nguồn điện usb

Thông số kỹ thuật USB 1.x và 2.0 cung cấp nguồn điện 5 V trên một dây để cấp nguồn cho các thiết bị USB được kết nối. Thông số kỹ thuật cung cấp không quá 5,25 V và không nhỏ hơn 4,75 V (5 V ± 5%) giữa các đường dây nguồn dương và âm (điện áp VBUS). Đối với USB 3.0, điện áp được cung cấp bởi các cổng hub công suất thấp là 4,45–5,25 V.

cáp USB 3.0 hình chữ Y; với sợi cáp như vậy, một thiết bị có thể lấy nguồn từ hai cổng USB cùng lúc

Tải đơn vị được xác định là 100 mA trong USB 2.0 và 150 mA trong USB 3.0. Một thiết bị có thể rút tối đa năm tải đơn vị (500 mA) từ một cổng trong USB 2.0 hoặc sáu tải đơn vị (900 mA) trong USB 3.0. Có hai loại thiết bị: công suất thấp và công suất cao. Thiết bị có công suất thấp (chẳng hạn như USB HID) tiêu thụ tối đa một đơn vị tải, với điện áp hoạt động tối thiểu là 4,4 V ở USB 2.0 và 4 V ở USB 3.0. Một thiết bị công suất cao tối đa sẽ đạt được số lượng đơn vị tải tối đa cho phép tiêu chuẩn. Mọi thiết bị ban đầu hoạt động ở mức năng lượng thấp (bao gồm các chức năng năng lượng cao trong các giai đoạn liệt kê năng lượng thấp), nhưng có thể yêu cầu năng lượng cao và nhận được nó nếu có trên bus cung cấp.

Tiêu chuẩn nguồn USB
Một số thiết bị, chẳng hạn như ổ đĩa ngoài tốc độ cao, yêu cầu dòng điện lớn hơn 500 mA và do đó có thể gặp sự cố về điện nếu chỉ được cấp nguồn từ một cổng USB 2.0: chức năng thất thường, không hoạt động hoặc quá tải/hỏng cổng. Các thiết bị như vậy có thể đi kèm với nguồn điện bên ngoài hoặc cáp hình chữ Y có hai đầu nối USB (một đầu nối nguồn và dữ liệu, đầu kia chỉ dùng để cấp nguồn) để cắm vào máy tính. Với loại cáp như vậy, thiết bị có thể lấy điện từ hai cổng USB cùng lúc. Tuy nhiên, thông số kỹ thuật tuân thủ USB nêu rõ rằng "cấm sử dụng cáp 'Y' (cáp có hai phích cắm A) trên mọi thiết bị ngoại vi USB", nghĩa là "nếu một thiết bị ngoại vi USB yêu cầu nhiều năng lượng hơn mức cho phép của thông số kỹ thuật USB mà nó được thiết kế thì nó phải tự cấp nguồn."[72]

Hub được cấp nguồn bằng bus sẽ tự khởi tạo ở mức tải một đơn vị và chuyển sang tải đơn vị tối đa sau khi hoàn tất cấu hình hub. Bất kỳ thiết bị nào được kết nối với hub sẽ tiêu thụ một đơn vị tải bất kể mức tiêu thụ hiện tại của các thiết bị được kết nối với các cổng khác của trung tâm (nghĩa là một thiết bị được kết nối trên một trung tâm bốn cổng chỉ tiêu thụ một đơn vị tải mặc dù thực tế là có nhiều đơn vị tải hơn). đang được cung cấp cho trung tâm).

Một trung tâm tự cấp nguồn cung cấp tải thiết bị được hỗ trợ tối đa cho bất kỳ thiết bị nào được kết nối với nó. Ngoài ra, VBUS cung cấp tải một đơn vị ngược dòng để liên lạc nếu các bộ phận của Hub bị tắt nguồn.

Cổng sạc

Bản sửa đổi Thông số kỹ thuật sạc pin USB 1.1 (phát hành năm 2007) xác định các loại cổng USB, cổng sạc mới. So với các cổng hạ lưu tiêu chuẩn , trong đó thiết bị di động chỉ có thể rút dòng điện hơn 100 mA sau khi đàm phán kỹ thuật số với máy chủ hoặc trung tâm, cổng sạc có thể cung cấp dòng điện từ 500 mA đến 1,5 A mà không cần đàm phán kỹ thuật số. Cổng sạc cung cấp dòng điện lên tới 500 mA ở điện áp 5 V, lên đến dòng điện định mức ở mức 3,6 V trở lên và giảm điện áp đầu ra nếu thiết bị di động cố gắng tiêu thụ nhiều hơn dòng điện định mức. Cổng sạc có thể tắt nếu tải quá cao.

