Сколько вольт в usb
Обновлено: 21.11.2024
За последнее десятилетие порт USB стал наиболее узнаваемым компонентом электроники, не считая, конечно, смартфона. Некоторые конечные пользователи даже покупают настольные компьютеры и ноутбуки в зависимости от наличия достаточного количества USB-портов.
Порт USB устранил разрыв связи между множеством устройств, которые в противном случае были бы физически несовместимы. Тот факт, что мы работаем с третьим поколением компонентов, говорит о его популярности и широком использовании.
Порт USB является обязательным компонентом, поэтому необходимо понимать, что не все порты USB одинаковы. Это становится особенно важным, когда устройство, которое вы хотите заряжать или использовать, требует порта USB 3.0, а устройство, которое вы хотите использовать, имеет только порт USB 2.0.
Краткая история универсальной последовательной шины
Первый стандарт USB, названный USB 1.0, появился в 1990-х годах. Хотя по сегодняшним стандартам максимальная скорость передачи 1,5 Мбит/с (USB 1.0) и 12 Мбит/с (USB 1.1) почти непостижима, в то время эти стандарты устанавливали планку. Настолько, что это убедило производителей ПК внедрить их в свои платы.
Мягко говоря, USB 1.1 изменил правила игры как в области компьютеров, так и периферийных устройств. За это время количество различных типов портов на материнской плате ПК было ошеломляющим. Однако с появлением USB 1.1 все изменилось, и даже производители периферийных устройств добавили USB-подключения к своим устройствам.
Как и все в области электроники, стандарт USB прогрессировал и развивался, что привело к появлению стандарта USB 2.0. Весной 2000 года стандарт USB 2.0 вытеснил USB 1.1 в качестве стандарта USB де-факто. Кроме того, с новым стандартом увеличилась скорость передачи данных. Спецификации USB 2.0 включают скорость передачи данных 480 Мбит/с, и это увеличение позволило использовать внешние жесткие диски.
С момента своего появления USB прошел долгий путь; однако остается стандартом.
Стандарт серии USB 3.0
Стандарт USB 3.0, безусловно, является следующей итерацией стандарта универсальной последовательной шины. Более того, это называют однопортовой революцией, поскольку USB 3.0 и USB 3.1 физически идентичны. USB 3.1 (10 Гбит/с) отличается повышенной скоростью передачи данных по сравнению с USB 3.0 (5 Гбит/с). Кроме того, с увеличением скорости передачи данных увеличивается мощность шины, то есть с 500 мВт (USB 1.1 и USB 2.0.) до 900 мВт (USB 3.0).
Стандарт серии USB 3.0, который включает в себя USB 3.1 и USB 3.2, является текущим стандартом де-факто для USB. Однако, как и его предшественник, USB 3.0 обратно совместим с USB 2.0, хотя на вас по-прежнему действуют ограничения скорости USB 2.0.
Пять общих основных скоростей стандартов USB следующие:
USB 2.0: 480 Мбит/с
USB 3.0 и USB 3.1: 5 Гбит/с
USB 3.2 2-го поколения: 10 Гбит/с
Влияние выходной мощности USB и скорости передачи данных
Во всех случаях, когда имеешь дело с питанием и электронными устройствами, мощность имеет значение. Сюда входят стандарты USB, и это видно по увеличению функциональности по мере развития стандартов. Например, с USB 1.1 он был функционально совместим с клавиатурами, мышами и принтерами в качестве варианта подключения. Однако с помощью USB 2.0 можно было использовать флэш-накопители и другие внешние жесткие диски.
Эти расширения функциональности коррелируют с увеличением скорости передачи данных и улучшением выходной мощности. Теперь, со стандартом серии USB 3.0, выходная мощность почти удвоилась, а скорость передачи данных увеличилась в 10 раз. Это, конечно, дает USB множество новых применений, включая резервное копирование системы, повышенную производительность гигабитного Ethernet-адаптера и возможность обработки больших видеофайлов.
