Заряджання через USB-порт
Поява та перші версії
Універсальна послідовна шина (USB) була представлена у 1996 році та стала одним із найзручніших інтерфейсів для електронних пристроїв. Розробку підтримали Compaq, DEC, IBM, Intel, NEC і Nortel, щоб спростити підключення периферії до ПК та підвищити швидкість передачі даних. Спочатку USB забезпечував струм лише 500 мА, і можливість заряджання пристроїв вважалася другорядною функцією.
Зарядні пристрої Victron Energy
Високоякісні зарядні пристрої для довговічної служби та надійності роботи
Зарядний пристрій Victron Blue Smart IP22 Charger 12/30 (1)
Ідеально підходить для використання в майстернях, а також для заряджання акумуляторів автомобілів, мотоциклів, човнів та кемперів.
Купити
Зарядний пристрій Blue Smart IP65 Charger 12/15
Завдяки класу захисту IP65, пристрій стійкий до пилу та води, що робить його ідеальним для використання в суворих умовах.
Купити
Зарядний пристрій Victron Phoenix Smart IP43 Charger 12/30 (3) 120/240V
Оснащений Bluetooth-інтерфейсом для простого налаштування й моніторингу через додаток VictronConnect. Висока ефективність та надійність роблять його ідеальним рішенням для комерційних, промислових та морських застосувань.
КупитиТипова мережа складається з хоста (наприклад, ПК) і підключених пристроїв — принтера, смартфона чи камери. Дані передаються в обох напрямках, але живлення завжди надходить від хоста до пристрою. Для USB 1.0 та 2.0 доступна потужність становила 5 В / 500 мА, а для USB 3.0 – 900 мА. Це дозволяло заряджати невеликі літій-іонні акумулятори, хоча виникали ризики перевантаження при підключенні багатьох гаджетів одночасно.
Обмеження та заряджання
Завдяки напрузі 5 В та струму 500 мА, доступним для версій USB 1.0 та 2.0, і 900 мА для USB 3.0, USB може заряджати невеликий літій-іонний акумулятор з одним елементом. Однак існує небезпека перевантаження USB-хаба під час підключення занадто великої кількості гаджетів. Заряджання пристрою, який споживає 500 мА, підключеного разом з іншими навантаженнями, перевищить ліміт струму порту, що призведе до падіння напруги та можливого збою системи. Щоб запобігти перевантаженню, деякі хости включають схеми обмеження струму, які вимикають живлення при перевищенні навантаження.
Оригінальний USB-порт може заряджати лише невеликий літій-іонний акумулятор з однією коміркою. Заряджання блоку на 3,6 В починається з подачі постійного струму до піку напруги 4,20 В/елемент, після чого напруга досягає піку, а струм починає спадати. Через падіння напруги в кабелі та роз'ємах, яке становить близько 350 мВ, а також втрати в ланцюзі заряджання, напруга живлення 5 В може бути недостатньо високою для повного заряджання акумулятора. Це незначна проблема; акумулятор заряджатиметься лише приблизно до 70 відсотків заряду та забезпечить трохи коротший час роботи, ніж при повністю насиченому заряді. Перевага: літій-іонний акумулятор прослужить довше, якщо його не зарядити повністю.
Стандартні USB-штекери A та B, як показано на рисунку 1, мають чотири контакти та екран. Контакт 1 забезпечує +5 В постійного струму, а контакт 4 утворює землю, яка також підключається до екрану. Два коротші контакти, 2 та 3, позначені D- та D+ і передають дані. Під час заряджання акумулятора ці контакти не мають жодної іншої функції, окрім як узгодження струму.
Рисунок 1: Конфігурація контактів стандартних USB-роз'ємів A та B, якщо дивитися з боку штекерів, що з'єднуються
Контакт 1 (червоний дріт) передає +5 В постійного струму, а 4 – заземлення (чорний дріт). Корпус підключається до землі та забезпечує екранування. Контакт 2 (білий дріт D-) та контакт 3 (зелений дріт D+) передають дані.
Окрім стандартних конфігурацій типу A та типу B з 4 контактами, існують також USB Mini-A, Mini-B, Micro-A та Micro-B, які мають ідентифікаційний контакт, що дозволяє визначити, який кінець кабелю підключено. Зовнішній контакт 1 є позитивним, а контакт 4 — негативним. USB-кабелі зазвичай мають стандартний тип A з одного кінця та тип B, Mini-B або Micro-B з іншого. Новий роз'єм типу C, описаний пізніше, має 24 контакти та працює за стандартом USB 3.1.
Подача живлення
USB 2.0 зі струмом 500 мА має обмеження під час заряджання більшого акумулятора смартфона або планшета. Якщо під час заряджання смартфона увімкнути яскравий екран, це може призвести до розрядки акумулятора, оскільки USB не може задовольнити обидві ці потреби. Підключення високошвидкісного дисковода вимагає понад 500 мА, і це може створити проблеми з живленням оригінального USB-порту.
