Spannungsregler: Wie kann man den Spannungsabfall im Kabel kompensieren?

USB-Geräte reduzieren ihren Stromverbrauch mit abnehmender Spannung. Dies liegt daran, dass die maximale Stromfähigkeit eines dummen USB-Ladegeräts dem Gerät unbekannt ist und das Ladegerät das Erreichen der Stromgrenze durch Absenken der Spannung signalisiert.

Als Nebeneffekt sinkt auch die Stromaufnahme des Gerätes (und damit die Ladegeschwindigkeit) mit zunehmender Kabellänge. Das ist das Problem, das ich lösen möchte.

Da das USB-Kabel 4 Adern hat, wäre es einfach, es so zu modifizieren, dass ich die Spannung am Ende des Kabels nur wenige mm vor dem Stecker messen kann.

Auf der Suche nach einer Lösung habe ich LDOs (Beispiel: LP3856) gefunden, die einen zusätzlichen Sense-Pin haben.

F1: Würde ein solches LDO mein Problem lösen?

Ich vermute, dass es nur 50% des Spannungsabfalls kompensieren würde, da die Hälfte des Abfalls auf dem GND-Kabel auftritt? (Q2)

F3: Die meisten einstellbaren Linearregler haben einen V_adj-Eingang. Könnte ich diesen Eingang als Sense-Pin "missbrauchen", indem ich einfach ein Ende des Spannungsteilers an mein Sense-Kabel anschließe?

F4: Viele Aufwärts-/Abwärtswandler haben auch einige externe Schaltungen für Feedback. Würde der Trick aus Q3 auch dort funktionieren?

Q5: Irgendwelche anderen Vorschläge, um mein Problem zu lösen?

Selbst bei 5 m ist der Widerstand des Kabels nicht groß genug, um die Spannung unter 4,4 V zu senken, wenn das Gerät 150 mA oder weniger zieht. yoctopuce.com/EN/article/usb-cables-size-matters

Antworten (3)

Das Ändern eines Kabels hängt normalerweise nicht von der Anzahl der bereits vorhandenen Kerne ab - die Änderung müsste die Anzahl der Kerne von 4 auf möglicherweise 5 oder 6 erhöhen (auf die Gefahr hin, dass die ausgeglichenen Daten auf zwei der vorhandenen 4 Kerne gestört werden).

Vorausgesetzt, Sie können das Kabel angemessen modifizieren, benötigen Sie ein sogenanntes "Sense" -Feedback. Ich bin mir sicher, dass es Chips gibt, die dabei helfen können und auch mit der 0-V-Verbindung funktionieren.

Für einen einstellbaren Regler gibt es normalerweise einen Feedback-Pin, der für "Sense" -Anwendungen verwendet werden kann, aber bei wahrscheinlich allen gängigen Chips würde dies nicht effektiv funktionieren, da das Feedback-System dadurch oszillieren kann , benötigen Sie einen einstellbaren Regler, der damit zurechtkommt (schwerer zu finden), oder Sie speisen an den Feedback-Pin ein "gestopftes" Signal ein, das die normalerweise sehr schnelle Reaktionszeit des Chips auf transiente Lasten nicht stört.

Dies kann mit einem Operationsverstärker erfolgen, der die Endpunkte des Kabels überwacht und wiederum den Feedback-Pin bruchstückhaft und vorsichtig anhebt oder absenkt, ohne das normalerweise fragile Steuersystem im Chip zu stören.

Machbar, aber vielleicht etwas knifflig.

Q5: Irgendwelche anderen Vorschläge, um mein Problem zu lösen?

Ja: Stecken Sie alle 5 Meter einen aktiven USB-Hub ein. Sie können bis zu 5 Hubs hintereinander schalten. Der Root-Hub in Ihrem Computer zählt als einer.

Aber wenn Sie USB-Geräte aus einer solchen Entfernung steuern müssen, verwenden Sie einen billigen vernetzten Computer als Relais oder einen dieser USB-Server, das wäre sehr zuverlässig.

Erhöht der USB-Hub die Spannung?
@neverMind9 Viele USB-Hubs verwenden eine externe Stromversorgung.

Was ich höchstwahrscheinlich tun würde, ist, einfach einen angetriebenen Hub so nah wie möglich an der Last zu platzieren.

Oder wenn es nur für ein Ladegerät ist und Sie aus irgendeinem Grund einen Niederspannungsbetrieb wünschen, verlegen Sie ein 12-V-Kabel (verwenden Sie ein Lautsprecherkabel oder etwas ziemlich Dickes), stecken Sie einen Autozigarettenstecker an das Ende und ein Autoladegerät darin.

Wenn Sie es richtig machen, hebt der Spannungserkennungskompensationstrick Abstürze auf der 5-V-Leitung auf, aber wenn Sie nicht auch den Spannungsabfall auf der Masseleitung abtasten, haben Sie Recht, dass Sie nur die Hälfte des Abfalls kompensieren können.

Möglicherweise haben Sie auch Probleme mit Rauschen in Ihrer Rückkopplungsleitung.