DC UPS для Pi без инвертора: USB-C несёт 5 А и телеметрию
К Raspberry Pi 5 подключён один USB-C кабель: по нему плата получает до 5.1 В и 5 А, а в Linux появляется последовательный порт UPS. Через него источник сообщает о напряжениях, токах, температуре, заряде и авариях, а при разряде может запустить штатное завершение работы. Силовой кабель здесь стал ещё и каналом управления.
Эта деталь меняет всю конструкцию маленького UPS. Аккумулятору не нужно поднимать постоянное напряжение до 230 В, чтобы затем штатный сетевой адаптер снова сделал 5 В. Web3 Pi UPS собирает постоянный ток от USB-C PD, круглого DC-входа или двухэлементной Sony NP-F батареи, заряжает аккумулятор и формирует выходной PD-профиль для нагрузки. Проект заявляет профили 5, 5.1, 9, 12 и 15 В с пределом до 27 Вт; режим 5.1 В × 5 А рассчитан на Raspberry Pi 5.
Постоянный ток идёт к нагрузке без экскурсии в сеть
За преобразование отвечает TPS55289 — синхронный buck-boost, допускающий вход 3–30 В, программируемое выходное напряжение и ограничение тока до 6.35 А по данным TI. MP2762A обслуживает 2S Li-ion, а CH32X035F8U6 с аппаратной USB-PD 3.0 PHY занимается переговорами по питанию и силовой логикой. Отдельный RP2040 ведёт дисплей и органы управления. Такое разделение оставляет критическую часть питания на микроконтроллере даже при зависшем Linux.
PD, зарядник и два микроконтроллера делят работу
Телеметрия поверх того же кабеля оформлена как USB CDC и собственный WUPS-протокол. Его кадры напоминают UBX, несут до 240 байт полезной нагрузки и защищены Fletcher-8. В протоколе есть события потери и восстановления внешнего питания, низкого заряда и неисправности. Хостовый сервис на Pi читает этот поток через /dev/ttyACM* и применяет политику выключения. Для режима 5 А документация требует e-marked USB-C кабель: без него согласованный PD-контракт может не дать Pi нужный ток.
Последовательный порт внутри силового подключения
Проект ценен тем, что силовую часть не приходится угадывать по рендеру корпуса. В репозитории опубликованы схема, Gerber, BOM, pick-and-place, STEP-модели и исходники отдельных прошивок; аппаратная часть выпущена под CERN-OHL-S v2. Можно проследить путь энергии, посмотреть номиналы и переделать устройство под лабораторный компьютер, камеру или измерительный стенд.
Самый интересный тест пока остаётся за читателем схемы и владельцем осциллографа. Авторы называют переключение USB-PD на батарею мгновенным и без провала питания, однако публичных осциллограмм VOUT с указанной нагрузкой, глубиной просадки и временем перехода не опубликовано. При 5 А именно этот след на экране покажет, выдержит ли архитектура красивое обещание. Полезно также измерить нагрев TPS55289 и дросселя, пульсации, КПД и выбросы при смене источников.