"Dumme" Stromversorgung von USB

Ich entwickle ein kleines Mikro-Ohm-Meter, das ich aufgrund der Allgegenwart von USB-Power-Bricks und Computerleistung über USB mit Strom versorgen werde.

Ich bin auf ein paar Fragen gestoßen:

  1. Was mache ich mit den Datenleitungen des USB? Ich benutze sie nicht, ich interessiere mich nur für USB-Stromversorgung. Soll ich sie an Masse, aneinander und an +5 V anschließen?

  2. Muss ich vom "Niedrigleistungsmodus" in den "Hochleistungsmodus" wechseln? Dies scheint darauf hinzudeuten, dass Sie mit einer sogenannten "Aufzählung" nach hoher Leistung fragen müssen, aber derselbe Artikel spricht auch von maximal 2,25 W ... was meines Wissens nicht mehr stimmt.

  3. Die maximale Kapazität für die USB 2.0-Spezifikation gemäß dem oben Gesagten beträgt 10 µF. Ich habe deutlich mehr als das. Dies führt mich zu der Annahme, dass ich so etwas wie den NCP380 , MIC2545 oder TPS2112 verwenden sollte . Dies sind High-Side-Schalter, die den Einschaltstrom begrenzen können, sodass ich nach dem Schalter mehr Kapazität habe. Ist das noch notwendig? Oder hat sich die Kapazitätsgrenze erhöht, seit das oben verlinkte Dokument geschrieben wurde?

Damit dies verantwortbar ist, müssen Sie entscheiden, ob Ihr Ziel darin besteht, die USB-Spezifikationen zu erfüllen, oder ob Sie sich mit etwas zufrieden geben, das in den allermeisten Fällen nur zufällig funktioniert.
@ChrisStratton Ich weiß nicht, wie streng die USB-Spezifikationen sind und wie schwierig es sein wird, sie einzuhalten. Bis ich das weiß, weiß ich nicht, ob ich mir Sorgen machen will, ihnen zu gehorchen. Können Sie dabei helfen?
Sie haben im Grunde die älteren Spezifikationen angegeben, wenn Sie sich neue Standards ansehen möchten, müssen Sie diese Dokumente oder Zusammenfassungen davon lesen. Aber bedenken Sie, selbst wenn sich herausstellen würde, dass die neuen Versionen die Dinge einfacher machen, würden Sie nicht die Spezifikationen einhalten, nach denen ältere Hosts möglicherweise gebaut wurden. Es kommt also auf die ursprüngliche Schlüsselfrage zurück – wollen Sie die Spezifikationen einhalten oder nicht? Sie könnten sich ansehen, was auf dem Markt ist, bevor Sie darauf eine voreilige Antwort geben.
@ChrisStratton Dies ist nur ein Gerät für mich, kein Markt. Wenn ich mich auf neuere Netzteile beschränken muss, dann bin ich damit einverstanden. Es sieht so aus, als wäre die Battery Charging Revision 1.2 der Standard, an dem ich interessiert wäre, und nicht der USB 2.0-Standard.
Offensichtlich treffen Sie Ihre eigenen Entscheidungen. Aber Sie könnten bedenken, dass Sie in einer Welt leben, in der USB-Anschlüsse von motorisierten Hundefiguren belästigt werden ...
@ChrisStratton: Tut mir leid, ich bin etwas verwirrt. Wofür argumentieren Sie? USB2.0-Konformität?
@AndrewSpott, bitte verwenden Sie für Ihre Fragen eine Aufzählung, nicht nur Aufzählungszeichen, damit die Leute jeden einzelnen Punkt explizit ansprechen können.

Antworten (3)

Für Ihren speziellen Zweck müssen Sie nichts tun, verbinden Sie einfach GND (schwarzes Kabel) und VBUS (rotes Kabel) mit Ihrem Design.

(1) D+/D- unbeschaltet lassen;

(2) Machen Sie sich keine Sorgen über "niedrige" oder "hohe" Leistungsmodi. Diese Modi dienen dem Host zur Überwachung und Überwachung der Gesamtleistung, von der der Host glaubt, dass sie zur Verfügung steht. Es hat nie richtig funktioniert. Wenn Sie keine Datenkabel abziehen, weiß der Host nicht einmal, ob Ihr Kabel überhaupt eingesteckt ist.

