USB napájecí napětí. Kolik voltů produkuje výstup USB počítače? Jaké je napětí na výstupu usb
USB (Univerzální sériová sběrnice- „univerzální sériová sběrnice“) – rozhraní sériového přenosu dat pro středně a nízkorychlostní periferní zařízení.Pro připojení je použit 4vodičový kabel, přičemž dva vodiče slouží pro příjem a přenos dat a 2 vodiče pro napájení periferního zařízení. Díky vestavěným napájecím linkám umožňuje USB připojení periferních zařízení bez vlastního napájení.
Základy
USB kabel sestává ze 4 měděných vodičů - 2 silových vodičů a 2 datových vodičů v kroucené dvoulinkě a uzemněného opletení (stínění).
USB kabely mít fyzicky odlišné tipy „k zařízení“ a „k hostiteli“. USB zařízení je možné implementovat bez kabelu, s koncovkou „to-host“ zabudovanou v krytu. Kabel je také možné trvale integrovat do zařízení(například USB klávesnice, webová kamera, USB myš), ačkoli to norma zakazuje pro zařízení s plnou a vysokou rychlostí.
sběrnice USB přísně orientovaný, tj. má koncept „hlavního zařízení“ (hostitel, také známý jako USB řadič, obvykle zabudovaný do čipu jižního můstku na základní desce) a „periferních zařízení“.
Zařízení mohou přijímat napájení +5 V ze sběrnice, ale mohou také vyžadovat externí napájení. Pohotovostní režim je také podporován pro zařízení a rozbočovače na příkaz ze sběrnice, který odpojuje hlavní napájení při zachování napájení v pohotovostním režimu a zapíná jej na příkaz ze sběrnice.
USB podporujePřipojování a odpojování zařízení za provozu. To je možné díky zvětšení délky zemnícího kontaktního vodiče oproti signálním. Při připojení USB konektor jsou první, kdo zavírají uzemňovací kontakty, potenciály pouzder obou zařízení se vyrovnají a další připojení signálních vodičů nevede k přepětí, i když jsou zařízení napájena z různých fází třífázové elektrické sítě.
Na logické úrovni podporuje USB zařízení přenos a příjem dat. Každý paket každé transakce obsahuje číslo koncový bod na zařízení. Když je zařízení připojeno, ovladače v jádře operačního systému načtou seznam koncových bodů ze zařízení a vytvoří řídicí datové struktury pro komunikaci s každým koncovým bodem na zařízení. Nazývá se kolekce koncových bodů a datových struktur v jádře OS trubka.
Koncové body, a tedy kanály, patří do jedné ze 4 tříd:
1) průtok (hromadný),
2) manažer (kontrola),
3) izochronní (izoch),
4) přerušení.
Zařízení s nízkou rychlostí, jako je myš, nemohou mít izochronní a průtokové kanály.
Řídicí kanál navržený pro výměnu krátkých paketů otázek a odpovědí se zařízením. Každé zařízení má řídicí kanál 0, který umožňuje softwaru operačního systému číst stručné informace o zařízení, včetně kódů výrobce a modelu použitých k výběru ovladače a seznamu dalších koncových bodů.
Přerušit kanál umožňuje doručovat krátké pakety oběma směry, bez obdržení odpovědi/potvrzení, ale s garancí doby doručení - paket bude doručen nejpozději za N milisekund. Používá se například ve vstupních zařízeních (klávesnice, myši nebo joysticky).
Izochronní kanál umožňuje doručovat pakety bez záruky doručení a bez odpovědí/potvrzení, ale s garantovanou rychlostí doručení N paketů za periodu sběrnice (1 KHz pro nízkou a plnou rychlost, 8 KHz pro vysokou rychlost). Používá se k přenosu zvukových a obrazových informací.
Průtokový kanál poskytuje garanci doručení každého paketu, podporuje automatické pozastavení přenosu dat z důvodu neochoty zařízení (přetečení nebo podtečení vyrovnávací paměti), ale negarantuje rychlost a zpoždění doručení. Používá se například v tiskárnách a skenerech.
Čas autobusu je rozdělena na periody, na začátku periody vyšle řadič paket „začátek periody“ na celou sběrnici. Poté jsou během periody vysílány přerušovací pakety, poté izochronní v požadovaném množství po zbývající dobu periody jsou přenášeny řídící pakety a nakonec streamované pakety.
