100 ватт по USB / Habr

Многие из нас привыкли заряжать мелкие гаджеты (телефон/планшет/etc.) от компьютера по USB. Однако, существующие спецификации USB 2.0 разрешают напряжение только 5 В и силу тока 0,5 А, а в USB 3.0 лимит чуть повысили до 5 В и 0,9 А. Получается, что максимальная мощность составляет всего лишь 4,5 Вт, это совсем немного. Но всё изменится, если удастся принять дополнение к спецификациям USB Power Delivery. Эта технология обеспечит передачу до 100 ватт по USB 2.0 и 3.0.

Таким образом, теоретически по USB можно будет запитывать даже крупные и энергоёмкие устройства: мощные колонки, монитор, принтер и так далее, используя при этом стандартные USB-кабели и разъёмы. Можно будет даже заряжать один ноутбук от другого ноутбука. Фактически, USB может стать универсальным стандартом питания для компьютеров.

100-ваттная мощность означает также, что гаджеты можно будет заряжать с большей скоростью. Здесь узким местом становится уже аккумулятор и блок питания. С таким расходом энергии ваш ноутбук может разрядиться за полчаса, если подключать к нему устройства на подзарядку или внешние монитор/принтер и т.д. Не говоря уже о том, что блок питания ноутбука вообще вряд ли выдержит такое напряжение и силу тока.

Спецификации USB Power Delivery сосуществуют со спецификациями USB Battery Charging 1.2 и являются обратно совместимыми с USB 2.0.

Судя по всему, USB Power Delivery — это защитная мера против технологии Apple Thunderbolt, на которую эксклюзивные права Apple истекают весной 2012 года. То есть разработчики и OEM-сборщики получат дешёвую и универсальную технологию USB в то же время, что и Thunderbolt. Плюс к тому USB Power Delivery будет и технически получше, потому что Thunderbolt даёт мощность только 10 ватт.

Демонстрация USB Power Delivery намечена на 13 сентября 2011 года, тогда же опубликуют технические подробности. Ратификация стандарта — в начале 2012-го.

Какой максимальный ток выдержит USB и другие разъемы

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.

 

USB 2.0 Распайка и характеристики

USB (Universal Serial Bus — «универсальная последовательная шина») — последовательный интерфейс передачи данных для среднескоростных и низкоскоростных периферийных устройств. Для подключения используется 4-х проводный кабель, при этом два провода используются для приёма и передачи данных, а 2 провода — для питания периферийного устройства. Благодаря встроенным линиям питания USB позволяет подключать периферийные устройства без собственного источника питания.

Основные сведения

Кабель USB состоит из 4 медных проводников — 2 проводника питания и 2 проводника данных в витой паре, и заземленной оплётки (экрана).

Кабели USB имеют физически разные наконечники «к устройству» и «к хосту». Возможна реализация USB устройства без кабеля, со встроеннымв корпус наконечником «к хосту». Возможно и неразъёмное встраивание кабеля в устройство(например, USB-клавиатура, Web-камера,USB-мышь), хотя стандарт запрещает это для устройств full и high speed.

Шина USB строго ориентирована, т. е. имеет понятие «главное устройство» (хост, он же USB контроллер, обычно встроен в микросхему южного моста на материнской плате) и «периферийные устройства».

Устройства могут получать питание +5 В от шины,но могути требовать внешний источник питания. Поддерживается и дежурный режим для устройств и разветвителей по команде с шинысо снятием основного питания при сохранении дежурного питания и включением по команде с шины.

USB поддерживает «горячее» подключение и отключение устройств. Это возможно благодаря увеличения длинны проводника заземляющего контакта по отношению к сигнальным.При подключенииразъёма USB первыми замыкаются заземляющие контакты, потенциалы корпусов двух устройств становятся равны и дальнейшее соединение сигнальных проводников не приводитк перенапряжениям, даже если устройства питаются от разных фаз силовой трёхфазной сети.

На логическом уровне устройство USB поддерживает транзакции приема и передачи данных. Каждый пакет каждой транзакции содержит в себе номер оконечной точки (endpoint) на устройстве.При подключении устройства драйверы в ядре ОС читают с устройства список оконечных точек и создают управляющие структуры данных для общения с каждой оконечной точкой устройства. Совокупность оконечной точки и структур данных в ядре ОС называется каналом (pipe).