(3) Machen Sie sich keine Sorgen um die 10uF-Grenze. Im schlimmsten Fall erhalten Sie möglicherweise die Meldung "Port overcurrent" auf einem Host, dies ist jedoch selten. Oder Sie stören andere USB-Geräte, die möglicherweise an benachbarten Ports arbeiten. Aber es gibt viele DC/DC-Wandler, die Eingangskappen von 10 uF oder weniger verwenden, daher ist es ratsam, einen besseren DC/DC-Wandler in Ihrem Design zu verwenden. Wenn Sie keine DC-DC-Entkopplung von der VBUS-Versorgungsleitung verwenden, ist dies eine sehr schlechte Idee für ein empfindliches analoges Design.

Vergessen Sie dies bezüglich des BC1.2 vollständig. Alles, was Sie beachten müssen, ist, die DC-Grenze von 500 mA nicht zu überschreiten.

Erläuterung zu (2): Das OP baut kein USB-Gerät. Die 100 mA sind eine Anforderung für USB- Geräte , nicht für Hosts. Das OP möchte die Port-Fähigkeit eines USB-Hosts nutzen. Jeder Host-Port muss in der Lage sein, 500 mA zu liefern, unabhängig davon, ob Geräte mit "niedriger" oder "hoher" Leistung vorhanden sind. Also 500mA sind immer in Ordnung. Wenn sich der Hafen hinter einem busbetriebenen Hub befindet, könnte es eine andere Geschichte geben.

Ich benötige mehr als 100 mA Strom ... Ich brauche immer noch keinen "Hochleistungs" -Modus? Bekomme ich Probleme mit einigen Ladegeräten, die mir nicht genug Strom liefern?
Nein, jedes Ladegerät, das ich je gesehen habe, würde Ihnen viel mehr als 110 mA geben. Es wird dir gut gehen. Wie gesagt, "Power Modes" sind für die Host-Buchhaltung, eine Formalität, während Power-Ports nie diese Art von Kontrolle haben und überwiegend dreist mindestens 500 mA liefern und normalerweise weit darüber hinaus.

USB-Zubehör gibt es in einigen Geschmacksrichtungen und Standards.

Grundsätzlich Low-Power (tragbare Hosts), verhandelbare Leistung (die meisten Smart-Hosts und professionelle Netzadapter) und Brute-Power (DIY- und viele Autoadapter).

Wenn Sie nicht vorhaben, über zusätzliche Leistung zu verhandeln, können Sie die Datenpins vollständig ignorieren. Einige Geräte verwenden einen fünften Stift, um andere clevere Tricks auszuführen, manchmal auf kaum übliche Weise.

Als ich mir das vor einiger Zeit angesehen habe, gab es drei gängige Möglichkeiten, um den Wunsch nach mehr Strom von einem Host zu signalisieren. Der alte Weg, der neue Weg und die Apple-Wege. Wenn Sie sich IC-Datenblätter ansehen, die diese Standards unterstützen, werden Sie sehen, was Ihr Gerät tun müsste, um den Leistungsschub auszulösen, wenn Sie dies benötigen.

Wenn Sie einen Nachregler mit großzügiger Kapazität (vorher und nachher) haben, sollten Sie in der Lage sein, jede Art von Versorgung zu verwenden und zu nutzen, was sie geben kann.

EDIT: Die meisten Brute-Force-Ladegeräte liefern die ganze Zeit volle Leistung, und obwohl sie sehr praktisch sind, sind sie bei Kurzschlüssen möglicherweise nicht so sicher wie eine intelligente Stromversorgung. Die Low-Power-Hosts sind normalerweise nicht in der Lage, mehr als das USB-Minimum bereitzustellen, um ihre eigene Batterielebensdauer zu verlängern.

http://www.nxp.com/files/analog/doc/data_sheet/MC34825.pdf?pspll=1

http://www.st.com/content/ccc/resource/technical/document/datasheet/5b/c8/25/15/fa/83/4d/66/DM00086386.pdf/files/DM00086386.pdf/jcr: Inhalt/Übersetzungen/de.DM00086386.pdf

"Ignorieren Sie die Power-Pins insgesamt". Ich möchte nur sichergehen, dass du die Signalstifte meinst ... :)
Recht haben Sie, Tippfehler, den ich beheben kann.

Der USB-Anschluss liefert standardmäßig Strom – dies ist für die Geräteaufzählung erforderlich.

