Los usuarios de varios dispositivos electrónicos interesantes (hace un par de años, y yo era así) generalmente no piensan realmente en los cables Micro-USB que se usan para alimentar sus sistemas. Decidí tomar algunas medidas para averiguar cómo afecta el uso de diferentes cables a los parámetros de potencia. Y hay que decir que aunque cada vez más dispositivos están equipados con conectores USB Tipo-C, cables para los que suelen ser de mejor calidad que los cables Micro-USB, los conectores Micro-USB se siguen utilizando en la gran mayoría de dispositivos. Esto se aplica no solo a la Raspberry Pi, sino también a otros dispositivos similares alimentados por cables Micro-USB (por ejemplo, estos son teléfonos móviles cargados a través de Micro-USB).
Inmediatamente compartiré mi conclusión principal, que es que para suministrar energía a varios dispositivos electrónicos y cargar teléfonos, es mejor usar cables USB con conductores, cuyo grosor sea al menos AWG20.
Teoría
La teoría detrás de mi investigación es bastante simple, pero es algo en lo que los usuarios novatos de Raspberry Pi y la gente "normal" generalmente no piensan. El hecho es que cada conductor de electricidad se caracteriza por una determinada resistencia (es decir, se puede imaginar como una resistencia). Según la ley de Ohm, el voltaje depende de la resistencia del conductor y de la fuerza de la corriente. Como resultado, para los cables de señal que no transportan corriente (significativa), la resistencia de los cables no juega un papel especial. Pero si hablamos de cables de alimentación y de una intensidad de corriente de varios cientos de miliamperios (o varios amperios), la resistencia de los conductores comienza a jugar un papel notable. Incluso si es pequeño, se producirá una caída de voltaje notable cuando fluya una corriente alta a través del conductor.Y la caída de voltaje en los cables de alimentación es simplemente una pérdida de voltaje que no llegará al lugar donde se necesita. Si la fuente de alimentación, por ejemplo, emite 5,0 V, y debido al cable, el voltaje cae 0,3 V, entonces el dispositivo recibirá solo 4,7 V.
La resistencia de los conductores depende del material del que están hechos, de su área de sección transversal (espesor) y de su longitud. La resistencia aumenta al aumentar la longitud del conductor y disminuye al aumentar el espesor. Para reducir la "caída" de voltaje, debe reducir la resistencia del cable, para lo cual debe usar un cable más grueso que antes, o un cable más corto, o un cable que combine ambos. Las descripciones de la mayoría de los cables Micro-USB no contienen información sobre el grosor de los cables utilizados en ellos. Suelen utilizar, para todas las líneas, conductores bastante delgados. Pero si hablamos de cables de mejor calidad, entonces sus descripciones suelen contener información al respecto (y para las líneas eléctricas de estos cables se suelen utilizar cables que corresponden a AWG20).
Dispositivo de carga
Los cargadores de teléfono se utilizan a menudo como fuentes de alimentación para Raspberry Pi y otros artilugios similares. Hay muchos tipos de cargadores. Elegí cuatro de ellos, solo porque estaban a mano, y verifiqué cómo su voltaje de salida depende de la corriente consumida por los dispositivos conectados a ellos. Estamos hablando de los siguientes cargadores: Baseus FC67E (cargador excelente), un cargador que venía con alguna tableta Lenovo, un par de cargadores sin nombre que estaban conectados a algunos otros dispositivos. Hasta donde yo sé, en algún lugar tenía cargadores de 1.5A y 2A, pero no pude encontrarlos.
Curiosamente, descubrí que todos estos cargadores se comportan de manera bastante consistente en todo el rango de amperaje que admiten (honestamente, no esperaba que funcionaran tan bien).
Metodología de prueba
Utilicé una carga electrónica TENMA 72-13200 conectada directamente al conector USB (macho) del cable conectado a la fuente de alimentación. Se produce una caída de voltaje en los terminales de la carga electrónica, y sería mejor conectar el multímetro directamente al punto de prueba, pero como los cables de prueba son bastante masivos, decidí no prestar atención a este hecho esta vez (en realidad lo olvidé, revisé los dos primeros cargadores, y luego simplemente no quería tomar las mismas medidas nuevamente). Y, además, esta caída de voltaje no juega un papel especial, ya que aquí estoy tratando solo de ver el panorama general.
Resultados de la prueba del cargador
▍Baseus FC67E (5V / 3A, 9V / 2.66A, 12V / 2A)
| Fuerza actual | Voltaje |
| 0.0A (circuito abierto) | 5.057V |
| 0,1 A | 5.056V |
| 0,5 A | 5.056V |
| 1.0A | 5.055V |
| 1,5 A | 5.054V |
| 2.0A | 5,052 V |
| 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 () |
▍
No esperaba que dos cargadores sin nombre funcionaran bien, sin una caída de voltaje, en todo el rango de corriente declarado. Además, cabe señalar que el cargador de Lenovo pudo ir más allá de los valores nominales (quizás no por mucho tiempo, ya que solo probé los cargadores durante 10-20 segundos). Como resultado, puedo concluir que los cargadores que probé son bastante estables (aunque solo realicé pruebas estáticas, no probé las características dinámicas de las fuentes de alimentación).
