Меню

Сила тока в юсб кабеле



Какой максимальный ток выдержит USB и другие разъемы

Привет! С вами магазин Electronoff.

Мы немного устали снимать серьезные видео, поэтому сейчас будет развлекательно-познавательное.

В процессе проектирования разных устройств очень важным есть вопрос питания будущей конструкции. И если вы собираетесь делать что-нибудь такое большое и мощное, например стоваттный светодиодный фонарик, или большущий радиоуправляемый танк на аккумуляторах и ардуино, такие вещи, скорее всего, будут потреблять большой ток. Ну и, чтобы обеспечить долгую работоспособность всего прибора, нужно учитывать максимальный допустимый ток не только для проводов внутри устройства, но и всех силовых разъемов.

Проблема только в том, что для большинства популярных разъемов максимальный ток описан довольно расплывчато, а вдобавок зависит от качества изготовления у конкретного производителя. Так что мы решили проверить на деле, сколько же ампер могут без боли и последствий пережить различные разъемы, типа USB и microUSB, 5.5 x 2.1 мм, 3.5mm jack, и парочку других.

Устройством для тестирования разъемов у нас выступит импульсный лабораторный блок питания от BVP, максимальный выходной ток которого достигает 30 А.

Начнем с самых популярных сейчас USB коннекторов. Соединим между собой штекер и гнездо и создадим между ними короткое замыкание. Готово, теперь плавно увеличиваем ток и наблюдаем за процессом. Начнем с 2 А.

Результаты. Как видим, 2 ампера разъем держит без проблем. 3 А тоже держит достойно, так что попробуем поднять до 4-х. При 4-х амперах разъем нагрелся до 54 градусов — это, конечно, многовато, но еще в пределах нормальной работы. Ток в 5.5 А разъем перенес тяжело, с нагревом до 94 градусов. А при 7 амперах совсем расплавился.

Окей, давайте теперь проверим их младших собратьев, MicroUSB.

Результаты. При 2 А разъем нагрелся почти до 40 градусов. Это при условии естественного охлаждения. Так что можем сказать, что такой ток — близкий к максимальному для этого типа. При токе в 5.5 А температура выросла до 154 градусов. Ого! Но разъем все еще работает. А вот при 6 А, температура достигла 204 градусов и разъем немножко расплавился.

Следующими в списке будут стандартные разъемы питания 5.5 х 2.1 мм. Процедура точно такая же — соединяем гнездо и штекер, и на одном конце замыкаем плюс и минус.

Результаты. При силе тока в 5 А разъем нагрелся всего на пару градусов, что, в принципе, и ожидалось. Неплохо! Попробуем увеличить ток в 2 раза, до 10 А. Такой ток разъемы перенесли со скрипом, нагревшись почти до 100 градусов. Вывод — это их максимальный ток.

Интересно, а на какой ток рассчитаны аудио-разъемы типа minijack? Можно ли его использовать в качестве разъема питания устройств? Проверяем. Замыкаем гнездо и штекер, увеличиваем ток. Начнем с небольшой силы тока, равной 2 амперам.

Результаты. При токе в 2 А наш разъем уже нагрелся до 50 градусов, так что его предел — 2.5, или, совсем максимум, 3 А. Больше он не выдержит. Но как для сигнального разъема и такой результат вполне неплох!

Теперь стало значительно понятнее, на какую мощность рассчитаны разъемы, которые мы с вами используем практически каждый день. Вместе с этим (мы надеемся) стало более понятно, в каких ситуациях приемлимо использовать тот или иной разъем, а в каких лучше подобрать другой вариант, чтобы избежать различных неприятных, или даже опасных, последствий.

Источник

Типы стандартов USB и разница между ними

Типы стандартов USB и разница между ними

Аватар пользователя

Содержание

Содержание

Вроде мы слышали, что USB 3.0 — это круче, чем USB 2.0. Но чем именно — знают не все. А тут еще появляются какие-то форматы Gen 1, Gen 2, маркировки Superspeed. Разбираемся, что значат все эти маркировки и чем они отличаются друг от друга. Спойлер: версий USB всего четыре.

