Гид по usb разъемам и usb кабелям
USB (англ. Universal Serial Bus — «универсальная последовательная шина») — был разработана в 1990 году с целью упростить подключение периферийных устройств к компьютеру. Он стал популярен благодаря совместимости со многими платформами и операционными системами, а также низкой стоимости и легкости использования. Большинство современных компьютеров оснащены несколькими USB портами, также как и большинство домашней и офисной техники, включая принтеры, камеры, модемы и портативные запоминающие устройства.
Стандарты USB разрабатываются и поддерживаются отраслевой организацией Форум по внедрению USB (USB-IF). В своей оригинальной спецификации USB подразделяется только на два типа разъема: A и B. Изменения в спецификации и требования к производителям расширили спектр разъемов, используемых для USB-устройств, но большинство USB продукции по-прежнему использует интерфейсы разъемов A и B.
Зарядка аккумуляторных батарей через USB порт
Категория: Поддержка по зарядным устройствам 11.05.2016 11:32 Abramova Olesya
USB (Universal Serial Bus — с англ. «универсальная последовательная шина») — последовательный интерфейс передачи данных, который был введен в 1996 году и стал одним из самых удобных и распространенных интерфейсов для электронных устройств.
В его развитие внесли свой вклад такие компании как Compaq, DEC, IBM, Intel, NEC и Nortel. Разработка USB позволила упростить взаимосвязь периферийных устройств и ПК, а также обеспечить большую скорость передачи данных, чем это было возможно с более ранними интерфейсами.
Порт USB также может быть использован для зарядки устройств, но с ограничением силы тока в 500 мА в начальных спецификациях, позже сила тока возросла до 5 А.
Стандартная схема подключения через USB состоит из хоста, чаще всего это компьютер, и периферийного устройства, такого как принтер, смартфон или камера. Поток данных происходит в обоих направлениях, а электропитание всегда однонаправленное, и протекает от хоста к устройству. Хост не может получать электропитание от внешнего источника.
USB 1.0 и 2.0 имеют напряжение 5 В и силу тока 500 мА (USB 3.0 имеет 900 мА), что позволяет производить зарядку небольшого одноэлементного литий-ионного аккумулятора. Существует, однако, опасность перегрузки USB концентратора при подключении к нему слишком большого количества устройств. Зарядка устройства, которое потребляет 500 мА вкупе с другими нагрузками, приведет к падению напряжения и возможному отказу системы. Для предотвращения перегрузок некоторые хосты могут включать в себя специальные токоограничивающие механизмы, которые предотвращают коллапс системы.
С помощью стандартного USB порта можно зарядить только небольшой одноэлементный литий-ионный аккумулятор. Зарядка 3,6 В аккумулятора стартует применением постоянного тока с пиковым значением напряжения 4,2 В; далее следует постепенное снижение зарядного тока и напряжения. (Смотрите BU-409: Зарядка литий-ионных аккумуляторов).
Из-за падения напряжения в кабеле и разъемах, составляющее примерно 350 мВ, и потерь в цепи зарядки, 5 В USB порта может оказаться недостаточно для полной зарядки аккумулятора. Но это не особо значительная проблема, так как аккумулятор в любом случае зарядится примерно до 70 процентов, хотя по времени автономной работы и будет уступать заряженному с режимом насыщения.
Но хоть время автономной работы и будет меньше, такой недозаряд увеличивает общую долговечность литий-ионного аккумулятора.
Два типа USB разъемов — тип А и тип В, показанные на рисунке 1, имеют по четыре контакта (pin). Pin 1 и pin 4 отвечают за обеспечение электропитания напряжением 5 В, а pin 2 и pin 3, также обозначаемые как D+ и D-, отвечают за перенос данных.
Рисунок 1: Конфигурация контактов (pin) на USB разъеме типа А и В. Pin 1 — напряжение 5 В (красный провод), pin 4 — “земля” (черный провод). Корпус соединяется с “землей” и обеспечивает защиту. Pin 2 (D-, белый провод) и pin 3 (D+, зеленый провод) отвечают за перенос данных.
Помимо стандартных разъемов типа А и В с четырьмя контактами существуют форматы Mini-A, Mini-B, Micro-A и Micro-B, которые имеют специальный согласующий контакт, помогающий обнаружить, с какого конца провода находится хост, а с какого – периферийное устройство. Pin 1 и pin 4 по умолчанию во всех форматах являются отвечающими за электропитание. Как правило, все USB кабели имеют тип А на одном конце и тип В на другом (или Mini-A и Mini-B и т. д.). Развитие USB не стоит на месте — уже существует новый разъем типа С, имеющий целых 24 контакта и отвечающий спецификациям USB 3.1.