Оконечные точки, а значит,и каналы, относятся к одному из 4 классов:

1) поточный (bulk),

2) управляющий (control),

3) изохронный (isoch),

4) прерывание (interrupt).

Низкоскоростные устройства, такие, как мышь, не могут иметь изохронные и поточные каналы.

Управляющий канал предназначен для обмена с устройством короткими пакетами «вопрос-ответ». Любое устройство имеет управляющий канал 0, который позволяет программному обеспечению ОС прочитать краткую информацию об устройстве,в том числе коды производителя и модели, используемые для выбора драйвера, и список других оконечных точек.

Канал прерывания позволяет доставлять короткие пакеты и в том, и в другом направлении, без получения на них ответа/подтверждения, но с гарантией времени доставки — пакет будет доставлен не позже, чем через N миллисекунд. Например, используется в устройствах ввода (клавиатуры, мыши или джойстики).

Изохронный канал позволяет доставлять пакеты без гарантии доставки и без ответов/подтверждений, но с гарантированной скоростью доставки в N пакетов на один период шины (1 КГц у lowи full speed, 8 КГцу high speed). Используется для передачи аудио- и видеоинформации.

Поточный канал дает гарантию доставки каждого пакета, поддерживает автоматическую приостановку передачи данных по нежеланию устройства (переполнение или опустошение буфера), но не дает гарантий скорости и задержки доставки. Используется, например, в принтерахи сканерах.

Время шины делится на периоды,в начале периода контроллер передает всей шине пакет «начало периода». Далее в течение периода передаются пакеты прерываний, потом изохронные в требуемом количестве, в оставшееся время в периоде передаются управляющие пакеты и в последнюю очередь поточные.

Активной стороной шины всегда является контроллер, передача пакета данных от устройствак контроллеру реализована как короткий вопрос контроллера и длинный, содержащий данные, ответ устройства. Расписание движения пакетов для каждого периода шины создается совместным усилием аппаратуры контроллера и ПО драйвера, для этого многие контроллеры используют Прямой доступ к памяти DMA (Direct Memory Access) — режим обмена данными между устройствами или же между устройством и основной памятью, без участия Центрального Процессора (ЦП). В результате скорость передачи увеличивается, так как данные не пересылаются в ЦП и обратно.

Размер пакета для оконечной точки есть вшитая в таблицу оконечных точек устройства константа, изменению не подлежит.Он выбирается разработчиком устройства из числа тех, что поддерживаются стандартом USB.

Технические характеристики

Возможности USB:

— Высокая скорость обмена (full-speed signaling bit rate) —12 Мб/с
— Максимальная длина кабеля для высокой скорости обмена —5 м
— Низкая скорость обмена (low-speed signaling bit rate) — 1.5 Мб/с
— Максимальная длина кабеля для низкой скорости обмена —3 м
— Максимум подключенных устройств (включая размножители) — 127
— Возможно подключение устройств с различными скоростями обмена
— Отсутствие необходимости в установке пользователем дополнительных элементов, таких как терминаторы для SCSI
— Напряжение питания для периферийных устройств —5 В
— Максимальный ток потребления на одноустройство —500 mA

Распайка разъема USB 1.1 и 2.0

Разъем USB — серия «А» Предназначен только для подключения к источнику, т. е.к компьютеру или хабу	Разъем USB — серия «В» Предназначены только для подключения к периферийному устройству

Сигналы USB передаются по двум проводам экранированного четырёхпроводного кабеля.

Номер контакта	Обозначение	Цвет провода
1	VBUS	Красный
2	D-	Белый
3	D+	Зелёный
4	GND	Чёрный

Здесь:

GND — цепь «корпуса» для питания периферийных устройств
V BUS — +5V также для цепей питания
Шина D+ предназначена для передачи данных

Шина D- для приема данных.

Недостатки USB 2.0

Хотя максимальная скорость передачи данных USB 2.0 составляет 480 Мбит/с (60 Мбайт/с), в реальной жизни достичь таких скоростей нереально (~33,5 Мбайт/сек на практике).Это объясняется большими задержками шины USB между запросом на передачу данных и собственно началом передачи. Например, шина FireWire, хотя и обладает меньшей пиковой пропускной способностью 400 Мбит/с, что на 80 Мбит/с (10 Мбайт/с) меньше, чем у USB 2.0, в реальности позволяет обеспечить бо́льшую пропускную способность для обмена данными с жёсткими дисками и другими устройствами хранения информации. В связис этим разнообразные мобильные накопители уже давно «упираются» в недостаточную практическую пропускную способность USB 2.0.