USB 2.0

Когда-то было слово только USB 1.0. Сейчас это уже практически архаика, которую даже на старых устройствах почти не встретить. Еще 20 лет назад на смену первопроходцу USB 1.0 пришел улучшенный USB 2.0. Как и первая версия, эта спецификация использует два вида проводов. По витой паре идет передача данных, а по второму типу провода — питание устройства, от которого и идет передача информации. Но такой тип подключения подходил только для устройств с малым потреблением тока. Для принтеров и другой офисной техники использовались свои блоки питания.

USB версии 2.0 могут работать в трех режимах:

  • Low-speed, 10–1500 Кбит/c (клавиатуры, геймпады, мыши)
  • Full-speed, 0,5–12 Мбит/с (аудио и видеоустройства)
  • High-speed, 25–480 Мбит/с (видеоустройства, устройства для хранения данных)

USB 3.0

Стандарт USB 3.0 появился в 2008 году и до сих пор используется во многих устройствах. Скорость передачи данных выросла с 480 Мбит/с до 5 Гбит/с. Помимо скорости передачи данных, USB 3.0 отличается от версии 2.0 и силой тока. В отличие от более ранней версии, которая выдавала 500 мА, USB 3.0 способен отдавать до 4.5 Вт (5 В, 900 мА).

Новое поколение USB обратно совместима с предыдущими версиями. То есть USB 3.0 может работать и с разъемами USB 2.0 и даже 1.1. Но в этом случае буду ограничения по скорости. Подключив USB 3.0 к устройству с USB 2.0 скорость, вы получите не больше 480 Мбит/с — стандарт для версии 2.0. И наоборот, кабель 2.0 не станет более скоростным, если подключить его в устройство с USB 3.0. Это связано с количеством проводов, используемых в конкретной технологии. В версии USB 2.0 всего 4 провода, тогда как у USB 3.0 их 8.

Если вы хотите получить скорость передачи, заявленную стандартом USB 3.0, оба устройства и кабель должны быть именно версии 3.0.

USB 3.1

В 2013 году появляется версия USB 3.1 с максимальной заявленной скорость передачи данных до 10 Гбит/с, выходной мощностью до 100 Вт (20 В, 5 А). С появлением USB 3.1 произошла революция в маркировках всех стандартов. Но с ней мы разберемся чуть позже. А пока запомним главное: пропускная способность USB 3.1 увеличилась вдвое по сравнению с версией 3.0. И одновременно с обновленным стандартом появился и принципиально новый разъем — USB type-С. Он навсегда решил проблему неправильного подключения кабеля, так как стал симметричным и универсальным, и теперь все равно, какой стороной подключать провод к устройству.

Читайте также:  Токи низкой частоты вызывают

USB 3.2

В 2017 году появилась информация о новой версии — USB 3.2. Она получила сразу два канала (больше проводов богу проводов) по 10 Гбит/с в каждую сторону и суммарную скорость в 20 Гбит/с. Стандарт USB 3.2 также обратно совместим с режимами USB 3.1, 3.0 и ниже. Поддерживается типом подключения USB-C на более современных гаджетах.

Типы разъемов

Версий разъемов USB несколько, и для каждого есть свое предназначение.

  • type-А — клавиатуры, флешки, мышии т. п.
  • type-B — офисная техника (принтеры, сканеры) и т. п.
  • mini type-B — кардридеры, модемы, цифровые камеры и т. п.
  • micro type-B — была наиболее распространенной в последние годы . Большинство смартфонов использовали именно этот тип подключения, пока не появился type-C. До сих пор остается довольно актуальным.
  • type-C — наиболее актуальный и перспективный разъем, полностью симметричный и двухсторонний. Появился одновременно со стандартом USB 3.1 и актуален для более поздних версий стандартов USB.

Superspeed, Gen или как разобраться в маркировках стандартов USB

Как только в типах стандартов появилась USB 3.1, привычная цифровая маркировка изменилась и здорово запуталась. Вполне понятный и простой USB 3.0 автоматически превратился в USB 3.1 Gen 1 и ему была присвоена маркировка SuperSpeed. А непосредственно сам USB 3.1 стал называться USB 3.1 Gen 2 с маркировкой SuperSpeed +.

