Dc5v usb кабель для чего используется
СмартПульс — держите руку на пульсе высоких технологий! То, что доктор прописал!
Характеристики, тесты, обзоры мобильных устройств, компьютеров, комплектующих, радиолюбительских конструкций и компонентов
Главная — DIY (Радиолюбителям) — DC-DC преобразователь с 5 V (USB) на 9 и 12 V — тест и обзор
Обзоры РУНЕТа
DC-DC преобразователь с 5 V (USB) на 9 и 12 V — тест и обзор
Обзор посвящен повышающему преобразователю напряжения с 5 Вольт (разъём USB ) на 9 или 12 Вольт (устанавливается с помощью переключателя).
В обзоре будут приведены его технические характеристики, кратко описана схемотехника, сделаны тесты, представлены осциллограммы, сделаны полезные выводы и даны рекомендации по практическому применению.
(изображение с официального сайта AliExpress , кликнуть для увеличения)
DC-DC преобразователь с 5 V (USB) на 9 и 12 V — технические характеристи ки:
| Входное напряжение | 5 В (разъём USB) |
| Выходное напряжение | 9 / 12 В |
| Индикация | Выходное напряжение, 2 знака |
| Максимальный ток выхода | 1 А (9 В); 0.8 А (12 В) |
| Выходной разъём | Цилиндрический 5.5 мм |
| Габариты | 68*24*15 мм (Д*Ш*В) |
| Длина кабеля | 38.5 см |
| Дополнительно | Переходник на разъём 3.5 мм (1.35 мм внутр.) |
Длина устройства в таблице указана с учетом разъёма USB.
Цена на Алиэкспресс на момент составления обзора — около 33 0 российских рублей ($4.2) с учетом доставки в РФ (ссылка). Цена может меняться в любую сторону, особенно при колебаниях курсов.
Теперь приступим к детальному изучению объекта обзора.
Внешний вид и констру кция DC-DC преобразователя
Устройство состоит из основного блока и неразъёмного кабеля. Кроме того, в комплект приложен адаптер-переходник на «тонкий» разъём (3.5 мм), что может быть полезным для питания некоторых устройств с помощью этого DC-DC преобразователя:
(кликнуть для увеличения)
На DC-DC преобразователе имеется переключать-ползунок для установки напряжения выхода: 9 или 12 Вольт.
Этот ползунок будет лучше видно в другом ракурсе:
Корпус преобразователя затемнён (автомобилисты сказали бы — тонирован), поэтому индикатор напряжения виден, только когда он светится.
Так индикатор показывает напряжение, когда переключатель установлен в положение » 9 V «:
Индикатор показывает две значащие цифры.
Важная особенность индикатора состоит в том, что он не просто показывает, в каком положении находится ползунок (9 или 12 В), а реально измеряет напряжение на выходе.
Такая индикация не только позволяет пользователю убедиться, что он правильно установил напряжение; но и покажет состояние перегрузки или короткого замыкания.
К сожалению, из-за наличия только двух знаков индикации, в режиме 12 V точность индикации сильно падает (вместо десятых долей Вольта индикатор показывает целые Вольты):
Но и такая индикация всё равно полезна.
Теперь изучим богатый внутренний мир DC-DC преобразователя, для чего проведём ему вскрытие (разборку). Верхняя крышка преобразователя держится на защёлках, и при должной аккуратности снимается без проблем.
«Сердце» преобразователя — восьминогая микросхема FP5 1 39. Собственно, она и выполняет преобразование вместе с сопутствующей обвязкой. Если кого заинтересует описание этой микросхемы ( datasheet) , то с ним можно ознакомиться по этой ссылке (там же и типовые схемы включения).
Преобразование осуществляется по стандартной схеме с индуктивностью, работающей на повышение напряжения.
Вторая микросхема на плате, расположенная под индикатором, — это аналого-цифровой процессор. Он одновременно и измеряет напряжение, и отображает его на светодиодном индикаторе.
Микросхема аналого-цифрового процессора не имеет маркировки, и, по большому счёту, её тип не важен.
Испытания DC-DC преобразователя с 5 В (USB) на 9 и 12 В
Для начала — несколько осциллограмм, отражающих процесс преобразования напряжения, снятых на «активном» выводе индуктивности.
