Почему USB-порт моего компьютера не ломается, когда я подключаю устройство 2A?

Я понимаю, что для типичных адаптеров переменного тока в постоянный ток устройство потребляет ток, который ему нужен, от адаптера. Если он тянет больше, чем может обеспечить адаптер, это может привести к перегреву и поломке адаптера.

После этого ... Я всегда заряжаю свой телефон или планшет от USB-зарядных устройств на 1 А или от обычных USB-портов ПК, но у меня никогда не было сломанного USB-порта в результате этого.

Мой вопрос:

  • Имеют ли USB-порты или устройства обычно механизм регулирования тока, чтобы избежать перегрузки портов?

Я в основном думаю в контексте устройств, которые заряжаются через USB.

Что такое «устройство 2A», о котором вы говорите в своем вопросе? Телефон и планшет? Кроме того, когда вы говорите: «Если он тянет больше, чем может обеспечить адаптер, это может вызвать перегрев и привести к поломке адаптера». Скорее всего, это имеет место только в случае очень дешевых адаптеров, которые не могут согласовать энергопотребление, поэтому работают на полную мощность и, следовательно, выгорают. Например, iPad поставляется с адаптером на 12 В, но его можно заряжать от адаптера на 5 В. Просто адаптер на 5 В будет заряжать его медленнее, чем адаптер на 12 В.
Вы не можете потреблять больше энергии, чем может обеспечить порт. (Возможно, что порт поставляет больше, чем может безопасно поставлять).
Когда я говорил «обычные адаптеры переменного тока в постоянный», я имел в виду адаптеры без USB. Это было непонятно с моей стороны, так что извините за это. Корень вопроса исходит из моего опыта поломки зарядных устройств для ноутбуков, потому что я сначала не проверил источник питания усилителя и задался вопросом, почему этот принцип не применим к (большинству) USB-устройств, которые я использую. Как упоминалось вами @JakeGould и в принятом ответе, знание согласованного энергопотребления в протоколе USB - это основная информация, которую мне не хватало, поскольку подтверждение существования этого механизма и его конкретных деталей - это то, о чем вопрос.
@Bergi Но если дешевый USB-адаптер питания просто работает на полную мощность, он определенно вымрет раньше, чем позже.

Ответы (4)

Чтобы быть совместимыми с исходным стандартом, USB-устройства не должны потреблять более 100 мА (что достаточно для питания логического интерфейса), пока они не договорятся с хостом, чтобы узнать, что он может предоставить. После успешного согласования они могут потреблять до 500 мА. Это необходимо для защиты работы 4-портового концентратора, если он подключен к ПК со всеми подключенными нижестоящими устройствами.

Не все USB-устройства соответствуют стандарту, но в любом случае потребляют полный ток, USB-игрушки обычно делают это. Большинство ПК в любом случае обеспечивают 500 мА, так что в целом все работает.

Глупые источники питания обычно удерживают свои линии данных в определенных состояниях, чтобы сигнализировать заряжаемому устройству, что они являются источником питания с определенными возможностями. Более поздние стандартные версии позволяют согласовывать более высокие токи и более высокие напряжения USB-C и ПК.

Устройства USB 3.0 могут потреблять до 900 мА .
Есть также случаи отказа, которые могут привести к избыточному розыгрышу. Я не пытался разобрать его, чтобы найти первопричину, но после года хорошей работы у меня недавно вышел из строя кабель USB-A-C, и каждый раз, когда я подключал его к ноутбуку или док-станции, срабатывали сигналы тревоги о избыточном потреблении тока. .
*"пока не договорились с хозяином, узнать, что он может поставить. После удачных переговоров могут вытянуть до 500мА.*" - вы тут повторили распространенное заблуждение. USB-устройство не «договаривается» с хостом и не «узнает, что оно может предоставить», оно только информирует хост о том, что ему нужно. Эта информация находится в дескрипторах устройства. Затем хост либо допускает устройство, либо останавливает процесс перечисления и отклоняет устройство (в редких случаях концентраторов с питанием от шины или хостов с низким энергопотреблением). Протокол Power Delivery, полностью независимый от USB, — это совсем другое.

Исторически:

  • действительно старые материнские платы подключают контакты питания USB к шине питания 5 В без защиты
  • было добавлено включение нажатием клавиши, что добавило перемычку или настройку BIOS, которая решала, будут ли порты USB питаться от резервного питания или от обычной шины 5 В. Поскольку резервное питание было введено в ATX, его нет на материнских платах AT.
  • В корневые концентраторы было добавлено управление питанием USB-порта, позволяющее хосту отключать питание портов программно (с контроллером концентратора, переключающим внешний «мощный» полевой транзистор). Они подают много энергии на порты и не имеют никакой значимой защиты, кроме использования полевого транзистора в качестве ограничителя тока, что, как правило, является плохой идеей в течение длительного времени, поскольку они обычно не охлаждаются.
  • Управляющий полевой транзистор позже был интегрирован в корневой концентратор, поскольку производственные процессы улучшились до такой степени, что вы могли пропустить несколько сотен мА через то, что в противном случае было бы логической ИС. Эта конфигурация имеет меньшую пропускную способность по току, и короткое замыкание портов USB обычно приводит к выходу из строя микросхемы южного моста и/или вызывает перезагрузку.
  • В контроллеры добавлен текущий мониторинг и аварийное отключение, а также разрешенные процессы.