Но и это уже потеряло свою актуальность с выходом стандарта USB 3.2. Он получил название USB 3.2 Gen 2×2 и маркировку SuperSpeed ++. В итоге маркировка всех предшествующих стандартов опять меняется. Теперь USB 3.0, она же USB 3.1 Gen 1, превращается задним числом в USB 3.2 Gen 1 с прежней маркировкой SuperSpeed. А USB 3.1, ставшая USB 3.1 Gen 2, тоже поднялась до USB 3.2 Gen 2. При этом конструктивно все стандарты остались прежними — изменяются только названия. Если вы уже запутались во всех этих цифрах и маркировках, таблица ниже поможет внести ясность в актуальных названиях.

Если еще более кратко, то сейчас опознать стандарты USB можно так:

USB 3.0 — это USB 3.2 Gen 1, он же Superspeed
USB 3.1 — это USB 3.2 Gen 2, он же Superspeed+
USB 3.2 — это USB 3.2 Gen 2×2, он же Superspeed++

Источник

USB-кабели и кабели питания

Признаки и примеры качественного USB-кабеля.

Статья из цикла питание и заряд . Автор — Kargal.

USB-кабели содержат одну скрученную пару проводов, образующую «длинную линию» с калиброванным волновым сопротивлением (

90Ω) – для обмена данными и два отдельных провода для подачи питания периферийному устройству. Некоторые кабели (повышенного качества) имеют ещё и экранирующую оплётку, подключенную с обоих концов к металлическим корпусам разъёмов. Оплётка не используется в качестве шины питания и к линии GND не подключена. Она служит для защиты линий кабеля от внешних наводок и выравнивания потенциалов корпусов (экранов) соединяемых устройств, предотвращая протекание токов заземления по их внутренним цепям.

#) У приличных кабелей оплётка надежно присоединяется к корпусам разъёмов пайкой (а не прижимается пластиком кожуха), чем обеспечивается сопротивление между корпусами разъемов не более 1.2Ω при токе 1A. Это сопротивление не должно увеличиваться при приложении изгибающих усилий к пластиковым хвостовикам разъёмов.

Это условие на практике использовалось при отборе кабелей для комплектации серийных приборов и является, например, гарантией предотвращения «синдрома неработающего принтера».

Допустимая длина data-кабеля имеет базовое (абсолютное) ограничение – задержка распространения сигнала данных в одну сторону должна не превышать 26 нсек для HS (USB 2.0). При существующем типе изоляции проводов (монолитный пластик) типична удельная задержка сигнала в

5 нсек/м, что и приводит к декларированному абсолютному ограничению длины 5 м (18 нсек и 3 м для USB 1.0).

Зачастую приводится таблица зависимости допустимой длины кабеля от сечения жил (погонное сопротивление приведено для одиночного провода) :

Но эти ограничения (кроме абсолютного в 5.00 м) обоснованы требованием обеспечения надлежащего качества связи для USB 2.0. И определяются, в основном, не омическими потерями (сопротивление проводов следует соотносить с волновым сопротивлением – 90Ω), а искажением формы сигнала диэлектриком (дисперсией), которое заметно возрастает с уменьшением конструктивных размеров витой пары (и повышением плотности энергии в диэлектрике).

Ну а к рассматриваемой теме (питание и зарядка) эти упрощённые рекомендации никак не подходят. Здесь важно (и существенно) малое сопротивление жил питания.

Используемые для USB-подключения приличные кабели имеют маркировку, дающую более детальное описание свойств кабеля. Для data-кабелей чаще всего используются кабели, имеющие или соответствующие маркировке «28AWG/2C+28AWG/1P» (или просто 28AWG), где:

28AWG/2C – два провода сечением 28AWG (используются для питания);

Читайте также:  Установка тока для защиты двигателя от перегрузки

28AWG/1P – одна витая пара из проводов сечением 28AWG (линия данных).

