RaspberryPi用　UPS(無停電電源)HAT基板

【2025年8月10日設計変更のお知らせ】
設計を一部見直し、より便利にお使いいただけるようになりました。

本製品は、ラズベリーパイ用の UPS（無停電電源装置）HAT 基板です。

【製品概要】
- 用途：Raspberry Pi 3,4,5シリーズ対応 UPS HAT 基板
- 主な役割：停電や電源トラブル時に、安全なシャットダウンを行い、SDカードや保存データを保護

【主な機能と特徴】
1, 電源供給と充電
ネジ端子台に DC5V電源 を接続すると、
- ラズベリーパイ本体への電源供給
- バッテリー（EDLC）の充電
が同時に行われます。外部電源が遮断されると、自動的にバッテリーから DC5V を供給します。

2, 採用バッテリー：電気二重層コンデンサ(EDLC)
- 化学反応を伴わない構造で 高い安全性（熱暴走や発火リスクが極めて低い）
- 長寿命・高耐久：充放電を繰り返しても性能劣化が少ない
- メンテナンス性に優れた電源バックアップ

3. 電源状態の検知（GPIO27）
GPIO27がネジ端子台と接続され、正常／遮断 を検出可能です。遮断時にシャットダウンを行うプログラムを作成する必要があります。
（サンプルコードは下記ブログに掲載）

4. バッテリー残量の取得（GPIO2 / GPIO3）
I2C端子（GPIO2/3）がADCと接続されており、I2C通信でバッテリー電圧を取得可能です。遮断後に電圧を確認することで、停止までのおおよその猶予が把握可能です。通信にはプログラムを作成する必要があります。
（サンプルコードは下記ブログに掲載）

5. 充放電切替スイッチ
- 充電：通常使用時
- 放電：基板使用後に残電圧を安全に放電可能

6. LEDインジケーター
バッテリー電圧が 約2.4V以上 の場合に点灯します。残電力を視覚的に確認可能です。

【仕様】
- 対応機種：Raspberry Pi 3,4,5シリーズ
- 使用GPIO：
- 電源：5V（2,4番ピン）、GND（6,9,14,20,25,30,34,39番ピン）
- 信号：GPIO27（13番ピン）、I2C通信（3,5番ピン）
- 昇圧IC：Texas Instruments製 TPS61230A
- ADC：Texas Instruments製 ADS1110A0IDBVR

【使用上のご注意】
- ラズベリーパイ本体での特別な設定は不要です（シャットダウン制御やI2C通信は別途プログラム必要）
- 必ず定格内で使用してください。定格外での使用は、バッテリー破裂等の危険があります。
- 設計詳細やサンプルコードは下記ブログに掲載しています。

下記ブログにこの基板の設計に関する記事、サンプルコード掲載しています。
https://qiita.com/RaspiKoubou/items/667cb0690f31298bb53c

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定格

回路概要

回路図

注意点

ラズベリーパイをシャットダウンした後も、本基板のUPS機能によりバッテリーから5Vの電力が供給され続けるため、電源を再投入しても自動では再起動しない場合があります。
ラズベリーパイ5をご使用の場合は、電源を入れたまま(ラズパイに)搭載の電源ボタンを押すことで再起動できます。
ラズベリーパイ3・4でも本基板をご利用いただけますが、電源ボタンが搭載されていないため、再起動にはバッテリーの電力を完全に使い切る（放電）必要があります。

入力電圧が5V未満ですと、GPIO27で電源遮断の誤検知してしまう場合があります。

回路図の通り、UPS回路の昇圧ICが電源正常時も常に動作するため、UPS基板無しと比較して10~20%程消費電力が大きくなります。
バッテリー充電にも電力を使用するため、入力電源の出力が不十分だとラズベリーパイが起動しない可能性があります。

ラズベリーパイが動作していなくてもバッテリーには約2.4Vの残留電圧がしばらく残ります。
短絡等に注意ください。
使用後はHAT基板搭載のスイッチを放電モードにしてバッテリを放電することを推奨します。

この商品でラズベリーパイを起動した際に「この電源は５Aを供給できません～」という文章が表示されます。これは5V5A対応のUSB-PDで電源供給しない限り表示されてしまいます。非表示にしたい場合は「sudo rpi-eeprom-config -e」で開く設定ファイルに「PSU_MAX_CURRENT=5000」と記載してください。

初回起動時(再起動時は発生しない)に「低電力イベントによるリセット～」という警告が表示されてしまいます。これは突入電流を防ぐための電源のソフトスタートで発生してしていると思われます。こちらも非表示にしたい場合はラズベリーパイのタスクバーを右クリックすると表示される「プラグインの追加/削除」で「電源」を取り除いてください。
(vcgencmd get_throttled で確認できるエラーコードは0x0と出るため問題は無いと思われます)

こちらの商品は主に実験や評価用として設計されています。
あらかじめご了承の上、ご購入いただきますようお願い申し上げます。