Tồn tại hai loại cổng sạc: cổng sạc xuôi dòng (CDP) , cũng hỗ trợ truyền dữ liệu và cổng sạc chuyên dụng (DCP) , không hỗ trợ dữ liệu. Một thiết bị di động có thể nhận dạng được loại cổng USB; trên cổng sạc chuyên dụng, các chân D+ và D− được nối ngắn mạch với điện trở xác định trước, trong khi các cổng sạc phía dưới cung cấp logic phát hiện bổ sung để các thiết bị kèm theo có thể xác định sự hiện diện của chúng.

Với các cổng sạc phía dưới, dòng điện đi qua dây nối đất mỏng có thể gây nhiễu tín hiệu dữ liệu tốc độ cao; do đó, dòng điện rút ra không được vượt quá 900 mA trong quá trình truyền dữ liệu tốc độ cao. Cổng sạc chuyên dụng có thể có dòng điện định mức từ 500 đến 1.500 mA. Đối với tất cả các cổng sạc, dòng điện tối đa là 5 A, miễn là đầu nối có thể xử lý dòng điện (đầu nối USB 2.0 A tiêu chuẩn được định mức ở mức 1,5 A).

Trước khi xác định thông số kỹ thuật sạc pin, không có cách tiêu chuẩn hóa nào cho thiết bị di động để kiểm tra xem hiện có bao nhiêu dòng điện. Ví dụ: bộ sạc iPod và iPhone của Apple cho biết dòng điện khả dụng bằng điện áp trên đường D− và D+. Khi D+ = D− = 2,0 V, thiết bị có thể kéo tới 500 mA. Khi D+ = 2,0 V và D− = 2,8 V, thiết bị có thể kéo dòng điện lên tới 1 A. Khi D+ = 2,8 V và D− = 2,0 V, thiết bị có thể kéo dòng điện lên tới 2 A.

Bạn có thể tìm thấy các cổng sạc chuyên dụng trên bộ đổi nguồn USB để chuyển đổi nguồn điện tiện ích hoặc nguồn điện khác (ví dụ: hệ thống điện của ô tô) để chạy các thiết bị và bộ pin kèm theo. Trên máy chủ (chẳng hạn như máy tính xách tay) có cả cổng USB tiêu chuẩn và cổng sạc, các cổng sạc phải được dán nhãn như vậy.

Để hỗ trợ sạc và truyền dữ liệu đồng thời, ngay cả khi cổng giao tiếp không hỗ trợ sạc một thiết bị có yêu cầu cao, cái gọi là bộ điều hợp sạc phụ kiện (ACA) đã được giới thiệu. Bằng cách sử dụng bộ chuyển đổi sạc phụ kiện, thiết bị cung cấp một cổng USB duy nhất có thể được gắn vào cả bộ sạc và thiết bị USB khác cùng một lúc.

Bản sửa đổi Thông số kỹ thuật sạc pin USB 1.2 (phát hành năm 2010) nêu rõ rằng có các giới hạn an toàn đối với dòng điện định mức 5 A đến từ USB 2.0. Mặt khác, một số thay đổi đã được thực hiện và các giới hạn ngày càng tăng, bao gồm cho phép sạc 1,5 A khi sạc các cổng xuôi dòng đối với các thiết bị chưa được định cấu hình, cho phép giao tiếp tốc độ cao trong khi có dòng điện lên tới 1,5 A và cho phép dòng điện tối đa là 5 A. Ngoài ra, sửa đổi 1.2 loại bỏ hỗ trợ phát hiện loại cổng USB thông qua cơ chế phát hiện điện trở.

Cổng ngủ và sạc

Cổng USB ngủ và sạc có thể được sử dụng để sạc các thiết bị điện tử ngay cả khi máy tính đã tắt. Thông thường, khi máy tính tắt nguồn, các cổng USB cũng bị tắt nguồn. Điều này ngăn không cho điện thoại và các thiết bị khác có thể sạc trừ khi máy tính được bật nguồn. Cổng USB ngủ và sạc vẫn được cấp nguồn ngay cả khi máy tính tắt. Trên máy tính xách tay, các thiết bị sạc từ cổng USB khi không được cấp nguồn từ AC sẽ làm tiêu hao pin máy tính xách tay nhanh hơn; hầu hết các máy tính xách tay đều có khả năng ngừng sạc nếu mức sạc pin của chúng xuống quá thấp. Máy tính để bàn cần được cắm vào nguồn điện xoay chiều để chế độ Ngủ và sạc hoạt động.