Есть также некоторые старые материнские платы, которые реализуют текущий мониторинг как отдельные компоненты (увеличивая стоимость платы, но обеспечивая надежность), но на потребительских платах ожидайте самый дешевый подход.

Некоторые современные платы также используют тот же тип встроенного контроллера напряжения/тока, который обычно обеспечивает питание ЦП и набора микросхем для управления другими схемами, поскольку эти ИС достаточно дешевы, поэтому дублирование логики вокруг них экономит достаточно инженерных усилий, чтобы сделать их хорошим соперником для « тупые "полевые транзисторы". На таких платах вы, вероятно, сможете потреблять ровно 2000 А, но текущий мониторинг и отчетность могут быть ограничены, поскольку связь между корневым концентратором USB и контроллером питания представляет собой просто сигналы «включение» и «ошибка».

+1 за напоминание о том, что материнские платы USB1.0 и AT действительно встречались друг с другом в активной службе в течение очень короткого промежутка времени. Лично я никогда не видел материнскую плату AT с портом USB... какой же это, должно быть, единорог!
@J ... Однажды видел Compaq с этим. Он также предшествовал Windows 95 OSR2, которая первой реализовала «поддержку» для него. Забудьте о plug-and-play флэш-накопителе USB! Установите драйверы и загрузитесь с подключенным устройством, и, возможно, это сработает. Старые добрые времена!
@winny Это случайно не Compaq Presario 4505? У меня была такая машина. :-)
Это очень неточный учет управления питанием USB-порта. Управление включением/выключением питания всегда было в микросхемах контроллера-концентратора, но необязательно для USB. Интеграция полевых транзисторов управления питанием в «корневой концентратор» — нонсенс: для силовой электроники требуются совершенно другие технологии и характеристики узлов для передачи сотен мА, а субмикронные цифровые технологии не могут позволить себе смешивание. Регулятор мощности всегда применялся в промышленности в виде автономных переключателей верхнего плеча. Этот пост в основном вводит в заблуждение. -1.
@Brad Нет, задолго до этого. Рабочий стол. 100 или 133 МГц.

Мой вопрос:

  • Имеют ли USB-порты или устройства обычно механизм регулирования тока, чтобы избежать перегрузки портов?

Ответ - да, они делают.

USB включает в себя довольно сложный протокол, который позволяет устройствам и хостам согласовывать количество энергии, которое может использовать устройство.

Формально это неверно. USB не включает никаких протоколов согласования, только информационные. Вы, видимо, имеете в виду спецификации BatteryCharging (BC1.2) или PowerDelivery (PD over Type-C), они полностью выходят за рамки основного протокола USB.

Почему USB-порт моего компьютера не ломается, когда я подключаю устройство 2A?

и

Имеют ли USB-порты или устройства обычно механизм регулирования тока, чтобы избежать перегрузки портов?

Да, в USB-портах есть механизм, но не для «регулирования тока», а для защиты USB-портов от перегрузки по току . Перегрузка по току приводит к отключению порта, а не к его «регулированию».

И (не «или») USB-устройства (с внутренними батареями) обычно имеют механизм, называемый «обнаружение подписи порта», который заставляет USB-устройство не «регулировать ток», а «ограничивать ток», который устройство будет получать от порта. Если порт является обычным USB-портом данных, подключенные устройства ограничат потребление до 500 мА (и до 900 мА, если устройство может обнаружить порт USB 3.0).

Вот почему порты вашего компьютера не ломаются, потому что «устройство 2-A» может обнаружить это и становится «устройством 500/900 мА».

Насколько хорошо работает защита от перегрузки по току (давайте ограничим ее портами USB 2.0 или 3.0 на ПК)? Должен ли я рассматривать это как «мои порты защитят себя от повреждений», или я все же должен проявлять некоторую бдительность перед подключением устройства, которое потенциально имеет высокую нагрузку (например, высокая нагрузка == 2 А) и которое, как я подозреваю, может быть несовместимым стандарту USB.
@RTbecard, обычно основные платы ПК защищают свои USB-порты с помощью дешевых полифузов (сбрасываемых предохранителей), а более дорогие ПК (бизнес-класса) имеют порты с переключателями верхнего плеча с защитой от перегрузки по току. Обычно отсечка устанавливается примерно на 0,8-0,9 А для портов USB 2.0 или ~ 1,5 А для портов USB 3.0. На некоторых платах есть «групповые» плавкие предохранители для двух или более портов, поэтому у вас может быть 2-3 А от одного порта. Ни один производитель не хочет нести ответственность за поджог вашего ПК, поэтому они делают разумную работу, чтобы защитить свой бизнес от мусорных устройств и других экспериментаторов.
Почему USB-порт моего компьютера не ломается, когда я подключаю устройство 2A?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v