Максимальная выходная мощность USB
В любой сети USB есть один хост и как минимум одно устройство. Почти в каждом случае компьютер является хостом, а планшет, камера или смартфон — устройством. Более того, поток энергии всегда идет от хоста к устройству, но данные могут течь в любом направлении. Возьмем, к примеру, подключение смартфона к ноутбуку для передачи музыкальных файлов или фотографий.
С точки зрения характеристик питания USB, стандартный порт USB 1.0 или 2.0 содержит четыре контакта, а соответствующий USB-кабель — четыре провода. Внутренние контакты несут данные (D+ и D-), а внешние контакты обеспечивают питание 5 вольт. Однако порты USB 3.0 включают дополнительный ряд из пяти контактов; поэтому кабели, совместимые с USB 3.0, будут иметь девять проводов.
Что касается фактического тока (мА или миллиампер), существует три типа USB-портов, на которые мы ссылаемся по их текущим характеристикам. Они включают в себя выделенный зарядный порт, зарядный нисходящий порт и стандартный нисходящий порт. Кроме того, специальный порт для зарядки — это то, что мы называем настенным зарядным устройством. Кроме того, зарядный нисходящий порт и стандартный нисходящий порт вы найдете на ПК или ноутбуке.
Стандарты максимальной выходной мощности USB
В целом технические характеристики USB 1.0 и 2.0 стандартный нисходящий порт, выдает до 500 мА или 0,5 А. Кроме того, с USB 3.0 он может обеспечить до 900 мА или 0,9 А, что соответствует 4,5 Вт. Эти характеристики выходной мощности представляют собой рейтинг, основанный на 5 вольтах от каждого стандартного выхода. Однако выделенные порты USB 3.0 для зарядки и зарядки обеспечивают ток до 1500 мА или 1,5 А, что соответствует 7,5 Вт.
Наверняка вы знаете, что универсальная последовательная шина — это не только метод передачи данных, но и источник питания. За исключением мобильных устройств Apple, все современные модели смартфонов используют USB-порт для зарядки, передачи данных и даже совместного использования сетевого подключения (модема).
Некоторые устройства используют USB только для передачи энергии, например внешние аккумуляторы. Многие устройства, которые вообще не передают данные, по-прежнему используют USB для зарядки. Это также означает, что некоторые кабели предназначены исключительно для передачи питания и не имеют проводки для передачи данных. Более того, в некоторых случаях предпочтительнее использовать USB-кабели, которые могут передавать только питание, поскольку это предотвращает заражение вашего устройства хакерами и вредоносным ПО.
Рекомендации по питанию и зарядке через USB
Порты USB с точки зрения мощности обеспечивают широкий спектр выходных сигналов. Имейте в виду, что при использовании стандартного USB-порта он будет потреблять столько энергии, сколько порт может обеспечить, или столько энергии, сколько ему нужно, в зависимости от того, что меньше.
Максимальная выходная мощность USB зависит от стандарта хоста и устройства, а также от используемого кабеля. Другими словами, USB будет обеспечивать питание в соответствии со стандартом поколения оборудования.
Например, вы можете увидеть рейтинг 2,1 А на зарядном устройстве устройства и USB 3.1. Поскольку USB 3.1 может выдавать 3 А, программное обеспечение устройства согласовывает свои требования, чтобы ограничить выход до 2,1 А. Подобные сценарии возникают из-за нестандартных или нестандартных требований к питанию устройства.
Убедитесь, что вы случайно не спроектировали USB-накопитель с наддувом, что важно для обеспечения долговечности.
Появление стандарта USB почти мгновенно изменило электронный и компьютерный ландшафт. Возможность взаимодействовать с устройствами, которая иначе была бы невозможна, — это революция в электронике, которая имеет волновые эффекты, которые проявятся в невиданном будущем. Однако с учетом различных стандартов и доступных кабелей разумно помнить об их возможностях. Проще говоря, при работе с электропитанием и электронными устройствами мощность имеет значение.