Cổng USB màu vàng biểu thị trạng thái ngủ và sạc

Các cổng này có màu khác nhau (chủ yếu là màu đỏ hoặc vàng). Trên máy tính xách tay Dell, cổng được đánh dấu bằng biểu tượng USB tiêu chuẩn và có thêm biểu tượng tia chớp ở cạnh phải. Dell gọi tính năng này là "PowerShare".

Trên máy tính xách tay Acer Inc. và Packard Bell, các cổng USB ngủ và sạc được đánh dấu bằng một biểu tượng không chuẩn (chữ cái "USB" trên hình vẽ pin); tính năng này được gọi đơn giản là "Tắt nguồn USB".

Tiêu chuẩn sạc thiết bị di động

Ở Trung Quốc

Kể từ ngày 14 tháng 6 năm 2007, tất cả điện thoại di động mới xin giấy phép ở Trung Quốc đều phải sử dụng cổng USB làm cổng nguồn để sạc pin. Đây là tiêu chuẩn đầu tiên sử dụng quy ước rút ngắn D+ và D-.

Giải pháp sạc đa năng OMTP/GSMA

Vào tháng 9 năm 2007, nhóm Open Mobile Terminal Platform (diễn đàn của các nhà khai thác và sản xuất mạng di động như Nokia, Samsung, Motorola, Sony Ericsson và LG) thông báo rằng các thành viên của nhóm đã nhất trí về micro-USB là đầu nối chung trong tương lai cho các thiết bị di động. .

Hiệp hội GSM (GSMA) đã làm theo vào ngày 17 tháng 2 năm 2009 và vào ngày 22 tháng 4 năm 2009, điều này đã được xác nhận thêm bởi CTIA - Hiệp hội Không dây, với Liên minh Viễn thông Quốc tế (ITU) công bố vào ngày 22 tháng 10 năm 2009 rằng Hiệp hội cũng đã chấp nhận Universal Giải pháp Sạc là "giải pháp điện thoại di động mới phù hợp với tất cả các loại điện thoại di động mới tiết kiệm năng lượng" và nói thêm: "Dựa trên giao diện Micro-USB, bộ sạc UCS cũng sẽ có xếp hạng hiệu suất 4 sao trở lên—lên đến ba tiết kiệm năng lượng hơn gấp nhiều lần so với bộ sạc không được xếp hạng."

Tiêu chuẩn cung cấp điện cho điện thoại thông minh EU

Bài chi tiết: Nguồn điện bên ngoài thông dụng

Vào tháng 6 năm 2009, nhiều nhà sản xuất điện thoại di động lớn nhất thế giới đã ký Biên bản ghi nhớ (MoU) do EC tài trợ, đồng ý làm cho hầu hết điện thoại di động hỗ trợ dữ liệu được bán trên thị trường Liên minh Châu Âu đều tương thích với Nguồn điện bên ngoài (EPS) chung. Thông số kỹ thuật EPS chung của EU (EN 62684:2010) tham chiếu đến tiêu chuẩn Sạc pin USB và tương tự như GSMA/OMTP và các giải pháp sạc của Trung Quốc. Vào tháng 1 năm 2011, Ủy ban Kỹ thuật Điện Quốc tế (IEC) đã phát hành phiên bản thông số chung của (EU) Tiêu chuẩn EPS theo tiêu chuẩn IEC 62684:2011.

Thiết bị không chuẩn

Một số thiết bị USB yêu cầu nhiều năng lượng hơn mức cho phép theo thông số kỹ thuật cho một cổng. Điều này thường xảy ra đối với các ổ đĩa cứng và đĩa quang bên ngoài và nói chung đối với các thiết bị có động cơ hoặc đèn. Các thiết bị như vậy có thể sử dụng nguồn điện bên ngoài được tiêu chuẩn cho phép hoặc sử dụng cáp USB đầu vào kép, một đầu vào được sử dụng để cấp nguồn và truyền dữ liệu, đầu vào còn lại chỉ dùng để cấp nguồn, khiến thiết bị không thể hoạt động được. thiết bị USB tiêu chuẩn. Trên thực tế, một số cổng USB và hub bên ngoài có thể cung cấp nhiều điện năng hơn cho thiết bị USB so với yêu cầu của thông số kỹ thuật nhưng một thiết bị tuân thủ tiêu chuẩn có thể không phụ thuộc vào điều này.

