Много статей не имеет срока устаревания. Есть смысл смотреть и 2011, и даже 2008 год. Политика сайта: написать статью, а потом обновлять ее много лет.
Открыта карта ВТБ для материальной поддержки сайта: 4893470220568296.

Рекламодателям! Перестаньте спамить мне на почту с предложениями о размещении рекламы на этом сайте. Я никогда спамером/рекламщиком не был и не буду!
" title="Написать письмо">Написать письмо

Статистика

Пользователи : 1
Статьи : 1247
Просмотры материалов : 4584677
 
Максимальная мощность от разъема USB (20.03.2015). Печать E-mail
2015 - Март
20.03.2015 20:25
Save & Share

Прочитав много источников, находил везде одну и ту же информацию: порт USB 2.0 способен выдавать не более 500мА, обеспечивая мощность не более 2.5Вт. Однако некоторые вещи заставляют усомниться в этом.

Прежде всего, о полезном. Если в диспетчере устройств выбрать свойства "USB Root Hub" (не помню, как там по-русски, все устройства посмотрите), то на второй вкладке "Питание" отразится информация о подключенном устройстве: сколько для него необходимо миллиампер. Значение берется из начинки подключаемого устройства, это не фактический ток потребления на текущий момент:
- часть флешек требует 500мА (Kingston, Transcend), а часть 200мА (Toshiba). Причем опытным путем доказано, что флешка от Toshiba работает на любом удлинителе USB 1.8 метра, даже выполненном не по стандарту. Получается, чем меньше потребляет устройство - тем больше у него шансов заработать на удлинителе USB или некачественных передних разъемах корпуса;
- и действительно: оптическая мышка, потребляющая 100мА, без проблем работает на 3-метровом USB-удлинителе (а все флешки там уже "тю-тю");
- кабель USB A-B, идущий к принтеру, отразился рекомендованным значением 98мА;
- USB-HDD "Silicon Power" на 320ГБ показал значение 2мА (подключен к одному порту USB и успешно функционирует). Выяснилась причина: под значение миллиампер в ОС отведен всего 1 байт, и максимальное значение этого счетчика 255. Каждое значение счетчика равно 2мА. Это значит, USB-HDD вышел за пределы возможного максимального числа, и счетчик обнулился +1 (соответствуя числу 514мА или 1026мА). Но это больше, чем 500мА, заявленных в стандарте!

Это было первым сомнением в истинности Iмакс = 500мА для порта USB.
Второе: один концентратор обслуживает сразу несколько USB-портов, при этом написано, что максимум 500мА на порт. Значит, в моем случае, концентратор способен отдать 2.5А (т.к. отвечает за 5 портов). Если он способен выдать в сумме 2.5А - что же ему должно мешать выдаче, например, 2.5А на один порт, а 4 других просто заблокировать.
Третье: данные разобранного USB-HDD по питанию составляют 5В/0.85А. Это уже больше 0.5мА. Мало того, опытным путем было установлено, что для запуска HDD (реактивная нагрузка) требуется гораздо больший ток, чем указано на HDD.
Четвертое: запитал роутер через USB-провод, и уже тогда я откуда-то знал про значение 1200мА. Вот она, борьба парадигм: там услышал, здесь увидел, там сказали, здесь написали...

Все предпосылки к эксперименту есть, чтобы получить реальные числа силы тока этого HDD. На протяжение месяца врежусь в кабель USB A-miniB высокоточным амперметром за 20000 рублей - и сниму с него показания. Глазами или телеметрией - как получится.

(добавлено 07.04.2015): эксперимент с USB-разъемом прошел успешно, и мои догадки подтвердились. Использовалось следующее оборудование:
- мультиметр DT838 (вот тебе и "высокоточный"...);
- активная нагрузка: внешний HDD Samsung Momentus ST320LM001, USB-подогреватель кофе Orient W1002B;
- пассивная нагрузка: 4 резистора С5-16В-8вт 1Ом ±1%;
- штекер USB;
- материнские платы EliteGroup G31T-M7 и Gigabyte C51-MCP51.

В процессе отдельного и параллельного подключения активной нагрузки стало известно:
- предельная сила тока для HDD (0.85А) является предельно точной, она была получена при раскрутке диска и при его инициализации после загрузки Windows (доли секунды). Сила тока в режиме простоя: 0.28-0.35А, в режиме передачи со скоростью 28МБ/с: 0.56-0.63А;
- подогреватель потребляет постоянные 0.6А, в том числе и во время пуска: нет реактивной нагрузки. Подогреватель кофе с мощностью всего 3Вт не может рассматриваться как серьезный бытовой предмет;
- при параллельном подключении нагрузки удалось получить значение 1.19А. Это значение превышает заявленное в стандарте USB 2.0 в 2.38 раза.

Далее встал вопрос: а каков корректный предел? Неопытный техник устроил КЗ, когда я ему доверил вопрос пайки, - однако техника не пострадала, и КЗ не пропало зря: амперметр зафиксировал постоянное прохождение через него 3.3А, значит в материнской плате есть некий ограничитель по амперам (например, в контроллере). Причем ограничение сработало и при выключенном ПК.