Проектирование и компоновка USB, а также разработка более общего блока питания никогда не были проще благодаря набору инструментов проектирования и анализа, доступных в Cadence. Решения для компоновки, предлагаемые OrCAD PCB Designer, имеют первостепенное значение для работы с проектами с USB-портами и другими различными потребностями в питании и передаче данных.
Если вы хотите узнать больше о том, какое решение может предложить Cadence, обратитесь к нашей команде экспертов. Вы также можете посетить наш канал YouTube, чтобы посмотреть видеоролики о проектировании и компоновке печатных плат, а также ознакомиться с новинками нашего набора инструментов для проектирования и анализа.
Решения Cadence PCB — это комплексный инструмент для проектирования от начала до конца, позволяющий быстро и эффективно создавать продукты. Cadence позволяет пользователям точно сократить циклы проектирования и передать их в производство с помощью современного отраслевого стандарта IPC-2581.
Стандартный порт USB, будь то USB 1.1 или USB 2.0, подает 5 вольт электричества и позволяет подключенному устройству потреблять 500 миллиампер. Поскольку это стандартизировано для USB-устройств, любое устройство, которое можно заряжать через USB, безопасно подключать к компьютеру. Однако при использовании USB-адаптера для настенной розетки нужно быть более осторожным.
Требуемые устройства
Некоторым планшетам и смартфонам на самом деле требуется больше энергии, чем обеспечивает обычный USB-порт. Скорее всего, вы столкнетесь с этим при использовании старого компьютера для зарядки современных устройств. Однако некоторые компьютеры способны при необходимости отдавать больше энергии устройствам. Другие устройства высокой мощности будут заряжаться при подключении к источнику USB 5 В, но будут заряжаться медленнее, чем через сетевой адаптер.
Мощные порты
Хотя порты USB по умолчанию обеспечивают 5 В и 500 мА, новые компьютеры имеют порты USB, которые могут обнаруживать устройства, которым требуется больше энергии. По словам Дэна Фрейкса из Macworld, большинство компьютеров Intel Mac, выпущенных после 2007 года, могут определять, когда подключенному устройству требуется больше энергии, и могут подавать 12 В и 1200 мА, пока к компьютеру подключено мощное устройство. После отключения порт возвращается к 5 В.
USB-адаптер
Популярной альтернативой зарядке устройств от компьютера является сетевой адаптер с портом USB для зарядки устройств. Это удобно, потому что они работают с любым кабелем USB, но часто имеют другое напряжение, чем порт USB; например, зарядные устройства с розеткой USB от Apple имеют 12 В вместо стандартных 5 В.Проверьте адаптер, который вы используете, прежде чем использовать его с устройством.
Универсальные USB-зарядки для телефонов
Производители и продавцы телефонов взяли на себя обязательство создать и внедрить универсальное зарядное устройство micro-USB для мобильных телефонов в 2012 году. Эти зарядные устройства будут иметь одинаковое напряжение и совместимы с несколькими устройствами независимо от производителя. Micro-USB уже используется в ряде устройств, в том числе в линейке портативных устройств Sony PSP и контроллерах PS3.
Как работают USB-зарядные устройства
Разъемы USB имеют четыре контакта: два для связи с компьютером и два для подачи питания на устройство. При подключении к компьютеру ваше устройство получает питание и данные. Обычно это означает, что вы не сможете использовать устройство, если оно не извлечено из компьютера. При зарядке задействованы только контакты питания, что позволяет продолжать пользоваться устройством, пока оно заряжается.
Как следует из названия, какова выходная мощность USB-порта?
Это стандартное значение или оно может меняться в зависимости от производителя/модели и т. д.?
Если это значение не является стандартным, как его определить?