USB электронная нагрузка своими руками

Приветствую, Самоделкины!
Наверняка у вас дома куча USB источников питания: пауэрбанки, зарядки для смартфонов и так далее. Как мы знаем, очень часто китайские производители завышают их реальные выходные характеристики. Для того чтобы оценить и понять на что способен тот или иной блок питания или powerbank, а также примерно узнать емкость того же пауэрбанка, не разбирая его, достаточно иметь под рукой usb-тестер, с возможностью измерения емкости и простую нагрузку (резистор, лампочку и так далее).


Конечно, есть специализированные USB электронные нагрузки для этих целей, и стоят они вроде не дорого, но покупать то, что можно сделать дома, не наш стиль.


Относительно недавно автор (AKA KASYAN) получил партию powerbank’ов разных размеров и характеристик.

Оценить их реальные выходные параметры тока и напряжения дело нескольких секунд.


В качестве нагрузки автор всегда использовал старый добрый проволочный переменный резистор. Его хватает, чтобы кратковременно нагружать powerbank током до 2А и, казалось бы, он устраивает почти всем, но одним суровым зимним вечером он нечего делать, сидя возле новогоднего стола автору в голову пришла мысль — сделать USB электронную нагрузку.

Платка была разработана буквально за полчаса.

Еще полчаса ушло на печать, перенос, травление, лужение и сверление. Это довольно трудоемкий процесс.

В итоге на свет появилась очередная, весьма неплохая конструкция, которую можно смело порекомендовать для повторения.

Для начала давайте рассмотрим основные характеристики нашей токовой электронной нагрузки.
Диапазон рабочих напряжений от 4 до 15-20В;


Диапазон регулировки тока от 0 до 5А, зависит от сопротивления и мощностей токового шунта;


Максимальная расчетная мощность 20Вт, пиковая кратковременная до 40Вт.
Нагрузка не требует внешнего источника питания, питается напрямую от USB порта, который нужно нагрузить.
Давайте рассмотрим принцип работы схожей нагрузки, только на гораздо большую мощность. Если в двух словах, то имеем операционный усилитель, который сравнивает напряжение образованное опорным источником, с напряжением, которое берется с датчика тока в лице низкоомного резистора.

У нас имеется возможность принудительно менять напряжение с опорного источника, вращением переменного резистора.

Этим нарушаем баланс между входами операционного усилителя, а он в свою очередь, путем изменения своего выходного напряжения, постарается уравновесить напряжение между входами.

Изменение выходного напряжения с операционного усилителя приводит к изменению сопротивление открытого канала транзистора, а, следовательно, к изменению тока в цепи.

Важно подчеркнуть, что это стабилизатор тока, и выставленное значение не будет меняться в зависимости от напряжения, это очень важно. Все эти преимущества дают возможность использовать нашу нагрузку для разряда аккумуляторов стабильным током с целью выявления емкости. Диапазон питающих напряжений довольно широк. На схему можно подавать напряжение до 30В, но автор делать этого не советует, так как возможны нарушения в работе отдельных узлов. Предельно допустимая мощность рассеиваемая нагрузкой составляет 40Вт, но лишь в том случае, если имеется активное охлаждение и довольно массивный радиатор для транзистора, а так до 20Вт для такой нагрузки полностью безопасно.
Для того, чтобы нагрузка долговременно могла рассеять эти 20Вт мощности в виде тепла, опять же нужен небольшой вентилятор.

Насчет охлаждения. Так как автор использовал микросхему сдвоенного операционного усилителя lm358, а сама схема нагрузки построена всего на одном элементе, второй канал оставался свободным.


Недолго думая, на втором элементе автор решил собрать простенький терморегулятор оборотов вентилятора, который собственно и будет охлаждать наш транзистор.


Если радиатор транзистора нагревается выше заданной температуры, сработает вентилятор. Позже от этого узла автор решил полностью отказаться. Лучше вентилятор напрямую припаять на линию 5В, он будет постоянно вращаться. В архиве проекта, который можно скачать по этой ССЫЛКЕ, найдете плату без узла термо регулировки.

