Usuários de vários aparelhos eletrônicos interessantes (alguns anos atrás, e eu era assim) geralmente não pensam realmente nos cabos Micro-USB usados para alimentar seus sistemas. Decidi fazer algumas medições para descobrir como o uso de diferentes cabos afeta os parâmetros de potência. E deve ser dito que embora cada vez mais dispositivos sejam equipados com conectores USB Tipo C, cujos cabos são geralmente de melhor qualidade do que os cabos Micro USB, os conectores Micro USB ainda são usados na grande maioria dos dispositivos. Isso se aplica não apenas ao Raspberry Pi, mas também a outros dispositivos semelhantes alimentados por cabos Micro-USB (por exemplo, esses são telefones celulares carregados por Micro-USB).
Compartilharei imediatamente minha principal conclusão, que para fornecer energia a vários dispositivos eletrônicos e carregar telefones, é melhor usar cabos USB com condutores, cuja espessura é no mínimo AWG20.
Teoria
A teoria por trás da minha pesquisa é bastante simples, mas é algo que os usuários novatos do Raspberry Pi e as pessoas “normais” geralmente não pensam. O fato é que cada condutor de eletricidade é caracterizado por uma determinada resistência (ou seja, pode ser imaginado como um resistor). De acordo com a lei de Ohm, a tensão depende da resistência do condutor e da força da corrente. Como resultado, para cabos de sinal que não transportam corrente (significativa), a resistência dos fios não desempenha um papel especial. Mas se falamos sobre cabos de força e sobre uma intensidade de corrente de várias centenas de miliamperes (ou vários amperes), a resistência dos condutores começa a desempenhar um papel notável. Mesmo se for pequeno, uma queda de tensão perceptível ocorrerá quando uma alta corrente flui através do condutor.E a queda de tensão nos cabos de alimentação é simplesmente uma perda de tensão que não chegará ao local onde é necessária. Se a fonte de alimentação, por exemplo, der 5,0V, e por causa do cabo a tensão cair 0,3V, então o aparelho receberá apenas 4,7V.
A resistência dos condutores depende do material de que são feitos, da área da seção transversal (espessura) e do comprimento. A resistência aumenta com o aumento do comprimento do condutor e diminui com o aumento da espessura. Para reduzir a "queda" de tensão - você precisa reduzir a resistência do cabo, para o qual você deve usar um cabo mais grosso do que antes, ou um cabo mais curto, ou um cabo que combine os dois. As descrições da maioria dos cabos Micro-USB não contêm informações sobre a espessura dos fios usados neles. Normalmente eles usam, para todas as linhas, condutores bastante finos. Mas se estamos falando de cabos de melhor qualidade, então suas descrições geralmente contêm informações sobre isso (e para as linhas de alimentação nesses cabos, geralmente são usados fios que correspondem a AWG20).
Dispositivo de carregamento
Os carregadores de telefone são freqüentemente usados como fontes de alimentação para o Raspberry Pi e outros aparelhos semelhantes. Existem muitos tipos de carregadores. Eu escolhi quatro deles - apenas porque eles estavam em mãos, e verifiquei como sua tensão de saída depende da corrente consumida pelos dispositivos conectados a eles. Estamos falando dos seguintes carregadores: Baseus FC67E (carregador excelente), um carregador que veio com algum tablet Lenovo, um par de carregadores sem nome que foram anexados a alguns outros dispositivos. Pelo que eu sei, em algum lugar eu tinha carregadores 1.5A e 2A, mas não consegui encontrá-los.
Curiosamente, descobri que todos esses carregadores se comportam de forma bastante consistente em toda a faixa de amperagem que suportam (honestamente, não esperava que tivessem um desempenho tão bom).
Metodologia de teste
Usei uma carga eletrônica TENMA 72-13200 conectada diretamente no conector USB (macho) do cabo conectado à fonte de alimentação. Alguma queda de tensão ocorre nos terminais da carga eletrônica, e seria melhor conectar o multímetro diretamente ao ponto de teste, mas como os cabos de teste são bastante massivos, decidi não prestar atenção a este fato desta vez (na verdade, esqueci, verificando os dois primeiros carregadores, e então simplesmente não queria fazer as mesmas medições novamente). E, além disso, essa queda de tensão não desempenha um papel especial, pois aqui estou tentando apenas ver o quadro geral.
Resultados do teste do carregador
▍Baseus FC67E (5V / 3A, 9V / 2,66A, 12V / 2A)
| Força atual | Voltagem |
| 0,0A (circuito aberto) | 5.057V |
| 0.1A | 5.056V |
| 0,5A | 5.056V |
| 1.0A | 5.055V |
| 1.5A | 5.054V |
| 2.0A | 5.052V |
| 3.0A | 5,048 |
| 3,4 | 5,056 |
| 3,5 | 0 () |
▍Lenovo 5/1
| 0,0 ( ) | 4,986 |
| 0,1 | 5,073 |
| 0,5 | 5,061 |
| 1,0 | 5,068 |
| 1,5 | 5,025 |
| 1,7 | 5,008 |
| 1,8 | 0 () |
▍ no-name №1 5/1
| 0,0 ( ) | 4,870 |
| 0,1 | 4,929 |
| 0,5 | 4,992 |
| 1,0 | 5,069 ( 5,06 5,08) |
| 1,1 | 0 () |
▍ no-name №2 5/1
| 0,0 ( ) | 5,075 |
| 0,1 | 4,960 |
| 0,5 | 5,073 |
| 1,0 | 5,178 |
| 1,2 | 5,240 |
| 1,3 | 4,335 |
| 1,4 | 0 () |
▍
Não esperava que dois carregadores sem nome funcionassem bem, sem queda de tensão, em toda a faixa de corrente declarada. Além disso, deve-se notar que o carregador Lenovo foi capaz de ir além dos valores nominais (talvez não por muito tempo, já que testei os carregadores apenas por 10-20 segundos). Como resultado, posso concluir que os carregadores que testei são bastante estáveis (embora eu só tenha realizado testes estáticos, não testei as características dinâmicas das fontes de alimentação).