Наибольшие проблемы (и интерес) представляют кабели с разъемом microUSB, к использованию которого последнее время стремятся производители всех гаджетов. Имеется интересный опыт использования таких кабелей (USB-Am/microUSB-BM) для зарядки/питания 7 планшета Freelander PX1, у которого максимальный потребляемый ток 1.35A/(4,85÷5.4V на входе).

Привычные (часто встречающиеся) кабели

Как правило кабели беспородные, маркировки не имеют. Приведены метровые кабели «A», «B» и «C/D» разного качества и сопротивления жил питания, причём внешне они практически неразличимы – имеют Ø3.4÷3.8 мм по внешней изоляции.

Интересна зависимость тока потребления от выходного напряжения зарядного устройства (напряжение на входе в планшет не контролировалось ввиду его труднодоступности).

0.65A

180mΩ с разъёмами) кабеле (CY U2-075-LE) с ростом напряжения ЗУ ток снижается, что объясняется правильной работой ШИМ-преобразователя контроллера заряда планшета. При стабилизированном напряжении внутренней схемы планшета и неизменной степени заряда аккумулятора мощность потребления/зарядки не должна зависеть от напряжения ЗУ (с точностью до потерь в кабеле). Что и наблюдается (6.48÷6.52W без потерь в кабеле). По сопротивлению кабель приемлем – для полноценной зарядки достаточно напряжения ЗУ 5.15÷5.2V, но неудобно короткий.
Длинные (100 см) «тонкие» кабели «A» и «B» (беспородные и немаркированные) приобретены в комплекте с какими-то гаджетами и приведены только для того, чтобы предупредить о возможности наткнуться на такую гадость. Они явно уменьшают ток заряда/потребления и это производится уже не контроллером заряда, а происходит из-за снижения напряжения на входе в гаджет за счёт падения напряжения на кабеле. Что и подтверждается увеличением тока при подъеме напряжения ЗУ, компенсирующем потери в кабеле. Особенно «хорош» кабель «B», имеющий суммарное сопротивление жил питания

1 Ω, что соответствует 32AWG.

  • Самыми приличными оказались метровые кабели «C» и «D» с маркировкой на собственно кабеле « 28AWG » и « SHIELDED » (экранированный). Кабели имеют угловые MicroUSB разъёмы (что весьма удобно) и различаются только «направлением угла» разъёма MicroUSB (правый и левый, картинки могут быть перепутаны ).
  • Кабели USB

    #) Кабели приобретены в ноябре 2013 по $3.5÷$4.5/шт на aliexpress в лавочке, которая сейчас уже пропала. Но похожие можно найти на aliexpress в поиске по строчке «Right (или Left) Angled 90 Degree Micro USB Male».

    С этими кабелями ток потребления начинает спадать уже при UвыхЗУ=5.4V, то есть суммарное сопротивление их жил питания и переходного сопротивления разъёмов не превышает 0.5 Ω и для полноценной зарядки достаточно напряжения ЗУ 5.3÷5.4V.

    Судя по таблице кабели «C» и «D» имеют суммарное сопротивление линий питания на

    300 mΩ большее, чем короткий («20см») кабель и на 80 см длиннее. Это соответствует сечению жил питания 28AWG.

    Заманчиво было бы найти data-кабели USB-AM/MicroUSB-BM подходящей длины (0.8÷1.5 м) на основе кабеля «24AWG/2C+28AWG/1P» (жилы питания 24AWG). Подозревается, что они могли бы получить приличные токи зарядки (до 1.5A) без повышения напряжения ЗУ. Для метрового кабеля 24AWG сопротивление жил питания ожидается на

    220 мОм меньше, чем у кабеля 28AWG (

    250 мОм с разъёмами), что в примере с Freelander PX1 приводит к необходимости ЗУ с выходным напряжением всего 5.2V.

    Но такие готовые почему-то не встречаются. Есть USB-AM/USBBM, USB-AM/miniUSBBM разных длин, которые так и провоцируют приобрести их, а разъёмы с одной стороны заменить на MicroUSB, приобретенные отдельно.

