RaspberryPiにコンデンサ追加で電源強化する改造方法｜40円で安定化

Raspberry Piがよくフリーズする（たぶん熱が原因）

RaspberryPiにUSB HDDを接続すると、よくフリーズしてしまう。
熱が原因だろうかと、RaspberryPiやUSB HDDにUSB扇風機で風邪を当てて冷やしても、改善しなかった。

ネットサーフィンをしていると、USB電源が不安定なために、USB NICの動作が不調になるとの記事をみつけた。

・Raspberry PiでセルフパワーUSBハブなしでWiFi接続を安定にする2つの方法

RaspberryPiはUSB給電だが、電源回路が弱いとのことなので、回路図で確認してみることに。

RaspberryPiの電源まわりの回路図はこちらだ↓

デカップリングコンデンサの容量は220uFとそんなに小さくないように思うのだが、確かにこの回路でRaspberryPi本体と外部機器の電力をまかなうことを考えると、少し心もとない。

RaspberryPiはUSB5Vの給電となるが、USB電源は何かとディジタル信号が入り交じる関係上、ノイズが多い電源だ。

ちゃんとC3 100nというコンデンサがパラレルで付いているので、高周波ノイズはこれで除去できていると思うが、低周波成分のゆっくりとしたノイズ成分の除去や、RaspberryPiの出力が急激に上がった際に、電力が足りなくなった際の馬力が心もとないため、大きめの容量のデカップリングコンデンサを抱かせて、電源ラインの安定化を試してみることにした。

Raspberry Piのデカップリングコンデンサの容量追加で安定化！

220uFの電解コンデンサを追加して、デカップリングコンデンサの容量を倍の440uFにしてみることにした。

このように、USB B端子そばの表面実装コンデンサ（回路図のC6）に並列に、220uFの電解コンデンサをハンダ付けした。

表面実装ということもあり、コンデンサを抱かせる良い場所が無くて苦肉の策となるが、致し方ない。
上手にハンダ付けすれば、それなりに安定した実装をすることができる。

使用したコンデンサは、オーディオグレードの高級品「ニチコンmuse FG 220uF 25V」だ。
これで、オーディオグレードなので、高周波のノイズも逃してくれることだろう。
高級と言っても、秋月電子で40円だった。

電源ラインにコンデンサを追加した効果は！？

改造後の結果はと言うと、なんと見事に改善した。
USB HDDを接続しても、フリーズしなくなった。

やはり、USB HDDへの電力供給時に、大きな電流を流さないといけないために、USB 5Vの給電では間に合わず、電圧降下していたみたいだ。

それを、電源ラインのコンデンサ容量を増やすことで、電池のような役割をコンデンサに果たさせることで、急激な給電が必要な時でも、電圧降下小さく給電できるようになったという理解で良いと思う。

わずか４０円でできる改造、これはおすすめだ。

ハンダ付けが必要になるが、「一家に一台ハンダコテ」と言っても過言ではないくらいハンダは便利なので、この機会に挑戦してみるのも良いと思う。

そして、汎用シングルボードコンピュータ（SBC）が、世界に一つだけの自分だけのコンピュータに仕上げることもできて、自己満足度バク上げになるので、そういう意味でもオススメだ。ぜひ、試してみて欲しい。