1. Режим 9 В, ток выхода 50 мА:
Частота преобразования в большинстве режимов близка к 425 кГц.
2. Режим 9 В, ток выхода 0.84 А:
3. Режим 12 В, ток выхода 0.63 А:
К внутренним осциллограммам преобразователя никаких претензий нет: всё работает в точном соответствии с теорией.
Следующие осциллограммы покажут пульсации на выходе устройства.
1. Пульсации в режиме 9 В, ток выхода 50 мА:
2. Пульсации в режиме 9 В, ток выхода 840 мА:
Обратите внимание, что масштаб по вертикали на последних двух осциллограммах — разный.
Причем на последней осциллограмме уровень пульсаций — очень большой. Вероятно, установленных внутри преобразователя конденсаторов не достаточно, чтобы качественно сгладить напряжение на выходе.
Мораль из этого: если питаемое от преобразователя устройство критично к уровню пульсаций, то на нём должны стоять конденсаторы для «добивания» пульсаций. Скорее всего, они там уже заранее напаяны в нужном количестве, но удостовериться в этом не помешает.
Следующая проверка — работа на нагрузку. В качестве нагрузки использовался проволочный переменный резистор мощностью 25 Вт (дёшево и сердито).
Питание преобразователя осуществлялось от зарядного устройства для смартфона с напряжением 5 В и допустимым током до 2 А.
Режим 9 Вольт: (измерения проводились по шагу входящего тока с интервалом 0.5 А):
| I нагр., А | U нагр., В | I вх., А | U вх., В | КПД, % |
| 0.23 | 9.12 | 0.5 | 4.99 | 84 |
| 0.46 | 8.95 | 1.0 | 4.98 | 83 |
| 0.65 | 8.98 | 1.5 | 4.97 | 78 |
| 0.84 | 8.86 | 2.0 | 4.97 | 75 |
Напряжение на нагрузке снималось именно на самой нагрузке, т.е. с учетом потерь в кабеле.
Что оказалось интересным в процессе измерений: при больших токах в нагрузке (две нижние строчки таблицы) показания индикатора на преобразователе выросли с 9.2 В до 9.3 В.
Возможно, в схеме предусмотрена какая-то система компенсации потерь в кабеле, слегка повышающая напряжение на выходе при повышении выходного тока.
Далее — проверка работы на нагрузку в режиме 12 В:
| I нагр., А | U нагр., В | I вх., А | U вх., В | КПД, % |
| 0.17 | 12.04 | 0.5 | 4.99 | 82 |
| 0.34 | 11.98 | 1.0 | 4.98 | 82 |
| 0.49 | 11.93 | 1.5 | 4.97 | 78 |
| 0.61 | 11.89 | 2.0 | 4.96 | 73 |
В среднем КПД преобразователя в режиме 12 Вольт получился чуть ниже, чем в режиме 9 Вольт, что тоже соответствует теории.
Следующий пункт испытаний — проверка на максимальный отдаваемый ток и защиту от короткого замыкания.
В режиме 9 Вольт защита от перегрузки сработала при токе в 1.05 А. При этом напряжение на выходе упало до 4.6 В, и оно не восстановилось автоматически после устранения перегрузки. Для восстановления работоспособности потребовалось полностью снять питание с преобразователя, а затем снова его включить.
В режиме 12 Вольт защита от перегрузки сработала при токе ровно в 0.8 А. При этом напряжение на выходе аналогично упало до 4.6 В, и точно так же оно не восстановилось автоматически после устранения перегрузки. Для восстановления работоспособности потребовалось полностью снять питание с преобразователя, а затем снова его включить.
Окончательный диагноз DC-DC преобразователя с 5 В (USB) на 9 и 12 В
Преобразователь показал себя с исключительно положительной стороны.
Во-первых, надо отметить, что он подтвердил все заявленные параметры. Он способен отдать ток заявленной величины, и при этом напряжение на выходе поддерживается с достаточно высокой точностью.
Во-вторых, он обладает простой, но крайне полезной индикацией, что позволит исключить ошибки с установкой выходного напряжения; а заодно покажет состояние срабатывания защиты от перегрузки, если таковое событие случится.
При этом он удобен и весьма недорог для своей функциональности.