    #) Для проверки был приобретен кабель-удлинитель (двухметровый USB-AM/USBAF) типа «24AWG/2C+28AWG/1P». Наружный диаметр 4,8 мм, бугристость наружной изоляции намекает на наличие оплётки-экрана. Экран прозванивается –

    200 mΩ между корпусами разъёмов, но ни к одной из шин питания не подключен.

    Суммарное сопротивление его жил питания оказалось равным

    240 mΩ, что даже меньше паспортного значения для 24AWG на

    30%. В таблице токов под маркой «E» представлена последовательная сборка удлинителя с 20-сантиметровым. Судя по ней удлинитель добавил потерю

    320 mV, что соответствует расчётной.

    Для метрового кабеля такого типа ожидается сопротивление

    130 mΩ, что приведёт к потере напряжения всего в

    200 mV при токе 1.5A.

    Организовать питание USB-гаджета с помощью двухпроводного кабеля, которые встречаются чаще, в общем случае практически нереально. Для этого необходимо в кабельный MicroUSB-разъём встроить эмулятор типа порта, подходящий именно вашему гаджету (причём кабель будет только зарядным). В простейшем случае потребуется закоротка контактов шин данных (DCP Short Mode), это реализуется относительно легко, если корпус разъёма разборный. В предельном случае необходимо установить четыре резистора (два делителя) и здесь трудно обойтись без Левши.

    Переходник DC-USB

    MicroUSB-разъём имеющегося подходящего кабеля можно заменить на разборный разъём или на приведённый картинке ▲ Unbrick JIG с разборным корпусом, в котором один резистор уже установлен и хватит места для замены его на закоротку, а может быть и на четыре других.

    Мощные data-кабели

    Но время идёт, и производители навстречу движутся. И большими шагами. Осенью 2014 г. на рынке появились data-кабели, удовлетворяющие потребности мощных гаджетов (AlexG03 от 03 октября 2014). Такие кабели универсальны — не ограничивают их применения только зарядкой и не влияют на опознавание гаджетом типа зарядного порта.

    Встречаются data-кабели на основе собственно кабеля «20AWG/2C+26AWG/1P». Сечение проводов пары (линии данных) 26AWG увеличивает в полтора раза (в пределах 5 м) допустимую длину кабеля по условиям качественной связи. Сечение проводов питания 20AWG снижает суммарное (оба провода) сопротивление до

    Читайте также:  Мощность тока для загородного дома

    70 мОм/м, что приводит к потере напряжения на метровом кабеле всего в

    150mV при токе 2A. То есть 7″÷8″ гаджеты заведомо будут полноценно питаться от ЗУ с привычным выходным напряжением 5.0÷5.1V (хватило бы у ЗУ тока) . Полноценное питание 10″ гаджетов если не обеспечится, то заведомо улучшится.

    При выборе конкретного кабеля следует обратить внимание на материал проводящих жил кабеля — встречаются чисто медные (к которым относятся предыдущие рассуждения и самые недешевые), а бывают и похуже — алюминиевые с медным покрытием и стальные с медным покрытием. Информация об этом в заголовках не встречается, но где-то в описаниях находятся признаки: «pure copper (20AWG)».

    Примеры мощных кабелей

    $3.79 – «Алюминиевая фольга + PP + Медь» , «20÷22AWG*2C+26÷28AWG*1P», Product ID: 80220 , Sean OKBUY Store

    Алюминиевая фольга + PP + Медь

    $4.98 – pure copper , «20AWG*2C+28AWG*1P», Product ID: 1683690302, Store No.110569 Bravo industrial (hk) company

    20AWG*2C+28AWG*1P

    20AWG*2C+28AWG*1P

    И, следуя общему тезису «хорошо просто (и дешево) – не бывает!», перед покупкой следует твёрдо решить — тебе нужно «хорошо» или − «дёшево»?

    Источник

    Какая разница между USB 2.0, 3.0, 3.1 и 3.2

    Современные ноутбуки и десктопные компьютеры имеют несколько видов портов USB начиная от версии 2.0 и заканчивая 3.2. Причем в наименовании версий есть нюансы, которых могут не знать даже опытные пользователи. В этой статье мы разберем их основные различия, а также расскажем о поколениях и особенностях наименований.