Мощностные характеристики
Зарядка производительного смартфона или планшета посредством USB 2.0 имеет некоторые ограничения. Может возникнуть ситуация, когда при одновременной эксплуатации и зарядке устройства, эффект от зарядки будет отсутствовать ввиду превышения разрядных мощностей над зарядными. Существуют также такие устройства, например, внешние подключаемые жесткие диски, для электропитания которых мощности USB в 500 мА мало, и будет требоваться дополнительное подключение источника питания.
В 2009 году была введена спецификация USB 3.0, в которых мощность порта была повышена до 900 мА. Может показаться, что и этот показатель мощности не особо велик, но разработчикам пришлось ограничивать его, так как при больших значениях возникали бы искажения при высокоскоростной передаче данных.
Необходимость обеспечения большей мощности привела к созданию в 2007 году отдельной спецификации — Battery Charging, позволяющей более быструю зарядку от USB-хоста.
Суть заключалась в создании зарядного устройства, известного сейчас как “USB зарядка”, которое было бы способно обеспечить силу тока в 1500 мА и быть совместимым со стационарными электросетями и системой электрообеспечения автомобиля. В таких зарядных устройствах, по сути имеющих свой USB порт, контакты D- и D+ соединены друг с другом через сопротивление 200 Ом или меньше.
Этот нюанс отличает их USB порт от оригинального, предназначенного для переноса данных. В некоторых гаджетах компании Apple зарядный ток может ограничиваться изменением сопротивления между контактами D- и D+.
USB зарядное устройство может комплектоваться Y-образным кабелем, с помощью которого можно и заряжать устройство, и выполнять обмен данными. Это решение выглядит довольно логичным, но в спецификации соответствия USB говорится о запрете использования Y-образного кабеля периферийными устройствами — “если периферийное USB устройство требует больше энергии, чем допускает спецификация USB, к которому оно подсоединено, то у такого устройства должно быть автономное питание”. Но на практике Y-образные кабели и так называемые вспомогательные зарядные адаптеры используются без видимых трудностей.
Может возникнуть вопрос — не приведет ли к повреждению устройства использование USB зарядного устройства с силой тока, большей номинальных 500 и 900 мА? Ответ будет отрицательным, так как устройство возьмет ровно столько энергии, сколько ему будет необходимо. Аналогией может служить пример подключения к розетке переменного тока лампочки и тостера. Будучи подключенными к одинаковому источнику электроэнергии, эти приборы, тем не менее, имеют разную мощность — лампочка – довольно небольшую, тогда как тостер довольно значительную. Большая мощность зарядного устройства USB в нашем случае даже позволит сократить время зарядки.
Зарядка в спящем режиме
В большинстве случаев выключение компьютера приводит и к отключению USB портов. Но в некоторых компьютерах реализована функция зарядки в спящем режиме, которая подразумевает сохранение напряжения на USB порту и при выключенном состоянии. Такие USB порты могут быть красного или желтого цвета, единого стандарта не существует. Разные компании могут называть эту функциональность по- своему, например Dell назвал свою технологию “PowerShare”, и такие USB порты отмечены значком молнии. Toshiba использует термин “USB Sleep-and-Charge” и маркирует такие порты аббревиатурой USB над рисунком батарейки.
Распиновка mini USB
Mini USB позволяет передавать данные на ПК, а также заряжать устройства. На данный момент сложно найти этот вид разъема у современных гаджетов, но он все же применяется в съемочной аппаратуре (камеры и т.д.). Скорость передачи информации составляет до 480 Мбит/с.
У него присутствует 5 контактов (+5V, D-, D+, GND, ID). Контакты при “маме” находятся сверху (отсчет справа налево), а при “папе” — снизу (отсчет слева направо), как и во всех других 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 одно устройство — 500 mA
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)
Сравнение тестеров: ток
Теперь сравним показания тока. На предыдущем фото можно заметить, что модель №1 сама потребляет около 10 мА. Если поменять их местами, то первая модель вообще не обнаруживает ток, потребляемый второй (видимо, он меньше 10 мА):
Ток, потребляемый моделью №2.
Будем учитывать это при сравнении их показаний.
Итак, подключаем нагрузку, в качестве которой выступает телефон Samsung Galaxy Note 4, к источнику питания (адаптер от Apple iPad, максимальный выходной ток 2 А):
Показания слегка различаются. Самое любопытное, что, если поменять тестеры местами, ток заметно падает:
Измерение тока обоими тестерами, адаптер Apple iPod.
