Raspberry Pi Pico: Stromversorgung mit USB-Powerbank

Eine USB-Powerbank ist ein tragbarer Akku, der als mobile Stromversorgung für USB-Geräte dienen kann.
Eine USB-Powerbank kann mit einem USB-Ladegerät oder -Netzteil aufgeladen werden. Die Ladezeit hängt von der Kapazität des internen Akkus und der Leistung des Ladegeräts ab. Sobald die Powerbank geladen ist, kann ein anderes Gerät an die Powerbank angeschlossen und mit Strom versorgt werden.

Wegen dem MicroUSB-Anschluss ist es naheliegend den Raspberry Pi Pico mit einer USB-Powerbank mit Strom zu versorgen. Auf diese Weise, so die Idee, kann man den Raspberry Pi Pico mobil betreiben.

Problem

Leider scheint eine Powerbank als Stromversorgung für einen Raspberry Pi Pico weniger gut geeignet zu sein. Das merkt man daran, dass der Raspberry Pi Pico irgendwann nicht mehr funktioniert. Es scheint aber nicht am Raspberry Pi Pico zu liegen, sondern an der Powerbank, die irgendwann automatisch abschaltet.

Analyse

Das grundsätzliche Problem ist, dass der interne Stromkreis der Powerbank oft schon nach wenigen Sekunden die Spannung abregelt, wenn der Stromverbrauch zu gering ist. Und dann geht der Pico natürlich aus.
Prinzipbedingt ist eine USB-Powerbank als Stromversorgung für einen Raspberry Pi Pico weniger gut geeignet.

Übersicht: Lösungen

Batteriebetrieb
Automatische Abschaltung deaktivieren
Stromverbrauch mit einem Widerstand erhöhen
Powerbank-Abschaltung mit einer zeitabhängigen Last verhindern (mit Raspberry Pi Pico)
Powerbank-Abschaltung mit einer universellen, zeitabhängigen Last verhindern (mit NE555)

Lösung 1: Batteriebetrieb

Statt einer USB-Powerbank am MicroUSB-Anschluss wäre der Betrieb an 3 AAA-Batterien mit jeweils 1,5 Volt und in Summe 4,5 Volt an VSYS die bessere Lösung.

Raspberry Pi Pico: Akku- und Batterie-Betrieb

Lösung 2: Automatische Abschaltung deaktivieren

Wie kann man das Abschalten einer USB-Powerbanks verhindern? Die kurze Antwort lautet: gar nicht.

Deshalb zielen alle Lösungen zwangsläufig darauf ab, diese Automatik auszutricksen. In der Regel läuft es darauf hinaus, den Stromverbrauch irgendwie zu erhöhen.

Tricks, um die Powerbank-Abschaltung zu umgehen, die meistens nicht funktionieren

Lösung 3: Stromverbrauch mit einem Widerstand erhöhen

Die naheliegendste Lösung ist den Stromverbrauch mit einem parallelen Widerstand zu erhöhen. Dabei muss vorher wissen wie hoch der notwendige Strom sein, damit die Powerbank nicht abschaltet. Mit Strom und bekannter Spannung kann der Widerstand und die erforderliche Verlustleistung ermittelt werden. Auf Dauer ist das aber energetischer Unsinn, weil die Ladung der Powerbank unnötigerweise verheizt wird.

Stromverbrauch mit einem Widerstand erhöhen

Lösung 4: Powerbank-Abschaltung mit einer zeitabhängigen Last verhindern (mit Raspberry Pi Pico)

Eigentlich ist nicht ein konkreter Stromverbrauch wichtig, sondern eine Last, die sich ändert. Die meisten Powerbanks erkennen Laständerungen und schalten sich dann nicht mehr ab.
Wenn man einen Raspberry Pi Pico verwendet, dann kann man zeitabhängig eine Last schalten, um kurzeitig einen höheren Stromverbrauch zu erzeugen.

Powerbank-Abschaltung mit einer zeitabhängigen Last verhindern (mit Raspberry Pi Pico)

Wenn man einen WLAN-Chip braucht man keine externen Bauteile, weil ein einfacher WLAN-Scan diesen Stromverbrauch erzeugen kann.

Powerbank-Abschaltung mit einer zeitabhängigen Last verhindern (mit Raspberry Pi Pico W)

Lösung 5: Powerbank-Abschaltung mit einer universellen, zeitabhängigen Last verhindern (mit NE555)

Wenn man keine Mikrocontroller-Anwendung hat, sondern irgendein Gerät hat, dass an einer Powerbank wegen der automatischen Abschaltung nicht funktioniert, dann braucht man eine universelle Lösung. In dem Fall hilft eine Schaltung mit ddm Timer-IC NE555, dass alle paar Sekunden kurzzeitig eine höhere Last schaltet.