    Прежде чем рассказать собственно об отличиях, нужно дать небольшое пояснение касательно присвоения версий портам. Дело в том, что если вы зайдете в компьютерный магазин, то не найдете в прайс-листе, к примеру, новых материнских плат с портами 3.0 или 3.1. В чем же, собственно, дело? Нет, порты не устарели и их не перестали использовать в современной технике. Все гораздо проще и сложнее одновременно — их переименовали.

    Однако загвоздка в том, что названия не стали понятнее для простого пользователя, наоборот, все еще больше усложнилось. Так, наименования 3.0, 3.1, а также 3.1 Gen 1 и 3.1 Gen 2 более не используются. Вместо них пришла единая версия 3.2, на данный момент уже трех поколений: Gen 1, Gen 2 и GEN 2×2.

    Главное, что здесь стоит уяснить:

    • 3.0 переименован в 3.1 Gen 1, затем в 3.2 Gen 1;
    • 3.1 переименован в 3.1 Gen 2, затем в 3.2 Gen 2.

    Таким образом, порты пережили целых две смены версий. То есть если на вашей материнской плате есть порт 3.0, то в современной терминологии это 3.2 Gen 1. Версию порта проще всего определять по скорости, о чем мы и расскажем далее.

    Скорость передачи данных

    Главное отличие, которое в первую очередь интересно простым пользователям, — скорость передачи данных. Как несложно догадаться у более новой версии она выше. Если оперировать точными данными, то порты обеспечивают следующую скорость:

    • USB 2.0 до 480 Мбит/с;
    • USB 3.2 Gen 1 до 5 Гбит/с ;
    • USB 3.2 Gen 2 до 10 Гбит/с;
    • USB 3.2 Gen 2×2 до 20 Гбит/с.

    Если перевести скорость даже самого медленного USB 2.0 в более привычные мегабайты, то получится, что за секунду порт может передать 60 мегабайт. Довольно неплохо, но на практике цифры куда меньше. Здесь нужно понимать, что это лишь теоретически возможная скорость самого порта. А скорость, к примеру, флешки зависит еще от качества ее компонентов. Тем не менее, флешки стандарта 3.0 и выше все равно будут работать быстрее. Пусть и не на максимально возможной теоретической скорости, но в некоторых случаях существенно быстрее аналогов с интерфейсом 2.0.

    Сила тока

    Не секрет, что гаджеты часто заряжают не от розетки, а от порта USB. Это удобно, так как можно зарядить телефон прямо на рабочем месте. Однако нужно знать, что от портов версии 3.0 и выше, гаджет заряжается гораздо быстрее. Все дело в силе тока, которую выдают порты. У USB 2.0 она составляет всего 0,5 ампер, что очень мало для современных устройств. С USB 3.0 и выше дела обстоят чуть лучше — там уже 0,9 ампер.

    Подробнее об особенностях зарядки гаджетов от USB вы можете прочитать в нашем материале «Почему стоит заряжать смартфон только от цветных портов USB или портов с маркировкой SS».

    Внешний вид

    Обычно первое, что говорят про внешние различия между 2.0 и 3.0, — цвет. Старые версии черные, а новые синие. Это не совсем так. Нередко производители выбирают простой черный цвет и для скоростных портов. То есть USB 3.0 и выше не обязательно будут цветными. Да и стандартный для них синий цвет может быть заменен на другой, например, красный или зеленый. Так, на материнских платах MSI используется как раз фирменный красный. Также производители часто дифференцируют по цвету и порты 3.2. Например, Gen 1 красят в синий, а Gen 2 в зеленый.

    Кроме того, к внешним отличиям относится не только цвет, но и вид самого разъема. Если присмотреться, то внутри порта 3.0 вы заметите больше контактов. При этом разъемы совместимы между собой. Но, конечно, скорость более современной флешки USB 3.0 будет ограничена, если подключить ее к старому порту. То есть преимуществ это вам не даст, хоть и все будет работать.

    Разумеется, есть еще и некоторые другие технические отличия, которые будут интересны разве что специалистам. Поэтому на них мы останавливаться не будем.

    Источник

    Adblock
    detector