ocasiones la condición de under-voltage al emplear alimentadores de muy bajo precio en los modelos 2B y 3B, en los que el consumo es significativamente superior a los basados en BCM2835. También hemos detectado la condición de under-voltage al usar cables microUSB demasiado largos o de baja calidad, y al conectar periféricos USB junto a un conversor HDMI-VGA.
Por este motivo en el kit del alumno empleamos fuentes de alimentación oficiales diseñadas por la Raspberry Pi Foundation. Se trata de diseños de alta eficiencia ligeramente sobredimensionados. Generan una tensión de alimentación de 5.1V que está dentro de los límites tolerados y compensa la posible caída de tensión cuando aumenta la carga del sistema (p.ej. en el arranque).
La fuente de alimentación de la Raspberry Pi
La alimentación externa de la Raspberry Pi se utiliza para generar las diferentes tensiones de alimentación que requieren. La fuente de alimentación de la Raspberry Pi genera tensiones de 5V, 3.3V, 2.5V y 1.8V que se necesitan en varias partes del PCB.
Esta parte del circuito de la Raspberry Pi es la que ha experimentado una evolución más significativa. Una amplia discusión sobre las diferencias puede consultarse en el blog de Adafruit.
Los modelos iniciales empleaban reguladores lineales mientras que los modelos B+ y posteriores emplean fuentes conmutadas mucho más eficientes. La diferencia en consumo puede ser notable.
Además es frecuente leer en los foros que los modelos originales se resetean al desconectar dispositivos USB. Con los modelos A+ y B+ se añade un circuito protector para la alimentación especialmente diseñado para permitir las conexiones y desconexiones en caliente. En cambio, a partir de la revisión 2 del modelo original ya no se incluye limitación de corriente de alimentación.