Недостаток только один: высокие пульсации, особенно при больших токах нагрузки.
Способ борьбы с пульсациями известен. Он — древний, как мир: добавление к питаемой нагрузке помехоподавляющих конденсаторов. Впрочем, большинство устройств уже их содержат «на борту» и никаких действий от пользователя не потребуется.
Рекомендации и предупреждения.
При питании преобразователя от сетевого адаптера (например, «зарядки» для телефона) рекомендуется использовать преобразователь не более, чем на 80% от максимально-допустимого выходного тока. Тем более, что редко какая «зарядка» поддерживает ток выхода свыше 2 А, что необходимо для отдачи преобразователем максимальной паспортной мощности.
При питании преобразователя не от «зарядки» для телефонов, а от USB- порта компьютера, надо помнить об ограничении тока нагрузки для USB- портов.
Для порта USB 2.0 оно составляет 500 мА, а для USB 3.0 — 900 мА.
Соответственно, максимальный ток нагрузки для преобразователя составит при питании от порта USB 2.0 — до 0.23 А в режиме 9 V и до 0.17 А в режиме 12 V ; при питании от порта USB 3.0 , соответственно, до 0.4 А в режиме 9 V и до 0.3 А в режиме 12 V .
Где купить: например, у этого продавца на AliExpress ( около $4.4) с учетом доставки в РФ . Если у других продавцов этот же преобразователь будет стоить дешевле, то тоже можно брать (товар одинаковый, но следите за стоимостью доставки!).
Кроме DC-DC преобразователей с фиксированными выходными напряжениями, на Aliexpress предлагаются преобразователи и с регулировкой выходного напряжения в широких пределах. Например, такой:
Этот понижающе-повышающий DC-DC преобразователь позволяет плавно регулировать выходное напряжение в пределах от 1 до 24 Вольт при выходной мощности до 3 Вт. Купить можно у этого продавца на Aliexpress , цена — около $3.5 — 3.8 с учётом доставки.
Вступайте в группу SmartPuls.Ru 
Контакте! Анонсы статей и обзоров, актуальные события и мысли о них.
Искренне Ваш,
Доктор
30 апреля 2020 г.
Последнее изменение страницы — 15.03.2021.
Порекомендуйте эту страницу друзьям и одноклассникам
В комментариях запрещены, как обычно, флуд, флейм и оффтопик.
Также запрещено нарушать общепринятые нормы и правила поведения, в том числе размещать экстремистские призывы, оскорбления, клевету, нецензурные выражения, пропагандировать или одобрять противозаконные действия. Соблюдение законов — в Ваших же интересах!
Источник
USB-кабели и кабели питания
Признаки и примеры качественного USB-кабеля.
Статья из цикла питание и заряд . Автор — Kargal.
USB-кабели содержат одну скрученную пару проводов, образующую «длинную линию» с калиброванным волновым сопротивлением (
90Ω) – для обмена данными и два отдельных провода для подачи питания периферийному устройству. Некоторые кабели (повышенного качества) имеют ещё и экранирующую оплётку, подключенную с обоих концов к металлическим корпусам разъёмов. Оплётка не используется в качестве шины питания и к линии GND не подключена. Она служит для защиты линий кабеля от внешних наводок и выравнивания потенциалов корпусов (экранов) соединяемых устройств, предотвращая протекание токов заземления по их внутренним цепям.
#) У приличных кабелей оплётка надежно присоединяется к корпусам разъёмов пайкой (а не прижимается пластиком кожуха), чем обеспечивается сопротивление между корпусами разъемов не более 1.2Ω при токе 1A. Это сопротивление не должно увеличиваться при приложении изгибающих усилий к пластиковым хвостовикам разъёмов.
Это условие на практике использовалось при отборе кабелей для комплектации серийных приборов и является, например, гарантией предотвращения «синдрома неработающего принтера».
Допустимая длина data-кабеля имеет базовое (абсолютное) ограничение – задержка распространения сигнала данных в одну сторону должна не превышать 26 нсек для HS (USB 2.0). При существующем типе изоляции проводов (монолитный пластик) типична удельная задержка сигнала в
5 нсек/м, что и приводит к декларированному абсолютному ограничению длины 5 м (18 нсек и 3 м для USB 1.0).