Вентилятор желательно использовать 5-вольтовый, но обычные 12-вольтовые также неплохо работают от напряжения 5В, поэтому допускается их применение.


Конечно, вентилятор нужен малогабаритный, а не такой как у автора. Силовые дорожки печатной платы автор обильно залудил припоем.

Транзистор прикручен на небольшой теплоотвод (это пилотный вариант, в дальнейшем будет установлен радиатор покрупнее и все это будет охлаждаться вентилятором).

Силовой транзистор, на котором рассеивается вся мощность в виде тепла – полевой. Нагрузка работает в линейном режиме и транзистору приходится очень несладко.


Токовый шунт.


От его сопротивления и мощности зависит максимальный ток нагрузки. Автор советует использовать smd-резисторы 2-5Вт с сопротивлением от 0,05 до 0,1Ом. Если под рукой нет мощных резисторов, то можно соединять параллельно несколько штук меньшей мощности, либо использовать обычные низкоомные резисторы выводного типа.

А теперь нагрузим несколько пауэрбанков. Первый образец имеет емкость всего 2000мАч, питание 1 литий-ионый аккумулятор стандарта 18650. Подключаем нашу нагрузку через USB измеритель и плавно увеличиваем ток, вращая переменный резистор на плате электронной нагрузки.

Выходной ток пауэрбанка около 1А. При попытке получить больший ток, выходное напряжение резко просаживается.
Второй образец более дорогой, с емкостью в 10000мАч, питание — 4 литиевых аккумулятора формата 18650.Грузим выход тем же способом. Выходной ток около 1,2А.

Третий образец питается от 6-ти аккумуляторов стандарта 18650, общая емкость около 15000мАч. Максимальный выходной ток 2,6А. Если нагружать еще больше, то произойдет просадка выходного напряжения.

Этот powerbank пока что лучше всех, целых 2 ,6А. Этого хватит для одновременной зарядки 2-3 смартфонов или планшета.

Как уже было сказано, с помощью такой нагрузки можно проверять выходные характеристики блоков питания. Вот зарядное устройство quick charger 3.0:


Оно может выдавать ток до 3А. Проверим, правда ли это?

Как видим, китайский производитель опять обманул, но в нашу пользу. Адаптер выдает 3,5А вместо заявленных 3А, и это не может не радовать.

Ну что же, на этом все. Благодарю за внимание. До новых встреч!

Видео:

Источник Доставка новых самоделок на почту

Получайте на почту подборку новых самоделок. Никакого спама, только полезные идеи!

*Заполняя форму вы соглашаетесь на обработку персональных данных

Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.

Характеристики интерфейса — Интерфейс SuperSpeed USB 3.0

Интерфейс USB 3.0 – стандарт SuperSpeed USB

USB Implementers Forum финализировал спецификации стандарта USB 3.0 в конце 2008 года. Как и можно было ожидать, новый стандарт увеличил пропускную способность, хотя прирост не такой значительный, как 40-кратное увеличение скорости при переходе от USB 1.1 на USB 2.0. В любом случае, 10-кратное повышение пропускной способности можно приветствовать. USB 3.0 поддерживает максимальную скорость передачи 5 Гбит/с. Пропускная способность почти в два раза превышает современный стандарт Serial ATA (3 Гбит/с с учётом передачи информации избыточности).

Логотип USB 3.0

Каждый энтузиаст подтвердит, что интерфейс USB 2.0 является основным «узким местом» современных компьютеров и ноутбуков, поскольку его пиковая «чистая» пропускная способность составляет от 30 до 35 Мбайт/с. Но у современных 3,5″жёстких дисков для настольных ПК скорость передачи уже превысила 100 Мбайт/с (появляются и 2,5″ модели для ноутбуков, приближающиеся к данному уровню). Скоростные твёрдотельные накопители успешно превзошли порог 200 Мбайт/с. А 5 Гбит/с (или 5120 Мбит/с) соответствует 640 Мбайт/с.

Мы не думаем, что в обозримом будущем жёсткие диски приблизятся к уровню 600 Мбайт/с, но следующие поколения твёрдотельных накопителей могут превысить это число уже через несколько лет. Увеличение пропускной способности становится всё более важным, поскольку количество информации увеличивается, соответственно, растёт и время её резервирования. Чем быстрее работает хранилище, тем меньше будет время резервирования, тем проще будет сделать «окна» в расписании резервирования.