6 ответов 6
Спецификации USB 1.x и 2.0 обеспечивают подачу 5 В по одному проводу для питания подключенных USB-устройств.
Удельная нагрузка определяется как 100 мА в USB 2.0 и 150 мА. мА в USB 3.0. Устройство может потреблять максимум 5 единиц нагрузки (500 мА) от порта USB 2.0; 6 (900 мА) в USB 3.0.
Поскольку мощность равна произведению тока на напряжение, все, что вам нужно сделать, это умножить 5 В на ток, потребляемый устройством от порта.
Обратите внимание, что также существует соглашение о зарядке устройств. Эти типы портов допускают ток до 1,5 А (также с использованием 5 В). Однако порт USB рассчитан на ток до 5 А, поэтому некоторые производители могут выйти за пределы спецификации и предложить более высокий максимальный ток.
Значения должны быть стандартными (конечно, существует определенный уровень допуска в уровнях тока и напряжения). Обычно я вижу сигнал молнии снаружи порта, что должно означать порт высокого разряда. Что касается уверенности, проверьте документацию ноутбука.
@Lawrence, это зарядка нисходящего порта, что позволяет устройству получать более 1 единицы без согласования.
Насколько я понял, это не полный ответ на данный момент. Переходя к разделу USB Power Delivery, уже могут быть устройства, которые выдают 20 В. Интересно, что произойдет, если контроллер такого устройства имеет ошибку и подает +20 В на устаревшее устройство. Или я все неправильно понимаю?
@PavelGatilov Ответ по-прежнему точен в отношении старых текущих рейтингов, которые все еще применяются, хотя он нуждается в некотором пересмотре в связи с недавними событиями. О выходе +20 В я прочитал статью, на которую вы ссылаетесь (хотя и по диагонали): кажется, что она распространяется только на устройства типа C, поэтому это не влияет на устаревшие (то есть USB 2.0 или более ранние) устройства. Устройства Power Delivery также должны реализовывать некоторые возможности управления, чтобы они могли вернуться к старым протоколам.
На рынке есть USB-адаптеры питания, на которых явно указано "адаптер 10 Вт". Поскольку USB имеет напряжение 5 В, 10 Вт дают 2 А = 2000 мА. В результате устройства, подключенные к этому адаптеру, заряжают аккумулятор в 4 раза быстрее, чем через «обычный» USB-порт 500 мА.
@Andrew, я считаю, что устройства потребляют только тот ток, который им нужен / который они могут использовать. Пока устройство получает правильное напряжение («электрическое давление») 5 вольт, доступные амперы могут быть любыми. Подумайте, как вы можете взять внутреннюю проводку дома (которая рассчитана на много-много ампер, достаточно для питания всего дома), подключить прямо к ней лампочку мощностью 60 Вт, и она будет потреблять только то количество энергии, которое необходимо, потому что она рассчитана на это напряжение (120 В переменного тока).
@Andrew абсолютно не прав. Поставка X ампер может обеспечить что угодно до X ампер. Устройство рисует только то, что ему нужно. Проблема может возникнуть, когда все наоборот, если устройству требуется больше ампер, чем может выдать блок питания.
Интенсивность (=ампер) тока зависит от напряжения и сопротивления/импеданса цепей устройства. Вы не можете изменить ни это, ни напряжение, время заряда будет таким же, если будет обеспечен достаточный ток (= ампер). Если ваш адаптер имеет в 4 раза больше ампер, чем требуется, он может одновременно заряжать 4 устройства, но время зарядки одного устройства не изменится. Не потому, что «это рейтинг», а потому, что это физический закон (закон Ома)
Мощность, которая должна подаваться через порт USB, определяется в разделе 7.2.1 спецификаций USB 2.0.
Начнем с того, что мощность определяется в "единицах нагрузки". Для USB 2.0 одна единица равна 100 мА, а для USB 3.x одна единица равна 150 мА.
