树莓派自恢复保险丝F3

树老大

树莓派电源结构图中，“保险”的位置就是树莓派的总保险丝F3。
microUSB输入的5V电源，地线直接连接到系统的共地，而电源线经过保险，连接到树莓派的各个部分。

自复保险丝
与传统保险丝的熔断开路不同，自复保险丝采用加大电阻限流的方式，对电路进行保护。
自复保险丝由聚合物材料制成。发生过流时，流经的大电流发热，破坏聚合物的晶体结构，造成自复保险丝自身电阻急剧升高，从而限制电流。
而当过流解除后，晶体结构重新聚合，自复保险丝的电阻恢复到较小的正常值。
用于树莓派的自复保险丝F3，自身有大约0.2Ω的电阻。

自复保险的不理想特性
……理论上自复保险丝确实像上边介绍的那样美好。但是实际的自复保险丝，会发生以下不理想的现象：
（一）击穿后，不能恢复到原阻值
自复保险丝过流击穿后，恢复到的阻值一定没有原来那么低。树莓派的F3保险丝，厂家承诺击穿后72小时也只能回复到0.45Ω。
（二）击穿后，恢复时间过久
不用说了。72小时啊。
并且残忍的是：恢复过程中，是不能通电开机的！通电会造成恢复停止，至少也会拖缓恢复进程！
（三）击穿后，不能恢复
我的亲身经历。发现自复保险丝阻值异常后，不通电等待了72小时，保险丝的阻值没有丝毫变化。
（四）甚至是出厂阻值就过高
自复保险丝由于靠电流的发热来限流，所以对温度是比较敏感的。如果加工不善，工序的高温对保险丝的伤害，与过流击穿是完全等效的。
同样是我的亲身经历。我的树莓派没有发生过过流故障（我的供电线上有电流表，过流我肯定知道）却发现了F3的阻值异常升高。
我没有测试F3的出厂阻值，但很怀疑出厂就是坏的。官方英文论坛上，也有和我抱有同样怀疑的人发帖反映这个问题。

自复保险可能引发的问题
自复保险的任何异常，对树莓派的伤害都是基于同样的原理：等效于在电源线上，串接了一个较高的电阻，拉低了树莓派的电源电压。

简单的计算：
自复保险丝的阻值异常升高到0.8Ω掉不下来，树莓派工作电流500mA
则自复保险丝上的电压掉落就有：0.8Ω × 0.5A = 0.4V
假设电源适配器输出4.8V，则树莓派只能得到4.4V，造成严重的欠压。

所以一旦出现：无论更换各种电源适配器，电源电压都很低的状况，请怀疑一下自复保险丝。

检测自复保险是否存在问题
树莓派通电，使用万用表点自复保险F3两端的电压。自复保险丝F3的位置，在电路板反面，microUSB电源口的旁边。

自复保险丝上的电压。低于0.1V最好，绝不能高于0.2V。如果出现了0.4 0.5 0.6之类的电压，就要怀疑自复保险丝是否有问题了。
注意：用万用表测量小的电阻很不容易。尽量不要尝试直接测量F3的电阻。

更换自复保险丝F3
等待自复保险丝的恢复很费时间，并且如果不能恢复就囧了。
树莓派只要不接移动硬盘一类的恐怖负载，就不容易发生过流。哪怕是耗电流太大的HDMI-VGA转换器，也远没有达到击穿自复保险的水平。
所以如果您确定从没发生过短路之类的故障，最好直接断言保险丝就是坏掉了，立刻更换。

树莓派使用的F3自复保险丝，尺寸是1812，限制电流是750mA。淘宝搜“1812 750mA”能找到很多，正价每个低于1元。
自己焊接更换即可。注意焊接时间一定要越短越好，绝对不要长时间加热。最好是焊完一端，等冷却了再焊另一端。

附：F1和F2哪去了？
在最早的一批树莓派中，两个USB口的电源线，各有一个最大电流140mA的保险丝F1和F2，约束USB设备的最大电流。
但是官方早在Rev1.0旧版生产的半途，就撤掉了这个设计。Rev1.0电路板后来的生产中，用0Ω电阻将原来F1和F2的位置短路，我的树莓派就是这个样子的（如图）。Rev2.0新电路板上更是直接去掉了F1和F2。


我认为这个设计更改是正确的，理由如下：（不感兴趣的请无视）

多数有源USB HUB的电源是不隔离的，这是个现实情况，无法避免。
而如果使用F1和F2，那么一旦使用有源USB HUB发生反向供电，F1和F2将会立刻发生击穿，并且这个击穿一定是相当彻底的。更糟的是，树莓派将因为电流不足而发生严重的工作异常。
保险丝毕竟不是二极管。能管过流，管不了倒灌。所以即使付出了容忍USB HUB反向供电的代价，保险丝F1和F2也必须删除掉。
廉价，并且不造成严重电压掉落的单向限流方案，几乎不存在。所以USB HUB反向供电这个问题，要么容忍，要么只能挑选有隔离的USB HUB来解决。

sinkr

学习了，谢谢楼主的分享

cometsky

自恢复保险的恢复时间是跟过流情况相关的，恢复时间从几分钟到几天不等，俺已经直接绕过F3把电源短接到USB口的电源脚上了（虽然和直接短接效果一样）。

只要不在GPIO上乱接线，raspi本身一般不会过载，主要是USB口的过载。

沙渺

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wty774627121

有了这个还是安全一点 总比板子芯片烧掉好