Cables
Encontré algunos cables en mi caja de cables y tomé otro, el que suelo usar.
Para probar los cables, utilicé mi fuente de alimentación favorita, la Envox BB3. El dispositivo TENMA 72-13200 se usó como carga electrónica, pero esta vez también conecté un multímetro (Brymen BM869S) al punto de prueba para obtener resultados de medición precisos. La salida BB3 está conectada al conector USB-A (hembra). El TENMA y el multímetro están conectados al conector Micro-USB (hembra), y el cable bajo prueba conecta estos conectores durante la prueba.
Probé 4 cables:
- Un cable corto ordinario (25 cm), que, si no confundo en nada, venía con una especie de power bank.
- Un cable ordinario de 90 cm de largo, que estaba equipado con algún tipo de placa para el desarrollo y la depuración de software.
- Un cable normal de 200 cm que compré hace años para suministrar energía a la Raspberry Pi 1.
- Cable Tronsmart de 180 cm de largo (con líneas eléctricas hechas de hilos 20AWG). Anker tiene cables similares.
En esta prueba, podría incluir un cable más, el que viene con los teléfonos inteligentes (especialmente aquellos que admiten carga rápida). Tengo un cable de este tipo (con un conector Micro-USB), pero se usó en otro lugar durante la prueba, por lo que no lo probé. Es cierto, si lo marca, debería mostrar buenos resultados, ya que ahora se usa para alimentar una Raspberry Pi y no se muestra una advertencia de caída de voltaje.
Resultados de la prueba del cable micro-USB
▍ Cable ordinario de 25 cm de largo
| Corriente de cable | Voltaje de entrada | Tensión de salida |
| 0,1 A | 5,0 V | 4.962V |
| 0,5 A | 5,0 V | 4.821V |
| 1.0A | 5,0 V | 4.638V |
| 2.0A | 5,0 V | 4.272V |
| 3.0A | 5,0 V | 3.903V |
▍Cable normal de 90 cm
| Corriente de cable | Voltaje de entrada | Tensión de salida |
| 0,1 A | 5,0 V | 4.936V |
| 0,5 A | 5,0 V | 4.672V |
| 1.0A | 5,0 V | 4.341V |
| 2.0A | 5,0 V | 3,672 V |
| 3.0A | 5,0 V | 2.978V |
▍ Cable ordinario de 200 cm de largo
| Corriente de cable | Voltaje de entrada | Tensión de salida |
| 0,1 A | 5,0 V | 4.892V |
| 0,5 A | 5,0 V | 4.454V |
| 1.0A | 5,0 V | 3.908V |
| 2.0A | 5,0 V | 2.809V |
| 3.0A | 5,0 V | 1,665 V |
▍ Cable Tronsmart de 180 cm de largo (con líneas eléctricas de 20 AWG)
| Corriente de cable | Voltaje de entrada | Tensión de salida |
| 0,1 A | 5,0 V | 4.963V |
| 0,5 A | 5,0 V | 4.803V |
| 1.0A | 5,0 V | 4.604V |
| 2.0A | 5,0 V | 4.209V |
| 3.0A | 5,0 V | 3.811V |
En este caso, si aumenta el voltaje de entrada a 5,2 V (como se hace en la fuente de alimentación oficial de la Raspberry Pi), puede obtener 4,37 V a 1,2 A y 4,61 V a 1,5 A. Como resultado, este cable es muy adecuado para suministrar energía a la Raspberry Pi 3/4 cuando se necesita un cable más largo.
Resultados
Resultó que los cargadores para teléfonos, incluso los sin nombre, son bastante estables en todo el rango de la potencia actual que admiten (esta conclusión, sin embargo, la hice sobre la base de probar solo cuatro cargadores). Pero los cables USB, cuando se considera la caída de voltaje que causan, tienen un gran impacto en la transferencia de energía desde su fuente a varios dispositivos. Los primeros tres cables son cables ordinarios y baratos que no deben utilizarse para alimentar dispositivos que "consumen mucha energía". Los cables que vienen con los teléfonos inteligentes suelen ser lo suficientemente buenos, por lo que se pueden usar para alimentar la misma Raspberry Pi. Algo más tiene sentido si se necesitan cables más largos o si hay disponibles cables de mayor calidad.
Encontrar un buen cable Micro-USB es complicado, ya que la mayoría de los fabricantes no especifican el grosor de las líneas eléctricas utilizadas en las especificaciones del cable. Si elige un cable y puede guiarse por el grosor de los cables utilizados en él, tome el que use cables con un grosor de al menos AWG20 o más (entonces el número en la marca de tipo AWGxx será menor).
Como resultado, dado que la Raspberry Pi (sin periféricos) a plena carga consume hasta 1A (3 / 3B / 3B +) o hasta 1.5A (Raspberry Pi 4), en la apariencia de un icono de rayo (o en la emisión de una notificación dmesg sobre caída de voltaje) probablemente no sea causada por la fuente de alimentación, sino por el cable.
¿Ha tenido problemas para encontrar fuentes de alimentación y cables para su Raspberry Pi?