Aktivní strana autobusu je vždy řadič, přenos datového paketu ze zařízení do řadiče je realizován jako krátká otázka z řadiče a dlouhá odpověď ze zařízení obsahujícího data. Plán pohybu paketů pro každou periodu sběrnice je vytvořen společně hardwarem řadiče a softwarem ovladače, který k tomu používá mnoho řadičů DMA s přímým přístupem do paměti (Přímý přístup do paměti) - režim výměny dat mezi zařízeními nebo mezi zařízením a hlavní pamětí, bez účasti Centrální procesor(CPU). Výsledkem je zvýšení přenosové rychlosti, protože data nejsou posílána tam a zpět do CPU.
Velikost paketu pro koncový bod je konstanta zabudovaná do tabulky koncových bodů zařízení a nelze ji změnit. Vybírá je vývojář zařízení z těch, které podporuje standard USB.
Specifikace
Možnosti USB:
Vysoká přenosová rychlost (plná přenosová rychlost signalizace) - 12 Mb/s
- Maximální délka kabelu pro vysokou přenosovou rychlost - 5 m
- Nízkorychlostní přenosová rychlost signalizace - 1,5 Mb/s
- Maximální délka kabelu pro nízkou přenosovou rychlost - 3 m
- Maximální počet připojených zařízení (včetně násobičů) - 127
- Je možné připojit zařízení s různými přenosovými rychlostmi
- Není nutné, aby uživatel instaloval další prvky, jako jsou zakončení SCSI
- Napájecí napětí pro periferní zařízení - 5V
- Maximální odběr proudu na zařízení - 500 mA
Kabeláž konektoru USB 1.1 a 2.0
Signály USB jsou přenášeny přes dva vodiče stíněného čtyřvodičového kabelu.
Zde :
GND- obvod „case“ pro napájení periferních zařízení
V BUS- +5V i pro napájecí obvody
Pneumatika D+ určený pro přenos dat
Pneumatika D- přijímat data.
Nevýhody USB 2.0
Přestože maximální přenosová rychlost USB 2.0 je 480 Mbps (60 MB/s), v reálném životě je nereálné takové rychlosti dosáhnout (v praxi ~33,5 MB/s). Je to způsobeno velkými prodlevami na USB sběrnici mezi požadavkem na přenos dat a skutečným zahájením přenosu. Například sběrnice FireWire, ačkoli má nižší špičkovou propustnost 400 Mbps, což je o 80 Mbps (10 MB/s) méně než USB 2.0, ve skutečnosti umožňuje větší propustnost přenosu dat na pevné disky a další úložná zařízení. V tomto ohledu jsou různé mobilní disky dlouhodobě limitovány nedostatečnou praktickou šířkou pásma USB 2.0.
Po přečtení mnoha zdrojů jsem všude našel stejné informace: port USB 2.0 není schopen dodávat více než 500 mA a poskytuje výkon ne více než 2,5 W. Některé věci to však zpochybňují.
Především o užitečných věcech. Pokud ve správci zařízení vyberete vlastnosti „USB Root Hub“ (nepamatuji si, jak je to v ruštině, podívejte se na všechna zařízení), pak druhá karta „Napájení“ zobrazí informace o připojeném zařízení: kolik miliampérů to vyžaduje. Hodnota se bere z naplnění připojeného zařízení, nejedná se o skutečný odběr proudu:
- Některé flash disky vyžadují 500 mA (Kingston, Transcend) a některé vyžadují 200 mA (Toshiba). Navíc bylo experimentálně prokázáno, že flash disk Toshiba funguje na jakémkoli 1,8metrovém prodlužovacím kabelu USB, dokonce i na těch, které nejsou vyrobeny podle standardu. Ukazuje se, že čím méně zařízení spotřebuje, tím větší šanci má vydělat na prodlužovacím USB kabelu nebo nekvalitních předních konektorech pouzdra;
- a skutečně: optická myš, která spotřebovává 100 mA, funguje bez problémů na 3metrovém prodlužovacím USB kabelu (a všechny tamní flash disky už jsou „bye-bye“);
- kabel USB A-B vedoucí k tiskárně odrážel doporučenou hodnotu 98 mA;
- USB-HDD "Silicon Power" 320GB vykazoval hodnotu 2mA (připojeno k jednomu USB portu a úspěšně funguje). Důvod byl zjištěn: pro hodnotu miliampérů je v OS přidělen pouze 1 byte a maximální hodnota tohoto čítače je 255. Každá hodnota čítače je rovna 2 mA. To znamená, že USB-HDD překročil možný maximální počet a čítač se vynuloval na nulu +1 (odpovídající číslu 514mA nebo 1026mA). Ale to je více než 500 mA uvedených v normě!