Таблица сравнения скоростных характеристик USB 1.0 – 3.0

Цифровые видеокамеры сегодня могут записывать и хранить гигабайты видеоданных. Доля HD-видеокамер увеличивается, а им требуются более ёмкие и быстрые хранилища для записи большого количества данных. Если использовать USB 2.0, то на передачу нескольких десятков гигабайт видеоданных на компьютер для монтажа потребуется значительное время. USB Implementers Forum считает, что пропускная способность останется принципиально важной, и USB 3.0 будет достаточно для всех потребительских устройств на протяжении ближайших пяти лет.

Скачать полную официальную спецификацию USB 3.0

Кодирование 8/10 бит

Чтобы гарантировать надёжную передачу данных интерфейс USB 3.0 использует кодирование 8/10 бит, знакомое нам, например, по Serial ATA. Один байт (8 бит) передаётся с помощью 10-битного кодирования, что улучшает надёжность передачи в ущерб пропускной способности. Поэтому переход с битов на байты осуществляется с соотношением 10:1 вместо 8:1.

Сравнение пропускной способности USB 1.x – 3.0 и конкурентов

Режимы энергосбережения

Конечно, основной целью интерфейса USB 3.0 является повышение доступной пропускной способности, однако новый стандарт эффективно оптимизирует энергопотребление. Интерфейс USB 2.0 постоянно опрашивает доступность устройств, на что расходуется энергия. Напротив, у USB 3.0 есть четыре состояния подключения, названные U0-U3. Состояние подключения U0 соответствует активной передаче данных, а U3 погружает устройство в «сон».

Если подключение бездействует, то в состоянии U1 будут отключены возможности приёма и передачи данных. Состояние U2 идёт ещё на шаг дальше, отключая внутренние тактовые импульсы. Соответственно, подключённые устройства могут переходить в состояние U1 сразу же после завершения передачи данных, что, как предполагается, даст ощутимые преимущества по энергопотреблению, если сравнивать с USB 2.0.

Больший ток

Кроме разных состояний энергопотребления стандарт USB 3.0 отличается от USB 2.0 и более высоким поддерживаемым током. Если USB 2.0 предусматривал порог тока 500 мА, то в случае нового стандарта ограничение было сдвинуто до планки 900 мА. Ток при инициации соединения был увеличен с уровня 100 мА у USB 2.0 до 150 мА у USB 3.0. Оба параметра весьма важны для портативных жёстких дисков, которые обычно требуют чуть большие токи. Раньше проблему удавалось решить с помощью дополнительной вилки USB, получая питание от двух портов, но используя только один для передачи данных, пусть даже это нарушало спецификации USB 2.0.

Новые кабели, разъёмы, цветовое кодирование

Стандарт USB 3.0 обратно совместим с USB 2.0, то есть вилки кажутся такими же, как и обычные вилки типа A. Контакты USB 2.0 остались на прежнем месте, но в глубине разъёма теперь располагаются пять новых контактов. Это означает, что вам нужно полностью вставлять вилку USB 3.0 в порт USB 3.0, чтобы удостовериться в режиме работы USB 3.0, для которого требуются дополнительные контакты. Иначе вы получите скорость USB 2.0. USB Implementers Forum рекомендует производителям использовать цветовое кодирование Pantone 300C на внутренней части разъёма.

Ситуация получилась схожей и для USB-вилки типа B, хотя различия визуально более заметны. Вилку USB 3.0 можно определить по пяти дополнительным контактам.

USB 3.0 не использует волоконную оптику, поскольку она слишком дорога для массового рынка. Поэтому перед нами старый добрый медный кабель. Однако теперь у него будет девять, а не четыре провода. Передача данных осуществляется по четырём из пяти дополнительных проводов в дифференциальном режиме (SDP–Shielded Differential Pair). Одна пара проводов отвечает за приём информации, другая – за передачу. Принцип работы похож на Serial ATA, при этом устройства получают полную пропускную способность в обоих направлениях. Пятый провод – «земля».