У 2008 році USB 3.0 вирішив проблему дефіциту живлення, збільшивши струм до 900 мА. Таке обмеження струму було обрано для того, щоб тонкий провід заземлення не перешкоджав високошвидкісній передачі даних під час повного навантаження.
Через потребу в більшій потужності, Форум розробників USB у 2007 році опублікував Специфікацію заряджання акумулятора, яка забезпечує швидший спосіб заряджання від USB-хоста. Це призвело до появи спеціального порту заряджання (DCP), який служить USB-зарядним пристроєм, забезпечуючи струм 1500 мА і вище шляхом підключення DCP до розетки змінного струму або транспортного засобу. Для активації DCP контакти D- та D+ внутрішньо з'єднані резистором 200 Ом або менше. Це відрізняє DCP від оригінальних портів USB, які передають дані. Деякі продукти Apple обмежують струм заряджання, підключаючи резистори різного значення до контактів D+ та D-.
Для підтримки заряджання та передачі даних під час використання DCP пропонується Y-подібний кабель, який підключається до оригінального порту USB для потокової передачі даних та до порту DCP для задоволення потреб заряджання. Це здається логічним рішенням, але специфікація відповідності USB зазначає, що «використання Y-подібного кабелю заборонено на будь-якій периферійній USB-системі», що означає, що «якщо периферійна USB-система потребує більше енергії, ніж дозволено специфікацією USB, для якої вона розроблена, то вона повинна мати автономне живлення». Y-подібні кабелі та так звані адаптери для заряджання аксесуарів (ACA) використовуються без очевидних труднощів.
Задається питання: «Чи можу я пошкодити свій пристрій, підключивши його до USB-зарядного пристрою, який забезпечує більший струм, ніж 500 мА та 900 мА?» Відповідь – ні . Пристрій споживає лише необхідну потужність, не більше. Аналогічною є підключення лампи або тостера до розетки змінного струму. Лампі потрібно мало струму, тоді як тостер працює на максимумі. Більша потужність від USB-зарядного пристрою скоротить час заряджання.
Функції сну та заряджання
У більшості випадків вимкнення комп’ютера також вимикає USB. Деякі ПК мають USB-порт із функцією сну та заряджання , який залишається ввімкненим і може використовуватися для заряджання електронних пристроїв, коли комп’ютер вимкнено. USB-порти з функцією сну та заряджання можуть бути червоного або жовтого кольору, але стандарту не існує. Dell додає значок блискавки та називає його «PowerShare», тоді як Toshiba використовує термін «USB Sleep-and-Charge». USB-порти з функцією сну та заряджання також можуть бути позначені абревіатурою USB поверх зображення акумулятора.
USB 3.1 – роз'єм типу C
Як і більшість інших успішних технологій, USB протягом багатьох років породив кілька версій роз'ємів та кабелів. Зарядні пристрої USB не завжди працюють так, як заявлено, а час заряджання повільний. Несумісність між конкуруючими системами існує, навмисно чи через недогляд.
Компанії, що контролюють стандарти USB, усвідомлюють ці недоліки та запропонували роз'єм та кабель типу C на основі стандарту USB 3.1. Замість використання чотирьох контактних роз'ємів, як у класичних роз'ємах типу A та типу B, роз'єм типу C має 24 контакти та є двостороннім, тобто його можна підключати будь-яким способом. Він підтримує струм 900 мА та за командою подає 1,5 А та 3,0 А через шину живлення 5 В під час потокової передачі даних. Це призводить до споживання енергії 7,5 та 15 Вт відповідно, на відміну від 2,5 Вт при використанні оригінального USB (струм помножений на напругу = потужність). Роз'єм типу C може видавати до 5 А при 12 В або 20 В, забезпечуючи 60 Вт та 100 Вт відповідно. На рисунку 2 показано розташування контактів роз'єму USB Type-C.
Рисунок 2: Конфігурація контактів роз'єму USB Type-C
Сторони A та B є дзеркальними відображеннями. Деякі контакти з'єднані паралельно для отримання більшої потужності та надійніших з'єднань.
Нові пристрої постачаються з роз'ємом USB-C та USB 3.1, але споживачі просять два або три звичайні порти USB 3.0 на своїх гаджетах, щоб підтримувати те, що так добре працювало в минулому. USB 3.1 зворотно сумісний з USB 2.0 та USB 3.0, а також класичними роз'ємами типу A та типу B. Під час переходу на тип C доступні адаптери для перетворення, але очікуйте нижчу швидкість передачі даних з адаптерами, ніж пропонує USB 3.1.
Через наявність вищих струмів та напруг у системі Type-C порівняно зі стандартними роз'ємами A та B, неправильна цифрова команда може призвести до пошкодження пристрою. Команди можуть надходити від пристрою або адаптера, що вимагає змінених вимог до живлення. Рекомендується використовувати лише сумісні або надійні бренди під час експериментів з вищими напругами та струмами в USB-роз'ємах.