Зачастую приводится таблица зависимости допустимой длины кабеля от сечения жил (погонное сопротивление приведено для одиночного провода) :
Но эти ограничения (кроме абсолютного в 5.00 м) обоснованы требованием обеспечения надлежащего качества связи для USB 2.0. И определяются, в основном, не омическими потерями (сопротивление проводов следует соотносить с волновым сопротивлением – 90Ω), а искажением формы сигнала диэлектриком (дисперсией), которое заметно возрастает с уменьшением конструктивных размеров витой пары (и повышением плотности энергии в диэлектрике).
Ну а к рассматриваемой теме (питание и зарядка) эти упрощённые рекомендации никак не подходят. Здесь важно (и существенно) малое сопротивление жил питания.
Используемые для USB-подключения приличные кабели имеют маркировку, дающую более детальное описание свойств кабеля. Для data-кабелей чаще всего используются кабели, имеющие или соответствующие маркировке «28AWG/2C+28AWG/1P» (или просто 28AWG), где:
28AWG/2C – два провода сечением 28AWG (используются для питания);
28AWG/1P – одна витая пара из проводов сечением 28AWG (линия данных).
Наибольшие проблемы (и интерес) представляют кабели с разъемом microUSB, к использованию которого последнее время стремятся производители всех гаджетов. Имеется интересный опыт использования таких кабелей (USB-Am/microUSB-BM) для зарядки/питания 7″ планшета Freelander PX1, у которого максимальный потребляемый ток 1.35A/(4,85÷5.4V на входе).
Привычные (часто встречающиеся) кабели
Как правило кабели беспородные, маркировки не имеют. Приведены метровые кабели «A», «B» и «C/D» разного качества и сопротивления жил питания, причём внешне они практически неразличимы – имеют Ø3.4÷3.8 мм по внешней изоляции.
Интересна зависимость тока потребления от выходного напряжения зарядного устройства (напряжение на входе в планшет не контролировалось ввиду его труднодоступности).
- На коротком низкоомном (20 см, 28AWG,
180mΩ с разъёмами) кабеле (CY U2-075-LE) с ростом напряжения ЗУ ток снижается, что объясняется правильной работой ШИМ-преобразователя контроллера заряда планшета. При стабилизированном напряжении внутренней схемы планшета и неизменной степени заряда аккумулятора мощность потребления/зарядки не должна зависеть от напряжения ЗУ (с точностью до потерь в кабеле). Что и наблюдается (6.48÷6.52W без потерь в кабеле). По сопротивлению кабель приемлем – для полноценной зарядки достаточно напряжения ЗУ 5.15÷5.2V, но неудобно короткий.
Длинные (100 см) «тонкие» кабели «A» и «B» (беспородные и немаркированные) приобретены в комплекте с какими-то гаджетами и приведены только для того, чтобы предупредить о возможности наткнуться на такую гадость. Они явно уменьшают ток заряда/потребления и это производится уже не контроллером заряда, а происходит из-за снижения напряжения на входе в гаджет за счёт падения напряжения на кабеле. Что и подтверждается увеличением тока при подъеме напряжения ЗУ, компенсирующем потери в кабеле. Особенно «хорош» кабель «B», имеющий суммарное сопротивление жил питания
1 Ω, что соответствует 32AWG.
#) Кабели приобретены в ноябре 2013 по $3.5÷$4.5/шт на aliexpress в лавочке, которая сейчас уже пропала. Но похожие можно найти на aliexpress в поиске по строчке «Right (или Left) Angled 90 Degree Micro USB Male».
С этими кабелями ток потребления начинает спадать уже при UвыхЗУ=5.4V, то есть суммарное сопротивление их жил питания и переходного сопротивления разъёмов не превышает 0.5 Ω и для полноценной зарядки достаточно напряжения ЗУ 5.3÷5.4V.
Судя по таблице кабели «C» и «D» имеют суммарное сопротивление линий питания на
300 mΩ большее, чем короткий («20см») кабель и на 80 см длиннее. Это соответствует сечению жил питания 28AWG.