При этом показания модели №1 стабильно ниже. Впрочем, разница не столь велика.
Ещё один любопытный эксперимент: заменим блок питания на китайский «4-в-1», максимальный выходной ток 2,1 А. Ток возрастает:
Измерение тока обоими тестерами, адаптер ноунейм 2,1 А.
В этот раз показания очень близки, а если учесть ток, потребляемый тестером справа, так и вообще идентичные. Тест можно считать пройденным.
Выводы
Мои выводы таковы:
- Тестеры и адаптеры китайцы научились делать неплохо.
- USB-кабели (они почти всегда китайские) бывают очень разные.
- При прочих равных длинный и/или тонкий кабель снижает скорость зарядки.
- Единственный надёжный способ подобрать оптимальные адаптер и кабель – использовать USB-тестер.
- Адаптеры Samsung – зверские устройства.
- Эппл не нужен.
На вопрос Помогите ЛЮДИ. Сколько вольт выдаёт USB порт, и сколько ампер? заданный автором Romeo лучший ответ это По ТУ – 5 В 0,5 А
Ответ от Oleg Vinnik [новичек]
usb 2.0 5 v 0.5 a, usb 3.0 5v до 1 a
Ответ от R4man [новичек]
мой USB 3.0 выдаёт 5 вольт и 1,2A
Ответ от Ixtiyor Zikrillayev [новичек]
я точно знаю что usb дает 5 в
Ответ от Niked [новичек]
штж
Ответ от Андрей [гуру]
22.01.2016
Ответ от Полиграф Шариков [гуру]
Я сжёг приставку денди. Вместо 9 вольтника с 180 mAh Подал напряжение с USB(((
Ответ от Dems [новичек]
вольт точьно 5, а амперы сам начал искать., короче включил блютус гарнитуру, зарядник 0.5 V и 700 mA, незгарел, запомните кто не знает, допустим 1 A это 1000 mA, типо как 1 кг. 1000 грам
Ответ от [гуру]
Почему, интересно, вдруг открылась возможность отвечать на вопросы 3. 8-летней давности, которые уже давным давно закрыты? Я вот, 19.12.2015 ответил на вопрос, который был закрыт ВОСЕМЬ лет назад в 2007 году. Что за бред?
Ответ от [гуру]
Всё зависит от модели МП3 плеера. Мой куплен в
комплекте с блоком питания – параметры: 5,5В
и ток 0,8А. Он может также заряжаться от компа
при подключении к USB-порту, который расчитан
на 0,5А. В принципе подойдёт и 0,4А, при этом
желательно не допускать глубокой разрядки
аккумулятора. При сильном разряде ток зарядки
увеличивается. Но лучше подобрать другой блок
питания по току. Просто Ваш блок может не выдержать
нагрузки и сгорит при большом токе зарядки.
Ответ от Иван Екимов [гуру]
Вообще-то USB порт может дать до 0.5А. Кроме того, что такое сотка? Магазин финский? Кстати, многие блоки питания дают указанное напряжение только при указанной нагрузке, при её отсутствии, или малой величине, могут дать заметно больше. Так что боюсь, что придётся вас за новым блоком посылать. Пока не пришлось вам расстаться и с плеером.
Ответ от Nau [гуру]
Практически любой современный компьютер имеет разъемы подключения USB. В разработке этого стандарта принимали участие семь компаний: Digital Equipment, IBM, Intel, Compaq, NEC, Microsoft и Northern Telecom. На физическом уровне кабель представляет собой две скрученные пары проводников: по одной передаются данные в двух направлениях, вторая является линией питания (+5 В), обеспечивающей ток до 500 мА, благодаря чему USB позволяет применять периферийные устройства без блока питания. Скорость передачи данных составляет 12 Мбит/с – это даже выше 10 Мбит/с LAN. Но величина затухания сигнала в USB гораздо выше, поэтому расстояние между подключенными устройствами ограничивается несколькими метрами. USB-порты лишены несовместимости, которая иногда встречается у СOM- или LPT-портов. Все подключенные через USB устройства конфигурируются автоматически (PnP) и допускают горячее Hot Swap включение/выключение.
К одному компьютеру теоретически можно подсоединить до 127 устройств через цепочку концентраторов по топологии «звезда». На практике это число ниже – не более 16-17 – ограничительными факторами выступают сила тока и пропускная способность шины. Передача данных по шине может осуществляться как в асинхронном, так и в синхронном режиме.
Учитывая, что теперь многие устройства заряжаются от USB-соединения, важно знать, сколько энергии может обеспечить USB порт на вашем ноутбуке или компьютере. Если устройство пытается взять больше энергии, чем может предоставить порт, вы рискуете убить порт или даже вызвать пожар от электро-замыкания.