Cabos
Encontrei alguns cabos na minha caixa de fios e peguei outro - o que costumo usar.
Para testar os cabos, usei minha fonte de alimentação favorita, a Envox BB3. O dispositivo TENMA 72-13200 foi usado como uma carga eletrônica, mas desta vez eu também conectei um multímetro (Brymen BM869S) ao ponto de teste para obter resultados de medição precisos. A saída BB3 está conectada ao conector USB-A (fêmea). O TENMA e o multímetro são conectados ao conector Micro-USB (fêmea) e o cabo em teste conecta esses conectores durante o teste.
Testei 4 cabos:
- Um cabo curto comum (25 cm), que, se não estou confundindo nada, vinha com algum tipo de power bank.
- Um cabo comum de 90 cm de comprimento, equipado com algum tipo de placa para desenvolvimento e depuração de software.
- Um cabo normal de 200 cm que comprei anos atrás para fornecer energia ao Raspberry Pi 1.
- Cabo Tronsmart com 180 cm de comprimento (com linhas de força feitas de fios 20AWG). Anker tem cabos semelhantes.
Neste teste, eu poderia incluir mais um cabo - aquele que vem com smartphones (especialmente aqueles que suportam carregamento rápido). Eu tenho esse cabo (com um conector Micro-USB), mas ele foi usado em outro lugar durante o teste, então não o testei. É verdade que, se você verificar, deve mostrar bons resultados, já que agora ele é usado para alimentar um Raspberry Pi e um aviso de queda de tensão não é exibido.
Resultados do teste do cabo micro USB
▍ Cabo comum de 25 cm de comprimento
| Corrente do cabo | Tensão de entrada | Voltagem de saída |
| 0.1A | 5.0V | 4,962V |
| 0,5A | 5.0V | 4,821V |
| 1.0A | 5.0V | 4,638V |
| 2.0A | 5.0V | 4.272 V |
| 3.0A | 5.0V | 3,903 V |
▍ Cabo normal de 90 cm
| Corrente do cabo | Tensão de entrada | Voltagem de saída |
| 0.1A | 5.0V | 4,936V |
| 0,5A | 5.0V | 4,672V |
| 1.0A | 5.0V | 4.341V |
| 2.0A | 5.0V | 3,672 V |
| 3.0A | 5.0V | 2,978 V |
▍ Cabo comum com 200 cm de comprimento
| Corrente do cabo | Tensão de entrada | Voltagem de saída |
| 0.1A | 5.0V | 4,892V |
| 0,5A | 5.0V | 4,454V |
| 1.0A | 5.0V | 3,908 V |
| 2.0A | 5.0V | 2,809V |
| 3.0A | 5.0V | 1.665V |
▍ Cabo Tronsmart com 180 cm de comprimento (com linhas de energia 20AWG)
| Corrente do cabo | Tensão de entrada | Voltagem de saída |
| 0.1A | 5.0V | 4,963V |
| 0,5A | 5.0V | 4,803 V |
| 1.0A | 5.0V | 4.604V |
| 2.0A | 5.0V | 4,209V |
| 3.0A | 5.0V | 3,811 V |
Nesse caso, se você aumentar a tensão de entrada para 5,2 V (como é feito na fonte de alimentação oficial do Raspberry Pi), você pode obter 4,37 V a 1,2 A e 4,61 V a 1,5 A. Como resultado, este cabo é muito adequado para fornecer energia ao Raspberry Pi 3/4 quando um cabo mais longo é necessário.
Resultados
Descobriu-se que os carregadores para telefones, mesmo os sem nome, são bastante estáveis em toda a gama de potência atual que suportam (esta conclusão, no entanto, fiz com base em testes de apenas quatro carregadores). Mas os cabos USB, quando você considera a queda de tensão que eles causam, têm um grande impacto na transferência de energia de sua fonte para vários dispositivos. Os primeiros três cabos são cabos baratos comuns que não devem ser usados para alimentar dispositivos que consomem muita energia. Os cabos que vêm com smartphones geralmente são bons o suficiente, portanto, podem ser usados para alimentar o mesmo Raspberry Pi. Faz sentido usar outra coisa se forem necessários cabos mais longos ou se houver cabos de qualidade superior disponíveis.
Encontrar um bom cabo Micro USB é complicado, pois a maioria dos fabricantes não especifica a espessura das linhas de força usadas nas especificações do cabo. Se você escolher um cabo e puder ser orientado pela espessura dos fios usados nele, escolha aquele que usa fios com espessura de pelo menos AWG20 ou mais (então o número na marcação do tipo AWGxx será menor).
Como resultado, dado que o Raspberry Pi (sem periféricos) em plena carga consome até 1A (3 / 3B / 3B +) ou até 1,5A (Raspberry Pi 4), na aparência de um ícone de raio (ou em a emissão de uma notificação dmesg sobre queda de tensão) provavelmente não é causada pela fonte de alimentação, mas pelo cabo.
Você teve problemas para encontrar fontes de alimentação e cabos para o seu Raspberry Pi?