Чтобы избежать повреждения активной нагрузки, было решено отказаться от нее в пользу пассивной, переводящей всю энергию в собственный нагрев: резисторы. Как ни странно, резисторы высокой мощности и малого сопротивления оказались в дефиците, и удалось найти всего 4. Причем им лет 25-30, а срок сохраняемости данного типа составляет 15 лет. Какое же было удивление, когда после окончания экспериментов выяснилось, что сопротивление одного из них увеличилось на +50%, до 1.5Ома. Тогда стали понятны все "погрешности" в эксперименте.

Сначала было получено 1.45А, которые успешно нагревали резисторы несколько минут. Далее, понижая сопротивление, было достигнуто значение тока 3.05А. И именно при этом значении автоматика (материнской платы или Windows?) отключила USB-разъем, но каким-то необычным способом: уменьшив значение силы тока не до 0, а до 0.4А.

Итак, предельное значение силы тока для USB-разъема висит в диапазоне [2.66;3.05)А, что превышает значение стандарта в 5-6 раз. Но для каждого разъема этот диапазон, или это суммарная величина разъемов контроллера USB? Единственный способ узнать это - подключить к двум портам USB нагрузку, вызывающую силу тока более 3.05А.

(добавлено 10.04.2015): поступил проще, отказавшись от поиска дополнительных резисторов. Взял USB-провод с двумя входами типа "A" и выходом miniUSB. Выход отрезал, припаял резисторы на примерно 1.5Ом. В итоге получил 3.1А (менее 3.33А, опять что-то подъедает: просроченные резисторы что ли разного номинала, несмотря на маркировку). 3.1А были применены в двух (пока) комбинациях:
- если за пару разъемов USB считать соседние друг с другом (горизонтальные пары), то сначала оба входа были подключены к одной паре USB. Сработала защита, и ток 3.1А успешно опустился до 0.4А. Не до 0.8А (т.к. разъема 2) - из этого следует, что есть нечто, контролирующее именно пару USB;
- далее каждый из разъемов был воткнут в соседние пары. В итоге ток 3.1А не оборвался, успешно продержавшись все время, пока не раскалились резисторы (далее отключил).

Пока выводы следующие:
- Windows неправильно показывает количество портов USB, отведенных контроллеру;
- контроллеров USB несколько, и вероятность того, что контроллер управляет лишь одной парой USB, - присутствует;
- получение больших значений тока способствует подключению к ПК USB-устройств, потребляющих более 50Вт. Если взять стандартную материнскую плату с восемью парами USB, значит без последствий можно получить ток в диапазоне [10.64;12.2)А, что даст мощность [50,32;61)Вт;
- подчиненные стандартизации, большинство USB-гаджетов являются бесполезными именно потому, что должны потреблять не более 0.5А. При корректных 2.66А можно было бы получить подогреватель кофе в 5 раз мощнее, а USB-лампу - в 5 раз ярче.

Осталось:
- уточнить допустимый диапазон максимальной силы тока для пары USB [2.66;3.05)А;
- узнать, есть ли проседание напряжения на нагрузке;
- проверить, потянет ли 2.66А по одному USB_разъему нетбук;
- подключить в USB активную нагрузку хотя бы на 2.5А - и использовать ее на протяжение нескольких часов, чтобы убедиться, что такие токи безопасны для материнской платы в течение продолжительного времени.

(добавлено 13.04.2015): результаты на материнской плате Asus P5Q SE2 получились не очень хорошими. Такое же поведение, как и у прочих плат: если контроллер контролирует какое-то количество USB - то при превышении ампер ограничивает ток до 0.4А. При подключении нагрузки в разные USB выяснилось, что контроллера всего 2, причем один отвечает только за одну заднюю пару USB, а второй - за вторую заднюю пару и все "косички". В итоге мне из платы более 5.2А выжать не удалось (дальше просто не стал экспериментировать).

Завтра воткну в нее нагрузку 2.66А и оставлю всю эту конструкцию на максимальное время, пока на резисторах нельзя будет жарить яичницу, или они просто не сгорят. В итоге оценю способность разъема, штекера, проводов и контроллера держать ток больше 2А длительное время.

(добавлено 20.04.2015): тест 2.6А на протяжение 6 часов длился на материнской плате Asus M2A-VM. Никаких дефектов не замечено, температура разъема USB не более 38 градусов. Падение напряжения было незначительным - списал на внутреннее сопротивление амперметра. Тестовый стенд был разобран, к нетбуку не подключал.

Обновлено ( 06.05.2017 13:10 )
 
 

Последние новости


©2008-2019. All Rights Reserved. Разработчик - " title="Сергей Белов">Сергей Белов. Материалы сайта предоставляются по принципу "как есть". Автор не несет никакой ответственности и не гарантирует отсутствие неправильных сведений и ошибок. Вся ответственность за использование материалов лежит полностью на читателях. Размещение материалов данного сайта на иных сайтах запрещено без указания активной ссылки на данный сайт-первоисточник (ГК РФ: ст.1259 п.1 + ст.1274 п.1-3).