alimentación usb

Las especificaciones USB 1.x y 2.0 proporcionan un suministro de 5 V en un solo cable para alimentar los dispositivos USB conectados. La especificación prevé no más de 5,25 V y no menos de 4,75 V (5 V ± 5%) entre las líneas de alimentación del bus positivo y negativo (tensión VBUS). Para USB 3.0, el voltaje suministrado por los puertos del concentrador de baja potencia es de 4,45 a 5,25 V.

Cable USB 3.0 en forma de Y; con un cable de este tipo, un dispositivo puede obtener energía de dos puertos USB simultáneamente

Una carga unitaria se define como 100 mA en USB 2.0 y 150 mA en USB 3.0. Un dispositivo puede extraer un máximo de cinco unidades de carga (500 mA) de un puerto en USB 2.0, o seis unidades de carga (900 mA) en USB 3.0. Hay dos tipos de dispositivos: de baja potencia y de alta potencia. Un dispositivo de bajo consumo (como un USB HID) consume como máximo una unidad de carga, con un voltaje de funcionamiento mínimo de 4,4 V en USB 2.0 y 4 V en USB 3.0. Un dispositivo de alta potencia consume, como máximo, el número máximo de cargas unitarias que permite la norma. Cada dispositivo funciona inicialmente como de baja potencia (incluidas las funciones de alta potencia durante sus fases de enumeración de baja potencia), pero puede solicitar alta potencia y obtenerla si está disponible en el bus proveedor.

Estándares de alimentación USB
Algunos dispositivos, como las unidades de disco externas de alta velocidad, requieren más de 500 mA de corriente y, por lo tanto, pueden tener problemas de energía si se alimentan desde un solo puerto USB 2.0: funcionamiento errático, falla en el funcionamiento o sobrecarga/daño del puerto. Dichos dispositivos pueden venir con una fuente de alimentación externa o un cable en forma de Y que tiene dos conectores USB (uno para alimentación y datos, el otro solo para alimentación) para conectar a una computadora. Con un cable de este tipo, un dispositivo puede obtener energía de dos puertos USB simultáneamente. Sin embargo, la especificación de cumplimiento USB establece que "el uso de un cable 'Y' (un cable con dos enchufes A) está prohibido en cualquier periférico USB", lo que significa que "Si un periférico USB requiere más energía de la permitida por la especificación USB para la que está diseñado, entonces debe ser autoalimentado".[72]

Un concentrador alimentado por bus se inicializa con una carga unitaria y pasa a cargas unitarias máximas después de completar la configuración del concentrador. Cualquier dispositivo conectado al concentrador consume una unidad de carga, independientemente del consumo de corriente de los dispositivos conectados a otros puertos del concentrador (es decir, un dispositivo conectado en un concentrador de cuatro puertos consume solo una unidad de carga a pesar de que hay más unidades de carga). se están suministrando al centro).

Un concentrador autoalimentado suministra cargas unitarias máximas admitidas a cualquier dispositivo conectado a él. Además, el VBUS presenta una carga unitaria ascendente para la comunicación si partes del concentrador están apagadas.

Puertos de carga

La revisión 1.1 de la especificación de carga de batería USB (publicada en 2007) define nuevos tipos de puertos USB, puertos de carga . En comparación con los puertos descendentes estándar , donde un dispositivo portátil solo puede consumir más de 100 mA de corriente después de la negociación digital con el host o concentrador, los puertos de carga pueden suministrar corrientes entre 500 mA y 1,5 A sin negociación digital. Un puerto de carga suministra hasta 500 mA a 5 V, hasta la corriente nominal de 3,6 V o más, y reduce su voltaje de salida si el dispositivo portátil intenta consumir más corriente que la nominal. El puerto del cargador puede cerrarse si la carga es demasiado alta.

Existen dos tipos de puertos de carga: puertos de carga descendentes (CDP) , que también admiten transferencias de datos, y puertos de carga dedicados (DCP) , sin soporte de datos. Un dispositivo portátil puede reconocer el tipo de puerto USB; en un puerto de carga dedicado, los pines D+ y D- están en cortocircuito con una resistencia predeterminada, mientras que los puertos de carga posteriores proporcionan una lógica de detección adicional para que los dispositivos conectados puedan determinar su presencia.

Al cargar puertos descendentes, la corriente que pasa a través del delgado cable a tierra puede interferir con las señales de datos de alta velocidad; por lo tanto, el consumo de corriente no puede exceder los 900 mA durante la transferencia de datos a alta velocidad. Un puerto de carga dedicado puede tener una corriente nominal de entre 500 y 1500 mA. Para todos los puertos de carga, hay una corriente máxima de 5 A, siempre que el conector pueda soportar la corriente (los conectores USB 2.0 A estándar tienen una potencia nominal de 1,5 A).

