3003 21700 5V5A PD树莓派5电源
关键词
树莓派5、Raspberry Pi、21700、5V5A、交互串口、串口命令、边充边放、实时检测
一、简介
此UPS电源模块特别针对树莓派5进行设计，输出通过USB-C PD口和树莓派5进行5V5A PD协商，树莓派系统自动识别5V5A。
输入（充电）采用USB-C接口进行充电，仅支持5V PD；输出端具备三种接口，分别为镀金顶针，USB-A和USB-C，三个接口可同时使用，共享5V5A；其中顶针版可以节约线缆空间，方便随身携带；USB-C为PD输出接口支持和树莓派5PD协商。标配两节（并联）21700锂电池，两节容量可达9600mAh。
模块具有电池充电的电流电压监测功能，电池放电的电流电压监测功能以及5V放电电流电压监测功能（通过l2C顶针读取）。
线路板采用四层板设计，可提升板子的供电能力和散热效率，PCB板通过UL和ROHS认证，防火等级为94V-0。
二、硬件资源
2.1 产品特点
1. 输出：
- 具有三种输出接口，分别为USB-A和USB-C以及镀金顶针，总电流5V5A，短时6A；
- USB-C接口支持5V5A PD协议，可于树莓派5正常协商，不弹窗，足5V5A；
- USB-A接口和镀金顶针输出不带PD协议，树莓派5会提示非5V5A电源，可通过加软件代码识别5V5A；
- 具备输出激活按键，电池进入欠压保护后需要预充一段时间（5-30分钟，视负载轻重而变化）才能重新打开输出，如果急用可通过该按键提前打开输出（基本预充3-5分钟左右即可通过按键打开输出）；
- 具备5V输出过流保护、过热保护；
- 具备大电流电源总开关，关闭后无漏电，可长时间存放；
2. 输入：
- 采用USB-C接口进行充电，充电电流2.8A，支持PD充电头；
3. 电池：
- 2节21700电池共10000mAH，额定容量9600mAH，树莓派5循环播放视频续航测试，约8小时；
- 具备电池充电电压电流监测、电池放电电压电流监测、5V放电电压电流监测（通过I2C顶针读取），用户可据此判断负载和续航情况；
- 具备电池欠压保护，电池电压降至约2.7V时将关闭输出；
- 具备电池过充保护、过流保护；
4. LED：
- 四个LED电量指示功能，通过按键手动激活；
- 一个LED输出指示灯；
- 两个LED充电指示灯，充电时红灯亮，充满后红灯灭，绿灯亮；
5. 其他：
- 尺寸：84*56mm，四层板设计；
- 可选2.54mm间距2Pin风扇端子；
- 可选铝合金底座，优化重载散热。
2.2 产品图解
2.3 硬件连接
2.3.1 通过顶针连接
适用于顶针版连接。
将电源顶针和I2C顶针，和树莓派5排针后面的触点对准，然后将树莓派5用螺丝拧在电源模块的固定铜柱上，如下图所示：
通过顶针给树莓派5供电后，USB口还可以接线给其它设备供电，如下图即为同时给树莓派Zero供电：
2.3.2 通过USB Type-C线连接
适用于非顶针版，或者顶针与板子不适配时的连接。
USB Type-C线提供电源，连接如下图所示：
2.4 电池装配
本产品使用两节21700动力锂电池并联提供电源，容量10000mAH（MAX），可提供长时间续航，可靠放电能力达10A以上，确保5V5A足功率输出。实测树莓派5循环播放视频续航测试，约8小时。
装配电池时请注意下列事项：
1. 由于21700的电池容量比较大，为了缩短充电时间，大电流充电阶段电流高达2.8A，建议采用5V2.8A以上的适配器充电。如果适配器达不到2.8A的输出能力，可能会导致充电时充电头保护（充不进）甚至损坏；
2. 21700电池能量巨大，请千万看清楚方向再放入电池座。一旦插反很可能会冒烟起火甚至爆炸，为了大家安全着想，请仔细核对，非必要请勿插拔！
电池极性说明：
电池安装说明：
注意：插拔电池的时候请一定注意正负极方向，核对线路板上丝印。对于因电池接反导致的任何风险我们概不承担，请小心使用。因电池接反导致的器件损坏不在保修范围内。因用户自备的电源适配器充电，导致电池炸了或器件损坏，概不保修，请用优质正品电源，或从我司采购。
2.5 充电方式
将充电器接入如图所示的USB Type-C接口进行充电：
三、查看电源实时参数（树莓派OS）
此操作基于树莓派OS版本为：2024-10-22-raspios-bookworm-armhf.img.xz
树莓派OS下载地址：
https://www.raspberrypi.com/software/operating-systems/#raspberry-pi-os-64-bit
3.1 准备工作
本模块是通过I2C接口查看电源实时参数，需要在树莓派OS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。
3.2 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/3003_21700_5V5A_PD/INA219.py.zip
随后运行该软件，即可看到电源实时参数：
python INA219.py
Charge：实时充电参数；
Discharge：实时放电参数；
5V output：5V输出实时参数；
Time：运行时间。
四、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
4.1 准备工作
本模块是通过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，请设置：
4.2 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/3003_21700_5V5A_PD/INA219.py.zip
随后运行该软件，即可看到电源实时参数：
python3 INA219.py
Charge：实时充电参数；
Discharge：实时放电参数；
5V output：5V输出实时参数；
Time：运行时间。
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