  1. Somit könnte man den Strom einfach aus den USB Power Pins ziehen. Wenn Ihr Multimeter keine USB-Kommunikation verwendet, müssen Sie wahrscheinlich nichts mit der Datenleitung tun. Die verfügbare Standardeinheitslast beträgt 100 mA (für USB2). Mehr darf kein Gerät nehmen, bevor es vom Host (gemäß Standard) konfiguriert wurde.
  2. Falls Ihr Strombedarf höher als der Standardwert ist (100 mA USB2 und 150 mA USB3), müssen Sie das Gerät aufzählen, das einen höheren Strombedarf anzeigt. Dies erfordert das gesamte USB-Aufzählungsprotokoll, bei dem Ihr Gerät über Datenleitungen kommuniziert.
  3. Das Kapazitätsproblem hängt mit dem Hot-Plugging Ihres Geräts zusammen, während andere Geräte an denselben Hub angeschlossen sind. Daher kann ein Gerät mit hoher Kapazität einen Spannungsabfall/ein Zurücksetzen anderer Geräte verursachen. Wenn dies kein Problem ist, sollte es Ihnen gut gehen.

Wenn Ihr Gerät also nur wenig Strom verbraucht und keine Kommunikation mit dem Host benötigt, würde ich mir keine Gedanken über Ihre Fragen machen.

Ich brauche etwas mehr als 100 mA (ca. 110 mA oder so), was mich über den Low-Power-Modus bringt. Und was ist mit der Kapazitätsgrenze, sollte ich mir darüber keine Sorgen machen?
@Naz: USB-Anschlüsse "sind nicht konfiguriert" auf 100/150 mA-Grenze. Es handelt sich um eine Buchhaltungsgrenze des Hostsystems. Das Limit wird möglicherweise nur bei einigen modernen, überentwickelten Tablets/Telefonen mit einem Port und geringem Stromverbrauch durchgesetzt, aber selbst dies ist sehr, sehr unwahrscheinlich. Jeder normale USB-Anschluss kann mindestens 500 mA liefern. Wenn Sie Ihren Host mit einer Reihe von USB-Festplatten geladen haben, kann USB natürlich einfach sterben. Keine große Sache, üben Sie einfach die Vernunft aus und überlasten Sie den USB-Host nicht.
@AndrewSpott: Was ist Ihre VBUS-Kapazität?
@Ali Chen: Im Moment 25µF. Ich wollte jedoch die Stromversorgung mit einem Tiefpassfilter bei ~ 1 kHz entkoppeln, was mir fast 100 µF geben würde.
@AliChen Ich habe gerade den Ausdruck "Konfiguration" aktualisiert - Sie haben Recht. Ich weiß jedoch nicht, was passiert, wenn Sie die Grenzen überschreiten. Wenn keine "Strommesslogik" vorhanden ist, können Sie wahrscheinlich alle mögliche Leistung (ab)nutzen, ohne sie dem Host zu "sagen".
@Naz, es ist noch schlimmer. Wenn Sie ein älteres 3,5-Zoll- (sogar 2,5-Zoll-) USB-SATA- (oder PATA-) Festplattengehäuse mit Bus-Stromversorgung haben, können schreckliche Dinge passieren. Die USB-Brücke versucht nicht, eine Verbindung zu USB herzustellen, bis ihre interne Logik das Laufwerk hochfährt und erhält Partitions-/Typinformationen von ihm.So kann es keine Verbindung herstellen und aufzählen, und daher kann der Host keine Beschreibung der erforderlichen Leistung erhalten.Während des Hochfahrens kann die gesamte Einheit bis zu 2A verbrauchen, sodass nicht alle USB-Ports damit umgehen können das. Aus diesem Grund würden viele HD-Gehäuse mit einem speziellen USB-Kabel mit Y-Gabel geliefert.
@AliChen Entschuldigung, ich scheine nicht zu verstehen, worauf Sie hinaus wollen. Ich sage nur, dass die 100 oder 150 mA die Ströme sind, die ohne Gerätekonfiguration durch den Host zulässig sind. Wenn ich mich nicht irre, werden die busbetriebenen Geräte, die mehr Strom benötigen, immer noch mit kleinen Strömen aufgezählt. Wenn der Host dies zulässt, schaltet das Gerät dann auf seinen normalen Hochleistungsbetrieb um.
Das OP baut kein USB-Gerät. Die 100 mA sind eine Anforderung für USB-Geräte, nicht für Hosts. Hosts „erlauben“ Geräten nicht, den Stromverbrauch zu ändern, Geräte müssen dies selbst tun, um USB-kompatibel zu sein. Das OP verwendet die Port-Fähigkeit des USB-Hosts. Jeder Host-Port muss in der Lage sein, 500 mA zu liefern, unabhängig davon, ob Geräte mit "niedriger" oder "hoher" Leistung vorhanden sind. Also 500mA sind immer in Ordnung. Wenn sich der Hafen hinter einem busbetriebenen Hub befindet, könnte es eine andere Geschichte geben.
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