Заманчиво было бы найти data-кабели USB-AM/MicroUSB-BM подходящей длины (0.8÷1.5 м) на основе кабеля «24AWG/2C+28AWG/1P» (жилы питания 24AWG). Подозревается, что они могли бы получить приличные токи зарядки (до 1.5A) без повышения напряжения ЗУ. Для метрового кабеля 24AWG сопротивление жил питания ожидается на
220 мОм меньше, чем у кабеля 28AWG (
250 мОм с разъёмами), что в примере с Freelander PX1 приводит к необходимости ЗУ с выходным напряжением всего 5.2V.
Но такие готовые почему-то не встречаются. Есть USB-AM/USB—BM, USB-AM/miniUSB—BM разных длин, которые так и провоцируют приобрести их, а разъёмы с одной стороны заменить на MicroUSB, приобретенные отдельно.
#) Для проверки был приобретен кабель-удлинитель (двухметровый USB-AM/USB—AF) типа «24AWG/2C+28AWG/1P». Наружный диаметр 4,8 мм, бугристость наружной изоляции намекает на наличие оплётки-экрана. Экран прозванивается –
200 mΩ между корпусами разъёмов, но ни к одной из шин питания не подключен.
Суммарное сопротивление его жил питания оказалось равным
240 mΩ, что даже меньше паспортного значения для 24AWG на
30%. В таблице токов под маркой «E» представлена последовательная сборка удлинителя с 20-сантиметровым. Судя по ней удлинитель добавил потерю
320 mV, что соответствует расчётной.
Для метрового кабеля такого типа ожидается сопротивление
130 mΩ, что приведёт к потере напряжения всего в
200 mV при токе 1.5A.
Организовать питание USB-гаджета с помощью двухпроводного кабеля, которые встречаются чаще, в общем случае практически нереально. Для этого необходимо в кабельный MicroUSB-разъём встроить эмулятор типа порта, подходящий именно вашему гаджету (причём кабель будет только зарядным). В простейшем случае потребуется закоротка контактов шин данных (DCP Short Mode), это реализуется относительно легко, если корпус разъёма разборный. В предельном случае необходимо установить четыре резистора (два делителя) и здесь трудно обойтись без Левши.
MicroUSB-разъём имеющегося подходящего кабеля можно заменить на разборный разъём или на приведённый картинке ▲ Unbrick JIG с разборным корпусом, в котором один резистор уже установлен и хватит места для замены его на закоротку, а может быть и на четыре других.
Мощные data-кабели
Но время идёт, и производители навстречу движутся. И большими шагами. Осенью 2014 г. на рынке появились data-кабели, удовлетворяющие потребности мощных гаджетов (AlexG03 от 03 октября 2014). Такие кабели универсальны — не ограничивают их применения только зарядкой и не влияют на опознавание гаджетом типа зарядного порта.
Встречаются data-кабели на основе собственно кабеля «20AWG/2C+26AWG/1P». Сечение проводов пары (линии данных) 26AWG увеличивает в полтора раза (в пределах 5 м) допустимую длину кабеля по условиям качественной связи. Сечение проводов питания 20AWG снижает суммарное (оба провода) сопротивление до
70 мОм/м, что приводит к потере напряжения на метровом кабеле всего в
150mV при токе 2A. То есть 7″÷8″ гаджеты заведомо будут полноценно питаться от ЗУ с привычным выходным напряжением 5.0÷5.1V (хватило бы у ЗУ тока) . Полноценное питание 10″ гаджетов если не обеспечится, то заведомо улучшится.
При выборе конкретного кабеля следует обратить внимание на материал проводящих жил кабеля — встречаются чисто медные (к которым относятся предыдущие рассуждения и самые недешевые), а бывают и похуже — алюминиевые с медным покрытием и стальные с медным покрытием. Информация об этом в заголовках не встречается, но где-то в описаниях находятся признаки: «pure copper (20AWG)».
Примеры мощных кабелей
▼ $3.79 – «Алюминиевая фольга + PP + Медь» , «20÷22AWG*2C+26÷28AWG*1P», Product ID: 80220 , Sean OKBUY Store
▼ $4.98 – pure copper , «20AWG*2C+28AWG*1P», Product ID: 1683690302, Store No.110569 Bravo industrial (hk) company
И, следуя общему тезису «хорошо просто (и дешево) – не бывает!», перед покупкой следует твёрдо решить — тебе нужно «хорошо» или − «дёшево»?
Источник