Читать подробнее о разъёмах и кабелях USB 3.0

Скачать полную официальную спецификацию USB 3.0

Как избежать повреждения USB-порта —

 

   Часто производители ноутбуков, а затем и продавцы, реализующие эти изделия, дают приличную гарантию на предлагаемое «железо» с одной лишь оговоркой: гарантия не распространяется на USB-порты. Почему? Надо полагать, потому, что это самое уязвимое место компьютера, и неопытные пользователи, которых большинство, в результате неправильной эксплуатации интерфейса USB, могут легко его повредить. Конечно, разработчики борются с этой проблемой и в разных моделях ноутбуков применяют различные защитные меры. Но, пока проблема окончательно не решилась и чтобы избежать неприятностей, пользователям рекомендуется придерживаться определенных правил. То же самое относится и к стационарным компьютерам.

   Все неудачи использования USB-порта можно разделить на программные и аппаратные, то есть физические. Программные отказы устраняются легче. По крайней мере, они не потребуют материальных затрат, хотя могут занять достаточное время. В данном случае, может потребоваться обновление или подбор драйвера, настройка BIOS, а в трудных случаях – переустановка операционной системы. Физические неисправности потребуют разборку компьютера, поиск и замену перегоревших деталей, и самое неприятное – замену дорогостоящей микросхемы-контроллера, с чем может справиться только специалист сервисного центра.

Энергетические параметры USB

   Самым распространенным вариантом на сегодняшний день являются встроенные в компьютерную технику разъемы USB 2.0. Реже попадаются версии USB 1.1, с которых и началось широкое внедрение этого типа интерфейса в конце прошлого века. Более совершенный USB 2.0 начал применяться с 2000 года, начиная с 2008 года, увидел свет USB 3.0. Рассмотрим только энергетические параметры распространенных портов. 

   Порт USB версии 2.0, как и более новой версии 3.0, имеет специальные контакты, на которые выведено напряжение 5 В. Это напряжение обычно используется для питания подключаемых к компьютеру внешних устройств, управляемых через порт, а также как источник питания постоянного тока. Такой источник может питать USB-фонарик, небольшую аудиосистему или служить для зарядки аккумулятора мобильного телефона.

   Однако энергетические возможности порта не безграничны. Стандартное значение тока, который он может обеспечить, составляет следующую величину. Для порта USB 2.0 выходной ток не может превышать значения 500 мА, для версии USB 3.0 – 900 мА. Когда возникает небольшая перегрузка, это приводит к просадке напряжения, что может вызвать сбой в работе подключаемого устройства. Если перегрузка увеличивается, напряжение уменьшается еще больше. При этом о работе устройства уже говорить не приходится, а сам порт может выйти из строя в результате сильного перегрева элементов схемы. Тем более, непоправимый вред может нанести короткое замыкание шин питания, которое вызовет перегорание защитных элементов порта.

Что и как подключают к разъему USB 2.0

   В каждом компьютере может быть установлено от 2 до 6 портов USB, а по спецзаказу и того больше. Все, что подключается к каждому из них, не должно потреблять ток более чем 500 мА. Этим гарантируется нормальная работа устройств и сохранение работоспособности самого порта. Маломощные и исправные нагрузки, вроде флешек, мыши, клавиатуры или web-камеры, не могут причинить интерфейсу вреда. К мощным нагрузкам следует относиться со вниманием. 

   Примером мощной нагрузки может служить внешний жесткий диск и другие устройства с потребляемым током 500 и более миллиампер. Часто такие девайсы снабжаются двумя разъемами, соединенными параллельно, чтобы использовать для их подключения два разных порта USB 2.0. Нагрузочная способность данного способа питания увеличится до 1000 мА. Иногда внешнее устройство имеет собственный источник питания, тогда электрическая энергия порта не расходуется вовсе, и он будет функционировать в облегченном режиме.

   Все, о чем говорилось здесь относительно порта USB 2.0, справедливо и для его варианта 3.0 с той лишь разницей, что вместо максимального нагрузочного тока 500 мА, он имеет ограничение в 900 мА.

Ошибки при подключении мощных нагрузок

   Одна из ошибок заключается в следующем. Допустим, подключаемое устройство (внешний жесткий диск) имеет два спаренных разъема USB. Один из них основной, имеющий линию питания и линию данных, другой – дополнительный, снабженный только проводниками для питания. Часто потребитель, по неопытности или забывчивости, может задействовать только один основной разъем, оставив дополнительный разъем неподключенным. Если устройство потребляет ток 800 мА, то оно перегрузит порт USB 2.0, отчего он выйдет из строя.

