Максимальный ток usb компьютера

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 I_макс = 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.

USB 2.0

Стандарт USB 2.0, получивший широкое распространение, был представлен в ноябре 1996 года.

Как и в случае спецификаций USB 1.0 и USB 1.1, в спецификации USB 2.0 для подключения периферийных устройств используется кабель, состоящий из двух пар проводов: одна витая пара проводов для приема и передачи данных, а другая — для питания периферийного устройства.

Напряжение питания по шине USB равно 5 В при силе тока до 500 мА. Этого, конечно, недостаточно для периферийных устройств со высоким энергопотреблением, например таких как принтеры. Поэтому они комплектуются собственными блоками питания, которые подключаются непосредственно к электрической розетке. Кабели USB ориентированы, то есть имеют физически разные наконечники «к устройству» (Тип B) и «к хосту» (Тип A). Возможна реализация USB устройства без кабеля, со встроенным в корпус наконечником «к хосту».

Компьютеры и ноутбуки, выпущенные после 2003 года, как правило, оснащены портами USB 2.0.

Устройств USB 2.0 поддерживают три режима работы:

Low-speed, 10—1500 Кбит/c (клавиатуры, мыши, джойстики, геймпады)
Full-speed, 0,5—12 Мбит/с (аудио-, видеоустройства)
High-speed, 25—480 Мбит/с (видеоустройства, устройства хранения информации)

100 ватт по USB

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.

USB – быстро, быстрее, ещё быстрее

Первая версия стандарта USB имела две скорости передачи данных. USB 1.0 позволил достичь скорости 12 Мбит/с (Full Speed) и 1,5 Мбит/с в режиме низкой скорости. Как отмечает Аджай Бхатт, переход в более медленный режим, вероятно, «спас» USB от сбоев. Первоначально он не был предусмотрен и был добавлен только по просьбе разработчиков программного обеспечения Microsoft.

Планируя поддержку мыши в Windows, они пришли к выводу, что 12 Мбит/с – это «слишком быстро». Они предсказали, что более быстрый режим работы может потребовать экранирования кабелей, а это означает, что кабели компьютерных мышей станут слишком жесткими для комфортной работы, а затраты на их производство будут слишком высокими.

Они решили, что если стандарт не будет использовать более низкие скорости, они не смогут реализовать его в системе. После обновления стандарта до версии 1.1 в 1998 году электрические параметры разъёма были улучшены, что облегчило передачу сигналов на большие расстояния.

В 2000 году была опубликована спецификация USB 2.0. Так называемый режим Hi Speed был добавлен к двум предыдущим режимам. Это позволило передавать данные со скоростью 480 Мбит/с. В дополнение к более высокой производительности были введены новые разъемы и усовершенствованы стандарты электропитания.

В новой версии точно определен способ загрузки. Максимальный ток, который мог протекать через разъем, составлял 500 мА. В то же время два устройства могут быть подключены друг к другу без использования хоста.

USB 2.0 правил на рынке компьютерных разъёмов в течение следующих 10 лет.

С 2010 года пользователи могут использовать третий вариант USB. За прошедшее время было выделено несколько поколений этого стандарта, а названия были изменены несколько раз. В базовой версии 3.0 появился режим Super Speed, позволяющий передавать данные со скоростью 5 Гбит/с. С 2013 года данные могут передаваться со скоростью 10 Гбит/с. Это, так называемый, режим Super Speed+, известный по USB 3.1. Спецификация варианта USB 3.2, опубликованная в 2017 году, увеличила скорость передачи в режиме Super Speed+ до 20 Гбит/с.

В конечном итоге, USB 3.0 получил название USB 3.2 Gen1, USB 3.1 – USB 3.2 Gen2, а USB 3.2 – USB 3.2 Gen2x2. В соответствии с рекомендациями организации по стандартизации USB, производители устройств должны помечать розетки и вилки Super Speed синим цветом и логотип SS.

Сила USB

Силу тока в разъёмах типа A и B стандарта USB 3.2 увеличили до 900 мА (1,5 A для разъемов питания). Разъём C, который заменяет все другие более ранние разъемы, однако, допускает максимальный ток 3А при стандартном напряжении 5В. Розетки питания USB в этой версии имеют напряжение 20В и максимальный ток 5А. В результате вы можете получить до 100 Вт мощности. Этого достаточно, например, для питания ноутбука.

Постоянно возрастающие требования к эффективности передачи данных привели к потребности в разработке нового стандарта. Спецификация USB 4 была опубликована в 2019 году, а первые устройства должны появиться во второй половине этого года. Максимальная производительность разъёма составляет 40 Гбит/с. USB 4 основан на протоколе Thunderbolt 3 и полностью совместим с ним.

Как проверяется выходная мощность USB-порта?

Чтобы выяснить мощность USB-порта компьютера или лэптопа, скачайте бесплатную программу USBDeview. Она портативная, установка ей не требуется.

Первое, что вы увидите после запуска – это полный список подключенных устройств и USB-портов, присутствующих на компьютере. Активные разъемы подсвечиваются зеленым флагом. Подробную информацию о порте вы можете узнать, кликнув дважды на его имя. Откроется полный перечень информации, в частности когда он использовался в последний раз, безопасно ли отключение устройств в данный момент и прочее.

Среди всех параметров найдите строку «Power». Она отображает выходную мощность выбранного USB-порта в миллиамперах. Это и есть та информация, которую требовалось узнать.

Разница между USB 2.0 и USB 3.0

При покупке нового ПК или ноутбука в списке оснащения зачастую есть выбор между USB 2.0 и USB 3.0. Мы раскрываем разницу между этими стандартами и рассказываем вам в данной статье с практическими советами о преимуществах USB 3.0.

USB 3.0 — это самый актуальный USB-стандарт, который появился в ноябре 2008 года. Обо всех его отличиях и преимуществах по сравнению с предшествеником — USB 2.0 из 2000 года — вы узнаете из нижеприведенных фактов.