Antes de que se definieran las especificaciones de carga de la batería, no existía una forma estandarizada para que el dispositivo portátil preguntara cuánta corriente había disponible. Por ejemplo, los cargadores de iPod y iPhone de Apple indican la corriente disponible mediante voltajes en las líneas D− y D+. Cuando D+ = D− = 2,0 V, el dispositivo puede generar hasta 500 mA. Cuando D+ = 2,0 V y D− = 2,8 V, el dispositivo puede consumir hasta 1 A de corriente. Cuando D+ = 2,8 V y D− = 2,0 V, el dispositivo puede consumir hasta 2 A de corriente.

Se pueden encontrar puertos de carga dedicados en adaptadores de corriente USB que convierten la energía de la red pública u otra fuente de energía (por ejemplo, el sistema eléctrico de un automóvil) para hacer funcionar dispositivos conectados y paquetes de baterías. En un host (como una computadora portátil) con puertos USB estándar y de carga, los puertos de carga deben estar etiquetados como tales.

Para admitir la carga simultánea y la comunicación de datos, incluso si el puerto de comunicación no admite la carga de un dispositivo exigente, se introducen los llamados adaptadores de carga de accesorios (ACA) . Al utilizar un adaptador de carga de accesorios, un dispositivo que proporciona un único puerto USB se puede conectar a un cargador y a otro dispositivo USB al mismo tiempo.

La revisión 1.2 de la especificación de carga de batería USB (publicada en 2010) deja claro que existen límites de seguridad para la corriente nominal de 5 A procedente de USB 2.0. Por otro lado, se realizan varios cambios y los límites están aumentando, incluido permitir 1,5 A en la carga de puertos descendentes para dispositivos no configurados, permitir comunicación de alta velocidad con una corriente de hasta 1,5 A y permitir una corriente máxima de 5 A. Además, se revisa 1.2 elimina la compatibilidad con la detección de tipos de puertos USB mediante mecanismos de detección resistivos.

Puertos de suspensión y carga

Los puertos USB de suspensión y carga se pueden utilizar para cargar dispositivos electrónicos incluso cuando la computadora está apagada. Normalmente, cuando una computadora está apagada, los puertos USB están apagados. Esto evita que los teléfonos y otros dispositivos puedan cargarse a menos que la computadora esté encendida. Los puertos USB de suspensión y carga permanecen encendidos incluso cuando la computadora está apagada. En las computadoras portátiles, cargar dispositivos desde el puerto USB cuando no reciben alimentación de CA agota la batería de la computadora portátil más rápido; la mayoría de las computadoras portátiles tienen una función para detener la carga si el nivel de carga de la batería baja demasiado. Las máquinas de escritorio deben permanecer conectadas a la alimentación de CA para que funcione Sleep-and-charge.

Un puerto USB amarillo que indica suspensión y carga.

Estos puertos se encuentran coloreados de manera diferente (principalmente rojo o amarillo). En las computadoras portátiles Dell, el puerto está marcado con el símbolo USB estándar con un ícono de rayo agregado en el lado derecho. Dell llama a esta característica "PowerShare".

En las computadoras portátiles Acer Inc. y Packard Bell, los puertos USB de suspensión y carga están marcados con un símbolo no estándar (las letras "USB" sobre el dibujo de una batería); la función se llama simplemente "Apagar USB".

Estándares de cargadores de dispositivos móviles

En China

A partir del 14 de junio de 2007, todos los teléfonos móviles nuevos que soliciten una licencia en China deben utilizar un puerto USB como puerto de alimentación para cargar la batería. Este fue el primer estándar en utilizar la convención de acortar D+ y D-.

Solución de carga universal OMTP/GSMA

En septiembre de 2007, el grupo Open Mobile Terminal Platform (un foro de operadores y fabricantes de redes móviles como Nokia, Samsung, Motorola, Sony Ericsson y LG) anunció que sus miembros habían acordado que el micro-USB sería el futuro conector común para dispositivos móviles. .

La Asociación GSM (GSMA) hizo lo mismo el 17 de febrero de 2009, y el 22 de abril de 2009, esto fue respaldado por la CTIA – The Wireless Association, y la Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT) anunció el 22 de octubre de 2009 que también había adoptado el Acuerdo Universal. Charging Solution como su "nueva solución de teléfono móvil con un cargador único y energéticamente eficiente", y agregó: "Basados en la interfaz Micro-USB, los cargadores UCS también incluirán una calificación de eficiencia de 4 estrellas o más: hasta tres veces más eficiente energéticamente que un cargador no clasificado".