   Похожая ситуация может возникнуть, когда пользователь использует пассивный разветвитель интерфейса USB – приспособления, увеличивающего количество гнезд USB. Такое приспособление рассчитано на подключение соответствующего количества маломощных нагрузок и никак не может увеличить максимальный ток исходного порта. Если потребитель этого не понял и посредством мощных нагрузок допустил перегрузку, то следует ожидать неприятностей.

Последствия выхода из строя порта от перегрузки

   Чтобы перегрузка или короткое замыкание питающей шины порта USB не привели к более серьезной поломке компьютера, разработчики встраивают специальные средства защиты. Например, плавкий предохранитель, ограничивающий ток резистор, самовосстанавливающийся предохранитель. В каждом случае последствия могут быть разными.

   Если сгорает плавкий предохранитель, то питающие шины порта отключаются, и он становиться неработоспособным. При перегрузке ограничивающего резистора (как правило, это чип SMD), он сильно разогревается, часть его резистивного слоя сгорает, отчего сопротивление увеличивается, следовательно, нагрузочный ток еще более уменьшается. Такой «поджаренный» порт сможет функционировать только с маломощными нагрузками.

   Если в схему встроен самовосстанавливающийся предохранитель, то после снятия чрезмерной нагрузки работоспособность порта будет автоматически восстановлена. В иных случаях потребуется разборка компьютера и замена элементов, вышедших из строя.

 

Напомним, что специалисты «Serty-Service» готовы помочь

если у вас возникли проблемы с USB устройствами. 

Разница USB 2.0 и USB 3.0 версий

В последнее время все чаще слышно о USB 3.0 версии, о том что это очень хорошо, быстрее передача данных и еще много преимуществ перед обычным старым USB 2.0 интерфейсом. Таки давайте разберемся в чем их отличия, в каких случаях USB 3.0 действительно будет полезен, и когда не будет разницы между старым и новым USB интерфейсом.

USB 2.0 появился в 2000 году. Он мог работать в одном из трех режимов (Low-speed, Full-speed и High-speed). Режим High-speed и было основным нововведением в USB версии 2.0. Скорость передачи данных в режиме High-speed могла достигать 480 Мегабит в секунду. Но в среднем с большинство устройствами скорость передачи данных через USB 2.0 порт 5-10 Мегабит в секунду.

Ввиду с тем, что объемы файлов и носителей со временем стали гораздо больше, появилась необходимость в более высокой скорости передачи данных. Таким образом в 2008 году появился новый интерфейс USB 3.0, разработкой которого занималось несколько крупных компаний Intel, Microsoft, HP и другие.

Для того, что бы людям было сразу понятно, что в устройстве используется порт USB 3.0, его внутреннюю часть делают из синего пластика, тогда как USB 2.0 чаще белого цвета.

И наконец, самое главное, это скорость передачи данных, которая достигает в USB 3.0 до 5 Гигабит в секунду, а это 600 Мегабайт в секунду. Так же в отличии от USB 2.0 версии, в USB 3.0 сила тока 900 мА, а это позволяет по usb хабу подключать несколько энергопотребляющих устройств.

Итак отметим основные отличия USB 3.0 от USB 2.0:

• Скорость передачи данных USB 2.0 — 480 Мегабит в секунду (60 Мегабайт в секунду)
  Скорость передачи данных USB 3.0 — 5 Гигабит в секунду (600 Мегабайт в секунду)
• Сила тока USB 2.0 — 500 миллиАмпер
  Сила тока USB 3.0 — 900 миллиАмпер
• По USB 3.0 версии происходит одновременная отправка и принятие данных, в то время как через USB 2.0 передача происходит только в одну сторону.
• USB 3.0 порты совместимы с устройствами более старых версий USB.

Но следует отметить, что USB 3.0 версии будет радовать и впечатлять своей скоростью только лишь в том случае, если устройство или носитель, которые подключены к USB 3.0 порту, обладают поддержкой этой версии интерфейса. Например, если обычную usb флешку 2.0 версии подключить в USB 3.0 порт, то скорость будет такая же как и при подключении к USB 2.0 порту.

Летом 2013 года был презентован интерфейс USB 3.1 версии, обладающий скоростью передачи данных до 10 гигабит. Сегодня уже можно встретить в продаже компьютеры с USB 3.1 портами.

Поделитесь, пожалуйста: