3006 RPi5 UPS Scap PD 5V5A：修订间差异

可视化wikitext

2025年1月3日 (五) 16:42的版本

关键词

树莓派5、Raspberry Pi、超级电容、UPS、PD握手、5V5A、边充边放、I2C检测电流电压、长续航、平衡、性能、22F、100F、GPIO检测

一、简介

超级电容UPS

二、硬件资源

三、使用说明

3.1 版本说明

超级电容UPS按电容容量大小分100F版和22F版，电容最高输出电压都是5.4V（2.7V*2）。

超级电容UPS有三种输出方式：分别为USB-A输出、USB-C输出，以及镀金顶针输出。分两个版本：顶针版（USB-A输出、USB-C输出、镀金顶针输出）和USB版（USB-A输出、USB-C输出）。

注意1：超级电容因为能量大且内阻小，在有电的时候禁止正负极短接。两个超级电容的连接方式是串联，因此也禁止两个超级电容的电路的两端正负极短接。对于因超级电容两极短接导致的任何风险我们概不承担，请小心使用。因超级电容两极短接导致的器件损坏不在保修范围内。

注意2：PCB板上方有放电按钮（丝印：DISCHARGE），在使用完毕后或者需要运输之前，请按此键为超级电容进行放电。

3.2 输入输出

1. 外部电源使用5V输入，输入口为PCB板左侧的USB-C输入口（丝印：INPUT）。电源输入后分两路：一路通过升压到12V后PD握手，然后降压到5.2V通过USB-A口、USB-C输出口（背部丝印：OUTPUT）、镀金顶针（限顶针版）输出；另一路给超级电容充电，为了安全起见，限制充电到5.2V后停止充电。这两路之间有隔离电路，因此不会同时进行输出。在有外部输入的情况下，默认通过第一路，即外部电源进行输出。

2. 超级电容充电时长数据：

电容容量	电容电压
电容容量	0V->5.2V	2.4V->5.2V
22F	2min55s	1min18s
100F	15min	4min36s

3. PD握手协议。采用外部电源或者超级电容给树莓派5供电时，即使输入的电压和电流符合5V5A的要求，树莓派系统或者Ubuntu系统也会提示此电源不支持5V5A，如图所示（以树莓派系统为例）：

我们可以在树莓派5的USB-C输入口上插一个USB PD Dongle，或者使用一个USB C-C连接器连接超级电容UPS的USB-C输出口（支持5V5A PD协议，可于树莓派5正常协商）与树莓派5的USB-C输入口，即可解决该问题。

3.3 UPS功能

1. 外部电源断电后自动切换UPS（超级电容），可实现无缝衔接。超级电容UPS在各个截止关闭电压下，实测的可维持时间列表如下：

（注：三种模式，即长续航模式、平衡模式、性能模式，是通过PCB上的电阻来调节的，具体使用哪种模式，是在出厂时就设定好的。）

100F版本，充电至5.16V开始放电：

输出电压电流	可维持时间
输出电压电流	长续航模式(1.6V关闭)	平衡模式(2V关闭)	性能模式(2.4V关闭)
5V5A	11s	11s	11s
5V4A	17s	17s	17s
5V3A	26.5s	26.5s	26s
5V2A	47.5s	47s	44s
5V1A	1min41s	1min36s	1min28s
5V0.5A	3min31s	3min19s	3min01s

22F版本，充电至5.2V开始放电：

输出电压电流	可维持时间
输出电压电流	长续航模式(1.6V关闭)	平衡模式(2V关闭)	性能模式(2.4V关闭)
5V5A	3s	3s	3s
5V4A	4s	4s	4s
5V3A	6s	6s	6s
5V2A	11s	11s	10s
5V1A	26s	24s	23s
5V0.5A	55s	51s	47s

2. 掉电后重新上电。树莓派5在掉电后，如果完全断电，那在下次来电时，系统将会自动启动。因此如果掉电后，使用超级电容供电至电容内的电量完全放完，那在外部电源来电后，树莓派5是可以自动启动的。但是如果电容内还有电，只是处于截止关闭状态，则树莓派5会认为此时只是处于待机状态而不是断电状态，所以并不会自动启动系统。

为了解决这个问题，我们设计了断电自启电路，在超级电容处于截止关闭状态下，如果此时外部输入电源恢复正常输入，该电路会通过USB-C输出口旁边的顶针，给树莓派5一个开机信号，使系统自动重启。

3.4 状态检测

1. I2C充放电检测。超级电容UPS可以通过I2C电路，读取电压和电流的数值，检测超级电容的状态。包括：电源的状态是就绪还是掉电、超级电容的充放电状态、超级电容剩余多少电量，等等。

2. GPIO检测状态。可以通过放电按钮右侧的镀金顶针，通过GPIO引脚，检测超级电容UPS的状态是就绪还是掉电。

四、查看电源实时参数（树莓派系统）

此操作基于树莓派系统版本为：2024-11-19-raspios-bookworm-arm64.img.xz

树莓派系统下载地址：

https://www.raspberrypi.com/software/operating-systems/#raspberry-pi-os-64-bit

4.1 打开I2C接口

本UPS是通过I2C接口查看电源实时参数，需要在树莓派系统下打开I2C接口：

左上角树莓派标志—Preferences—Raspberry Pi Configuration—Interfaces

将I2C打开，如图所示：

这样就完成了相关配置。

4.2 查看电源实时参数

打开树莓派终端，下载查看电源实时参数软件：

wget -O INA219.py http://www.mcuzone.com/wiki/3006_UPS_Scap_PD/INA219.py.zip

随后运行该软件，即可看到电源实时参数：

python INA219.py

这里演示了超级电容UPS在充满电的情况下（输出电压5.2V）开始放电，放电到电容电压3V以下重新开始充电，直至充满（5.2V）为止。

五、查看电源实时参数（Ubuntu系统）

此操作基于Ubuntu系统版本为：ubuntu-24.10-preinstalled-desktop-arm64+raspi.img.xz

Ubuntu系统下载地址：

https://ubuntu.com/download/raspberry-pi

5.1 打开I2C接口

本UPS是通过I2C接口查看电源实时参数，需要确认Ubuntu系统是否打开了I2C接口：

sudo nano /boot/firmware/config.txt

查看红框处的i2c_arm是否设置了on，如果没有，请按下图进行设置：

5.2 查看电源实时参数

打开Ubuntu系统终端，首先安装smbus支持：

sudo apt-get install python3-smbus

然后下载查看电源实时参数软件：

wget -O INA219.py http://www.mcuzone.com/wiki/3006_UPS_Scap_PD/INA219.py.zip

随后运行该软件，即可看到电源实时参数：

python3 INA219.py

这里演示了超级电容UPS在充满电的情况下（输出电压5.2V）开始放电，放电到电容电压3V以下重新开始充电，直至充满（5.2V）为止。

联系我们

QQ：8204136

邮件：mcuzone@vip.qq.com

电话：13957118045

如本页面有任何疏漏、错误或者侵权，请通过上述途径联系我们，谢谢！

@@ 第41行： / 第41行： @@
 http://www.mcuzone.com/wiki/3003_21700_5V5A_PD/3003_21700_5V5A_PD_16.jpg
-我们可以在树莓派5的USB-C输入口上插一个[[3005 USB A-C PD Adapter and PD Dongle#三、PD Dongle|USB PD Dongle]]，或者使用一个USB C-C连接器，连接超级电容UPS的USB-C输出口（支持5V5A PD协议，可于树莓派5正常协商），与树莓派5的USB-C输入口，即可解决该问题。
+我们可以在树莓派5的USB-C输入口上插一个[[3005 USB A-C PD Adapter and PD Dongle#三、PD Dongle|USB PD Dongle]]，或者使用一个USB C-C连接器连接超级电容UPS的USB-C输出口（支持5V5A PD协议，可于树莓派5正常协商）与树莓派5的USB-C输入口，即可解决该问题。
 === 3.3 UPS功能 ===
-. 外部电源断电自动切换UPS（超级电容），可实现无缝衔接。超级电容UPS在各个截止关闭电压下，实测的可维持时间列表如下：
+. 外部电源断电后自动切换UPS（超级电容），可实现无缝衔接。超级电容UPS在各个截止关闭电压下，实测的可维持时间列表如下：
 '''''（注：三种模式，即长续航模式、平衡模式、性能模式，是通过PCB上的电阻来调节的，具体使用哪种模式，是在出厂时就设定好的。）'''''
@@ 第126行： / 第126行： @@
 |47s
 |}
-. 掉电后重新上电。树莓派5在掉电后，如果完全断电，那在下次来电时，系统将会自动启动。因此如果掉电后，使用超级电容供电至电容内的电量完全放完，那在外部电源来电后，树莓派5是可以自动启动的。但是如果此时电容内还有电，只是处于截止关闭状态，则树莓派5会认为此时只是处于待机状态而不是断电状态，所以并不会自动启动系统。
+. 掉电后重新上电。树莓派5在掉电后，如果完全断电，那在下次来电时，系统将会自动启动。因此如果掉电后，使用超级电容供电至电容内的电量完全放完，那在外部电源来电后，树莓派5是可以自动启动的。但是如果电容内还有电，只是处于截止关闭状态，则树莓派5会认为此时只是处于待机状态而不是断电状态，所以并不会自动启动系统。
 为了解决这个问题，我们设计了断电自启电路，在超级电容处于截止关闭状态下，如果此时外部输入电源恢复正常输入，该电路会通过USB-C输出口旁边的顶针，给树莓派5一个开机信号，使系统自动重启。
 === 3.4 状态检测 ===
-. I2C充放电检测。超级电容UPS可以通过I2C电路，读电压和电流，检测超级电容的状态。包括：电源的状态是就绪还是掉电、超级电容的充放电状态、超级电容剩余多少电量，等等。
+. I2C充放电检测。超级电容UPS可以通过I2C电路，读取电压和电流的数值，检测超级电容的状态。包括：电源的状态是就绪还是掉电、超级电容的充放电状态、超级电容剩余多少电量，等等。
 . GPIO检测状态。可以通过放电按钮右侧的镀金顶针，通过GPIO引脚，检测超级电容UPS的状态是就绪还是掉电。
@@ 第178行： / 第178行： @@
 <code>sudo nano /boot/firmware/config.txt</code>
-查看红框处的i2c_arm是否设置了on，如果没有，请设置：
+查看红框处的i2c_arm是否设置了on，如果没有，请按下图进行设置：
 http://www.mcuzone.com/wiki/3003_21700_5V5A_PD/3003_21700_5V5A_PD_09.jpg