Стандарт USB определяет два класса портов USB: "порты высокой мощности" и "порты малой мощности"
В спецификациях на странице 171 сказано:
"Системы, получающие рабочее питание извне, переменного или постоянного тока, должны обеспечивать не менее пяти единичных нагрузок на каждый порт. Такие порты называются портами высокой мощности."
Итак, если у вас есть настольный ПК или ноутбук, подключенный к розетке переменного тока, каждый USB-порт ДОЛЖЕН подавать ток 500 или 900 мА. Обратите внимание на язык "по крайней мере". Так что их может быть больше, если аппаратно не поддерживается ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ функция перегрузки по току. Например, обычный настольный ПК в спящем режиме получает питание VBUS от шины +5VSB своего блока питания, который способен обеспечить по крайней мере 2 А тока. Или больше, что указано в конкретном блоке питания.
Например, если гаджет Raspberry Pi3 получает питание от адаптера переменного тока в постоянный от настенной сети переменного тока, он должен подавать не менее 500 мА на каждый (из 4) портов. К сожалению, этого не происходит, и поэтому он несовместим с USB.
Однако, если USB-хост представляет собой тонкое устройство с питанием от батареи (например, MP3-плеер или смартфон), производитель может объявить его "хостом с низким энергопотреблением", а конструкция USB-порта может ограничивать только 100/150 мА. Это ограничение очень неудобно для клиентов и редко соблюдается.
Если система USB (хост или концентратор) объявлена как обычный хост, порты проверяются на соответствие спецификациям тестирования USB-IF с использованием специализированных тестеров USB-портов. Тестер либо прикладывает нагрузку, равную 5 единицам, и проверяет, не превышает ли падение напряжения заданных значений (запас 5% или 10%), либо применяет ступенчато возрастающую нагрузку и определяет, в какой момент срабатывает (дополнительно) цепь максимального тока. окончено.
В бытовых условиях работоспособность порта можно проверить, подключив большой резистор на 10 Ом (или 5,5 Ом, если USB 3.x) к зачищенному кабелю. Или используя специальную переменную загрузку, которую можно найти на e-Bay.
Требования к подаче питания от обычного USB-порта не следует путать с требованиями к USB-УСТРОЙСТВАМ: USB-устройства НЕ должны потреблять более одной единицы нагрузки, пока хост не завершит перечисление устройств. Хосты USB должны отслеживать потребляемую мощность, заявленную подключенными устройствами. Во время перечисления хост считывает обязательные требования к питанию устройства в своем дескрипторе, и если хост считает, что его мощность исчерпана, он может отказаться от подключения.
Универсальная последовательная шина (USB), первоначально разработанная как интерфейс данных с ограниченными возможностями подачи питания, стала основным методом питания и зарядки мобильных устройств. В этой статье мы расскажем о возможностях современных зарядных устройств USB.
Существует четыре метода распределения питания между USB-хостами и устройствами.
1 Сила по умолчанию
Спецификация USB 2.0 позволяет хостам подавать 5 В при 500 мА, что обеспечивает общую выходную мощность 2,5 Вт. USB 3.0 и 3.1 допускают 5 В при 900 мА (4,5 Вт). Сертифицированные хосты и устройства должны ограничивать подачу и потребление энергии этими уровнями мощности по умолчанию.
| Технические характеристики | Макс. Напряжение | Макс. Текущий | Макс. Питание |
|---|---|---|---|
| USB 2.0 | 5В | 500мА | 2,5Вт< /td> |
| USB 3.0 / USB3.1 | 5 В | 900 мА | 4,5 Вт |
| Зарядка аккумулятора через USB (BC) 1.2 | 5В | 1,5А | 7,5Вт | Режим тока USB-C (не PD) | 5В | 3A | 15Вт |
| USB-C / подача питания (PD) | 20 В | 5A | 100 Вт |