To byla první pochybnost o pravdivosti I max = 500 mA pro USB port.
Za druhé: jeden hub obsluhuje několik USB portů najednou a je napsáno, že maximum je 500mA na port. To znamená, že v mém případě je hub schopen dodat 2,5A (protože má na starosti 5 portů). Pokud je schopen dodat celkem 2,5A, co by mu mělo zabránit v tom, aby vydal například 2,5A na jeden port a jednoduše zablokoval další 4.
Za třetí: údaje o napájení rozloženého USB-HDD jsou 5V/0,85A. To je již více než 0,5 mA. Navíc bylo experimentálně zjištěno, že spuštění HDD (reaktivní zátěž) vyžaduje mnohem více proudu, než je uvedeno na HDD.
Za čtvrté: Router jsem napájel přes USB kabel a už tehdy jsem o hodnotě 1200mA tak nějak věděl. Tady to je, boj paradigmat: slyšet tam, tady vidět, tam říct, tady napsat...
Jsou zde všechny předpoklady pro experiment, abychom získali reálná čísla aktuální síly tohoto HDD. Během měsíce narazím do kabelu USB A-miniB s vysoce přesným ampérmetrem za 20 000 rublů - a odeberu z něj údaje. Očima nebo telemetrií – ať se stane cokoliv.
(přidáno 04.07.2015): Pokus s USB konektorem se povedl a mé domněnky se potvrdily. Bylo použito následující vybavení:
- multimetr DT838 (zde je pro vás „vysoce přesný“...);
- aktivní zátěž: externí HDD Samsung Momentus ST320LM001, USB ohřívač kávy Orient W1002B;
- pasivní zátěž: 4 rezistory C5-16V-8W 1Ohm ±1%;
- USB konektor;
- Základní desky EliteGroup G31T-M7 a Gigabyte C51-MCP51.
V procesu připojování aktivní zátěže samostatně a paralelně se stalo známým:
- maximální proud pro HDD (0,85A) je extrémně přesný, byl získán při roztočení disku a při jeho inicializaci po načtení Windows (zlomky sekundy). Proud v klidovém režimu: 0,28-0,35A, v režimu přenosu při rychlosti 28MB/s: 0,56-0,63A;
- ohřívač spotřebovává konstantní 0,6A, a to i během spouštění: nedochází k žádné reaktivní zátěži. Ohřívač kávy s výkonem pouhých 3W nelze považovat za vážnou věc do domácnosti;
- při paralelním zapojení zátěže bylo možné získat hodnotu 1,19A. Tato hodnota převyšuje hodnotu uvedenou ve standardu USB 2.0 2,38krát.
Pak vyvstala otázka: jaká je správná hranice? Nezkušený technik způsobil zkrat, když jsem ho pověřil problematikou pájení, ale zařízení se nepoškodilo a zkrat nebyl marný: ampérmetr jím zaznamenával konstantní průchod 3,3A, což znamená, že druh ampérového omezovače v základní desce (například v ovladači). Navíc omezení fungovalo i při vypnutém PC.
Aby nedošlo k poškození aktivní zátěže, bylo rozhodnuto ji opustit ve prospěch pasivní zátěže, která veškerou energii přenáší do vlastního ohřevu: odporů. Kupodivu byly vysoce výkonné a nízkoodporové odpory nedostatkové a byly nalezeny pouze 4, navíc jsou staré 25-30 let a skladovatelnost tohoto typu je 15 let. Jaké bylo překvapení, když se po ukončení experimentů ukázalo, že odpor jednoho z nich vzrostl o +50 %, na 1,5 Ohm. Pak byly všechny „chyby“ v experimentu jasné.
Nejprve bylo získáno 1,45A, což úspěšně zahřívalo odpory několik minut. Dále, snížením odporu bylo dosaženo hodnoty proudu 3,05A. A právě při této hodnotě automatika (základní deska nebo Windows?) odpojila USB konektor, ale nějakým neobvyklým způsobem: snížením aktuální hodnoty ne na 0, ale na 0,4A.
Takže proudový limit pro konektor USB visí v rozsahu )