Estándar de fuente de alimentación para teléfonos inteligentes de la UE

Artículo principal: Fuente de alimentación externa común

En junio de 2009, muchos de los mayores fabricantes de teléfonos móviles del mundo firmaron un Memorando de Entendimiento (MoU) patrocinado por la CE, acordando hacer que la mayoría de los teléfonos móviles con capacidad de datos comercializados en la Unión Europea fueran compatibles con una fuente de alimentación externa (EPS) común. La especificación EPS común de la UE (EN 62684:2010) hace referencia al estándar de carga de baterías USB y es similar a GSMA/OMTP y a las soluciones de carga chinas. En enero de 2011, la Comisión Electrotécnica Internacional (IEC) publicó su versión de la norma EPS común (de la UE). Estándar EPS según IEC 62684:2011.

Dispositivos no estándar

Algunos dispositivos USB requieren más energía de la permitida por las especificaciones para un solo puerto. Esto es común en unidades de disco duro externas y ópticas y, en general, en dispositivos con motores o lámparas. Dichos dispositivos pueden usar una fuente de alimentación externa, lo cual está permitido por el estándar, o usar un cable USB de doble entrada, una entrada del cual se usa para energía y transferencia de datos, la otra únicamente para energía, lo que hace que el dispositivo no sea dispositivo USB estándar. Algunos puertos USB y concentradores externos pueden, en la práctica, suministrar más energía a los dispositivos USB de la requerida por la especificación, pero es posible que un dispositivo compatible con el estándar no dependa de esto.

Además de limitar la potencia promedio total utilizada por el dispositivo, la especificación USB limita la corriente de entrada (es decir, la utilizada para cargar los condensadores de desacoplamiento y filtrado) cuando el dispositivo se conecta por primera vez. De lo contrario, conectar un dispositivo podría causar problemas con la alimentación interna del host. También se requiere que los dispositivos USB entren automáticamente en modo de suspensión de consumo de energía ultrabaja cuando se suspende el host USB. Sin embargo, muchas interfaces de host USB no cortan el suministro de energía a los dispositivos USB cuando están suspendidos.

Algunos dispositivos USB no estándar utilizan la fuente de alimentación de 5 V sin participar en una red USB adecuada, que negocia el consumo de energía con la interfaz del host. Suelen denominarse decoraciones USB . Los ejemplos incluyen luces de teclado alimentadas por USB, ventiladores, refrigeradores y calentadores de tazas, cargadores de baterías, aspiradoras en miniatura e incluso lámparas de lava en miniatura. En la mayoría de los casos, estos elementos no contienen circuitos digitales y, por lo tanto, no son dispositivos USB compatibles con los estándares. Esto puede causar problemas con algunas computadoras, como consumir demasiada corriente y dañar los circuitos. Antes de la Especificación de carga de batería, la especificación USB requería que los dispositivos se conectaran en un modo de bajo consumo (100 mA como máximo) y comunicaran sus requisitos actuales al host, lo que luego permitía que el dispositivo cambiara al modo de alto consumo.

Algunos dispositivos, cuando se conectan a los puertos de carga, consumen incluso más energía (10 vatios o 2,1 amperios) de la que permite la especificación de carga de la batería. El iPad y MiFi 2200 son dos de esos dispositivos. Los dispositivos NOOK Color de Barnes & Noble también requieren un cargador especial que funciona a 1,9 amperios.

Entrega de energía USB

En julio de 2012, USB Promoters Group anunció la finalización de la especificación USB Power Delivery ("PD"), una extensión que especifica el uso de cables USB certificados "PD" con conectores USB estándar tipo A/B para entregar hasta 100 W de potencia. a 20 V. Para cables compatibles con PD con conectores USB micro B/AB, la potencia máxima admitida es de hasta 60 W a 20 V, 36 W a 12 V y 10 W a 5 V. En todos los casos, ya sea de host a -Se admiten configuraciones de dispositivo o dispositivo a host.

La intención es permitir la carga uniforme de portátiles, tabletas, discos alimentados por USB y productos electrónicos de consumo de mayor potencia, como una extensión natural de los estándares de carga de teléfonos móviles existentes en Europa y China. Esto también puede afectar la forma en que se transmite y utiliza la energía eléctrica utilizada para dispositivos pequeños tanto en edificios residenciales como públicos.

Alimentado por USB

Artículo principal: USB alimentado

PoweredUSB es una extensión patentada que agrega cuatro pines adicionales que suministran hasta 6 A a 5 V, 12 V o 24 V. Se usa comúnmente en sistemas de punto de venta para alimentar periféricos como lectores de códigos de barras, terminales de tarjetas de crédito e impresoras. .