Не все USB-порты созданы равными. Ваша машина может иметь соединение USB 2.0 и USB 3.0, каждый из которых может иметь разные выходы. Знание выходной мощности USB-порта также помогает определить, есть ли какие-либо проблемы с портами. Например, если порт не заряжает гаджеты так же быстро, как обычно, вы можете обнаружить, что источник его питания не так высок, как должен.
К счастью, выходную мощность USB-порта легко измерить.
Чтобы проверить выходную мощность USB-порта в Windows, скачайте бесплатную программу USBDeview.
Скачать русифицированную версию USBDeview с этого сайта.
Скачать USBDeview с сайта разработчика
Это портативное приложение, поэтому установка не требуется.
Когда вы впервые запустите приложение, вы увидите полный список всех USB-устройств, которые вы когда-либо использовали, а также список ваших USB-портов. Порты, которые в настоящее время активны на вашем компьютере, выделены зеленым флажком.
Чтобы узнать подробности о USB-порте, дважды щелкните его имя. Вы увидите всю информацию о порте, в том числе: версию USB-порта, о том, когда он был использован в последний раз, безопасно ли отключать любое подключенное в данный момент устройство и многое другое.
Вам нужно найти поле «Мощность». Оно покажет вам, сколько миллиампер может предоставить порт.
Сравнения адаптеров и USB-кабелей
Настало время продемонстрировать практическую пользу от этих приборчиков с кучей цифр.
Адаптер Apple iPad на 2 А
С одним-единственным тестером эппловский адаптер отдаёт 1,57 ампера, напряжение при этом проседает до 4,97 В:
Адаптер Apple: ток 1,57 А.
В общем, ток он отдаёт нехотя, и полный свой потенциал может раскрыть лишь с одноимёнными устройствами.
Адаптер ноунейм на 2,1 А
Китайский четырёхпортовик, напротив, демократичен и добросовестно работает с чем угодно. И сейчас я продемонстрирую, что от выбора USB-кабеля ток (т.е. скорость) зарядки зависит не меньше, а порой и больше.
Родной качественный самсунговский кабель от Galaxy Note 4, длина около метра:
Кабель от Samsung Galaxy Note 4.
Подключаем телефон — ток заряда 1,74 ампера:
Кабель Samsung: ток 1,74 А.
Неродной, но добротный кабель Hema длиной два метра — ток падает до 1,22 А:
Кабель Hema: 2 м, ток 1,22 А.
Совсем неродной, очень китайский, но чертовски удобный Muvit Retractable Micro USB, длина в растянутом виде около 70 см:
Кабель Muvit Retractable.
С ним ток падает ещё сильнее, до 1,11 А:
Кабель Muvit Retractable: ток 1,11 А.
Столь же китайский, тоже очень удобный, но уже совершенно безымянный суперкомпакт длиною 20 см. Стоят они на том же Ибее пару евро за пучок, а фишка в том, что его концы примагничиваются друг к другу:
А теперь сюрприз — ток заряда с ним точно такой же, как и с оригинальным, 1,74 А:
Кабель 20 см: ток 1,74 А.
Но основной сюрприз впереди. Совершенный и окончательный китайский ноунейм, прибывший с каким-то копеечным гаджетом — кабель Micro USB длиной около полуметра, на вид совершенно обычный. Но внешность, как выяснилось, обманчива: ток заряда с ним падает до 220 мА, то есть почти в восемь раз
Кабель ноунейм: ток 0,22 А.
Телефон через это чудесное изделие будет заряжаться, соответственно, в восемь раз дольше. Такие дела.
Теперь самое экзотичное. Последний писк моды, адаптер от Samsung Galaxy Note 4 (макс. выходной ток 2,1 А), украшенный надписью Adaptive Fast Charging
, на вид похож на миллион других USB-адаптеров, и на холостом ходу выдаёт ожидаемые 5 вольт.
Адаптер Samsung, напряжение 5 В.
Однако если к нему подключить именно тот девайс, для которого он предназначен, то он ВНЕЗАПНО начинает выдавать напряжение 9 вольт!
Адаптер Samsung, напряжение 9 В.
Ток при этом почти такой же, соответственно, аккумулятор должен заряжаться почти вдвое быстрее. Остаётся надеяться, что схема адаптивной зарядки не ошибается в выборе напряжения и для других устройств будет выдавать нормальные пять вольт.
Судя по всему, самсунговцы засунули в него ещё и немаленький конденсатор, поскольку, отключенный от сети, он ещё продолжает питать тестер с полминуты:
