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のサムネール画像

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↓

RaspberryPi電源回路図

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。

RaspberryPi電源強化

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。

コメント

  1. […] 動作が不安定になってしまうため対策が必要という記事を見つけました。 RaspberryPiにコンデンサ追加で電源強化 電解コンデンサを追加することで安定動作するようになるということなの […]

    • kei より:

      コメントありがとうございます。
      おっしゃるとおり、USB電源供給が少し非力なので、電圧変動があった場合にも、変動を抑制するために、少し容量の大きいコンデンサを入れておくと、安定するというものです。

  2. […] RaspberryPiにコンデンサ追加で電源強化 […]