Usb-кабелі і кабелі живлення
USB-кабелі та кабелі живлення
USB -кабелі містять одну скручену пару проводів, що утворить «довгу лінію» з каліброваним хвильовим опором (
90 Ω) - для обміну даними і два окремих дроти для подачі живлення периферійного пристрою. Деякі кабелі (підвищеної якості) мають ще й екранує оплетку, підключену з обох кінців до металевих корпусів роз'ємів. Обплетення не використовується в якості шини харчування і до лінії GND не підключена. Вона служить для захисту ліній кабелю від зовнішніх наведень і вирівнювання потенціалів корпусів (екранів) з'єднуються пристроїв, запобігаючи протікання струмів заземлення по їх внутрішнім ланцюгах.
#) У пристойних кабелів обплетення надійно приєднується до корпусів роз'ємів пайкою (а не притискається пластиком кожуха), чим забезпечується опір між корпусами роз'ємів не більше 1.2 Ω при струмі 1 A. Це опір не повинно збільшуватися при додатку зусиль, що вигинають до пластикових хвостовиків роз'ємів.
Ця умова на практиці використовувалося при відборі кабелів для комплектації серійних приладів і є, наприклад, гарантією запобігання «синдрому непрацюючого принтера».
Допустима довжина data-кабелю має базову (абсолютне) обмеження - затримка поширення сигналу даних в одну сторону повинна не перевищувати 26 нсек для HS (USB2.0). При існуючому типі ізоляції проводів (монолітний пластик) типова питома затримка сигналу в
5 нсек / м, що і призводить до декларованим абсолютному обмеження довжини 5м (18нсек і 3м для USB1.0).
Найчастіше наводиться таблиця залежності допустимої довжини кабелю від перетину жил (погонное опір наведено для одиночного дроти):
28 AWG (0,08 ÷ 0,10кв.мм); Ø0,38мм
Але ці обмеження (крім абсолютного о 5.00 м) обгрунтовані вимогою забезпечення належної якості зв'язку для USB2.0. І визначаються, в основному, що не омічними втратами (опір проводів слід співвідносити з хвильовим опором - 90 Ω), а спотворенням форми сигналу діелектриком (дисперсією), яке помітно зростає зі зменшенням конструктивних розмірів кручений пари (і підвищенням щільності енергії в діелектрику).
Ну а до теми (харчування і зарядка) ці спрощені рекомендації ніяк не підходять. Тут важливо (і суттєво) малий опір жив харчування.
Використовувані для USB-підключення пристойні кабелі мають маркування, що дає більш детальний опис властивостей кабелю. Для data-кабелів найчастіше використовуються кабелі, що мають або відповідні маркування «28AWG / 2C + 28AWG / 1P» (або просто 28AWG), де:
28AWG / 2C - два дроти перетином 28AWG (використовуються для харчування);
28AWG / 1P - одна кручена пара з проводів перетином 28AWG (лінія даних).
Найбільші проблеми (і інтерес) представляють кабелі з роз'ємом microUSB. до використання якого останнім часом прагнуть виробники всіх гаджетів. Є цікавий досвід використання таких кабелів (USB-Am / microUSB-BM) для зарядки / живлення 7 "планшета Freelander PX1, у якого максимальний споживаний струм 1.35A /(4,85÷5.4V на вході).
Звичні (часто зустрічаються) кабелі
Як правило кабелі безпородні, маркування не мають. Наведено метрові кабелі «A», «B» і «C / D» різної якості і опору жив харчування, причому зовні вони практично невиразні - мають Ø3.4 ÷ 3.8 мм із зовнішньої ізоляції.
Цікава залежність струму споживання від вихідної напруги зарядного пристрою (напруга на вході в планшет не контролювалося зважаючи на його важкодоступність).
- На короткому низькоомними (20 см, 28AWG,
З цими кабелями струм споживання починає спадати вже при UвихЗУ = 5.4V, тобто сумарний опір їх жив харчування і перехідного опору роз'ємів не перевищує 0.5 Ω і для повноцінної зарядки достатньо напруги ЗУ 5.3 ÷ 5.4V.
Судячи з таблиці кабелі «C» і «D» мають сумарний опір ліній живлення на
300 mΩ більше, ніж короткий ( «20см») кабель і на 80 см довше. Це відповідає перетину жив харчування 28AWG.
Заманливо було б знайти data-кабелі USB-AM / MicroUSB-BM відповідної довжини (0.8 ÷ 1.5 м) на основі кабелю «24AWG / 2C + 28AWG / 1P» (жили харчування 24AWG). Підозрюється, що вони могли б отримати пристойні струми зарядки (до 1.5A) без підвищення напруги ЗУ. Для метрового кабелю 24AWG опір жив харчування очікується на
220 мОм менше, ніж у кабелю 28AWG (
250 мОм з роз'ємами), що в прикладі з Freelander PX1 призводить до необхідності ЗУ з вихідним напругою всього 5.2V.
Але такі готові чомусь не зустрічаються. Є USB-AM / USB-BM. USB-AM / miniUSB-BM різних довжин, які так і провокують придбати їх, а роз'єми з одного боку замінити на MicroUSB, придбані, наприклад, на «AliExpress».
200 mΩ між корпусами роз'ємів, але ні до однієї з шин живлення не підключений.
Сумарний опір його жив харчування виявилося рівним
240 mΩ, що навіть менше паспортного значення для 24AWG на
30%. У таблиці струмів під маркою «E» представлена послідовна збірка подовжувача з 20-сантиметровим. Судячи з неї подовжувач додав втрату
320 mV, що відповідає розрахунковій.
Для метрового кабелю такого типу очікується опір
130 mΩ, що призведе до втрати напруги всього в
200 mV при струмі 1.5A.
Організувати харчування USB-гаджета за допомогою двухпроводного кабелю, які зустрічаються частіше, в загальному випадку практично нереально. Для цього необхідно в кабельний MicroUSB-роз'єм вбудувати емулятор типу порту. який підходить саме вашому гаджету (причому кабель буде тільки зарядним). У найпростішому випадку потрібно закоротку контактів шин даних (DCP Short Mode), це реалізується відносно легко, якщо корпус роз'єму розбірний. У граничному випадку необхідно встановити чотири резистора (два подільника) і тут важко обійтися без Лівші.
Потужні data-кабелі
Зустрічаються data-кабелі на основі власне кабелю «20 AWG / 2C + 26 AWG / 1P». Перетин проводів пари (лінії даних) 26 AWG збільшує в півтора рази (в межах 5м) допустиму довжину кабелю за умовами якісного зв'язку. Перетин проводів харчування 20 AWG знижує сумарне (обидва дроти) опір до
70 мОм / м, що призводить до втрати напруги на метровому кабелі всього в
150mV при струмі 2A. Тобто 7 "÷ 8" гаджети свідомо будуть повноцінно харчуватися від ЗУ зі звичним вихідним напругою 5.0 ÷ 5.1V (вистачило б у ЗУ струму). Повноцінне харчування 10 "гаджетів якщо не обеспечится, то свідомо покращиться.
При виборі конкретного кабелю слід звернути увагу на матеріал проводять жил кабелю - зустрічаються чисто мідні (до яких відносяться попередні міркування і самі недешеві), а бувають і гірші - алюмінієві з мідним покриттям і сталеві з мідним покриттям. Інформація про це в заголовках не зустрічається, але десь в описах присутні ознаки: «pure copper (20AWG)».