Zasilanie urządzeń z USB i problemy towarzyszące

Parametry pracy zasilania są tematem często lekceważonym oraz pomijanym. Do momentu kiedy wszystko działa tak jak powinno, parametry są “niewidoczne”. Dopiero w momencie pojawienia się problemów, użytkownicy zaczynają zwracać na nie uwagę, o ile wiedzą gdzie szukać przyczyny (większość stara się ją znaleźć ta gdzie zwykle, np. wśród driverów).

Każdy z nas posiada bądź korzysta z urządzeń, do których zwykle istnieje jakaś dokumentacja, której nikt nigdy nie czyta. W szczególności, sytuacja taka występuje w momencie, kiedy dokumentacja dotyczy poszczególnych elementów składowych urządzenia i nie została ona zawarta w manualu dołączonym do sprzętu. Taka historia ma zazwyczaj miejsce kiedy chodzi m.in. o porty USB, Thunderbolt, Display Port, HDMI. Ich specyfikacje są publikowane na stronach konsorcjów, które opracowały standardy, przez co często kryją się pod mało medialnymi i zostającymi w pamięci nazwami, jak np. IEEE-1394.

Wydajność prądowa najczęściej używanych portów:

USB 1.1500mA
USB 2.0500mA
USB 3.X900mA
USBBC (battery charging)0,5- 1,5A
USBPD (power delivery)2,5- 5A
Thunderbolt550mA
FireWire1,5 A
Display Port500mA
HDMI: 
typ nie-MHL55mA
MHL 1500mA
MHL 2900mA
MHL 3900mA
Raspberry PIzależnie od wersji 200- 700mA

Niektóre z systemów komunikują fakt przeciążenia prądowego złącza, o ile są w stanie go wykryć. W przypadku bardziej pesymistycznego scenariusza, sygnałem o niepoprawnym funkcjonowaniu złącza może być swąd, seria ostrzeżeń błędach i inne, nie wykluczające się wzajemnie komunikaty.

Co się dzieje, gdy używamy przedłużacza lub Huba USB?

Przedłużacze często kuszą swoją funkcjonalnością w szczególności, gdy komputer posiada port usytuowany np. na trudno dostępnym tylnym panelu. Należy jednak pamiętać, że korzystanie z takiego rozwiązania może wnosić do naszego systemu pewne wady.

Każdy długi przewód dodaje do parametrów instalacji, pewną pasożytniczą rezystancję, na której odkłada się część napięcia zasilającego odbiornik. W przewodach i przedłużaczach niższej jakości (zwykle rozpoznawalnych gołym okiem), przewody są znacznie cieńsze i wnoszą większe opory, przez co jeszcze bardziej obniżają napięcie oraz prądy. W momencie, gdy napięcie USB na końcu całego łańcucha hub’ów i przedłużaczy spada w okolice wartości 4,6V, można być niemal pewnym, że urządzenie nie będzie funkcjonowało tak ja należy.

USB voltage and current vs extender

Warto zwrócić uwagę, że długie przewody potrafią także degradować sygnały, nawet gdy elektrycznie są bardzo dobrej jakości. Jest to zależne od tego, że takie wielkości jak np. impedancja, jest nie tylko ciężko zapewnić na etapie produkcji, ale też wynika to ze sposobu ułożenia przewodu podczas eksploatacji.

HUBY 

Huby aktywne, czyli ekstendery, w dużej mierze rozwiązują problem degradacji sygnału na “sporych” odległościach. Spore- w zależności od kontekstu, oznacza różne wielkości, np. dla USB długość aktywnych przedłużaczy to zazwyczaj 3 metry i więcej.

Odbiorniki wpinane w gniazda USB mogą pobierać prąd nierównomiernie. Może to doprowadzić do sytuacji, gdzie w zasilaniu występują krótkie, a bardzo intensywne impulsy, które ciężko wykryć typowym miernikiem. Dla różnych urządzeń podłączonych dla huba, wartości te mogą sumować się do wartości przekraczających wartość graniczną. Skutkować to może zawieszaniem, resetowaniem oraz innymi dysfunkcjami urządzenia.

Poniżej zostało umieszczonych kilka zdjęć z badań grabbera USB, pracującego na różnych formatach obrazu wideo. Wynika z nich, że pobór mocy nie jest stały, różni się i w dużej mierze zależy od parametrów przetwarzanego sygnału.

grabber Power current vs Video format resolution framerate

Porównując te pomiary z przytoczoną wyżej tabelą wydajności prądowych, można zauważyć, że badany aparat, wpięty do portu USB-thunderbolt na Macbooku, będzie bezproblemowo pracował z rozdzielczościami do 4K 30Hz, a z wyższymi już nie.

Wyprzedaż jesienna 2020

Z przyjemnością prezentujemy Państwu promocyjny cennik Jesień 2020.  Jest to jedynie niewielki fragment szerokiej oferty urządzeń AV w C4i.  Zapraszamy do zapoznania się z oferowanymi

Read More »

Nowości C4i Jesień 2020

Prezentujemy najnowsze i najbardziej wyróżniające się w naszej ofercie produkty w sezonie jesień 2020. Szeroki wachlarz produktów wielu producentów, takich jak Zidoo, SCP, Egreat, LOCI,

Read More »

Innowacyjny rozdzielacz sygnału HDMI

Rozdzielacz sygnału HDMI- lekarstwo na połączenie sygnałów Full HD 1080p i 4k@60Hz 18Gb/s w jednej instalacji. W pogoni za technologicznymi nowościami coraz częściej decydujemy się

Read More »
Producenci