Ngoài việc giới hạn tổng công suất trung bình mà thiết bị sử dụng, thông số kỹ thuật USB còn giới hạn dòng điện khởi động (tức là dòng điện dùng để sạc các tụ điện tách rời và lọc) khi thiết bị được kết nối lần đầu tiên. Nếu không, việc kết nối một thiết bị có thể gây ra sự cố với nguồn điện bên trong của máy chủ. Các thiết bị USB cũng được yêu cầu tự động chuyển sang chế độ tạm dừng ở mức năng lượng cực thấp khi máy chủ USB bị treo. Tuy nhiên, nhiều giao diện máy chủ USB không cắt nguồn điện cho các thiết bị USB khi chúng bị treo.

Một số thiết bị USB không chuẩn sử dụng nguồn điện 5 V mà không tham gia vào mạng USB thích hợp, mạng này sẽ đàm phán mức tiêu thụ điện với giao diện máy chủ. Chúng thường được gọi là đồ trang trí USB . Ví dụ bao gồm đèn bàn phím hỗ trợ USB, quạt, máy làm mát và sưởi ấm cốc, bộ sạc pin, máy hút bụi thu nhỏ và thậm chí cả đèn dung nham thu nhỏ. Trong hầu hết các trường hợp, những thiết bị này không chứa mạch kỹ thuật số và do đó không phải là thiết bị USB tuân thủ tiêu chuẩn. Điều này có thể gây ra sự cố với một số máy tính, chẳng hạn như tiêu thụ quá nhiều dòng điện và làm hỏng mạch điện. Trước Thông số kỹ thuật sạc pin, thông số kỹ thuật USB yêu cầu các thiết bị kết nối ở chế độ năng lượng thấp (tối đa 100 mA) và truyền đạt các yêu cầu hiện tại của chúng tới máy chủ, sau đó cho phép thiết bị chuyển sang chế độ năng lượng cao.

Một số thiết bị, khi cắm vào cổng sạc, thậm chí còn tiêu thụ nhiều năng lượng hơn (10 watt hoặc 2,1 Amps) so với Thông số sạc pin cho phép. iPad và MiFi 2200 là hai thiết bị như vậy. Các thiết bị Barnes & Noble NOOK Color cũng yêu cầu bộ sạc đặc biệt chạy ở tốc độ 1,9 Amps.

Cung cấp năng lượng USB

Vào tháng 7 năm 2012, Nhóm quảng bá USB đã công bố hoàn thiện thông số kỹ thuật USB Power Delivery ("PD"), một tiện ích mở rộng chỉ định sử dụng cáp USB "nhận biết PD" được chứng nhận với đầu nối USB loại A/B tiêu chuẩn để cung cấp nguồn điện lên tới 100 W ở 20 V. Đối với cáp nhận biết PD có đầu nối USB-micro B/AB, công suất tối đa được hỗ trợ lên tới 60 W ở 20 V, 36 W ở 12 V và 10 W ở 5 V. Trong mọi trường hợp, hoặc từ máy chủ đến -cấu hình thiết bị hoặc thiết bị đến máy chủ được hỗ trợ.

Mục đích là cho phép sạc đồng đều máy tính xách tay, máy tính bảng, ổ đĩa USB và các thiết bị điện tử tiêu dùng có công suất cao hơn tương tự, như một phần mở rộng tự nhiên của các tiêu chuẩn sạc điện thoại di động hiện có của Châu Âu và Trung Quốc. Điều này cũng có thể ảnh hưởng đến cách năng lượng điện sử dụng cho các thiết bị nhỏ được truyền tải và sử dụng trong cả các tòa nhà dân cư và công cộng.

Hỗ trợ USB

Bài viết chính: PoweredUSB

PoweredUSB là một tiện ích mở rộng độc quyền bổ sung thêm bốn chân bổ sung cung cấp tối đa 6 A ở 5 V, 12 V hoặc 24 V. Nó thường được sử dụng trong các hệ thống điểm bán hàng để cấp nguồn cho các thiết bị ngoại vi như đầu đọc mã vạch, thiết bị đầu cuối thẻ tín dụng và máy in .