USB-питание — основы

Я новичок в разработке чего-то, что будет питаться от USB. В идеале его можно подключить к адаптеру для сетевой розетки в Великобритании или к USB-порту с питанием на другом устройстве. У меня есть схема с использованием Kicad, но я никогда не питал устройство через USB.

Это просто подключение V + к битам, которым требуется питание, заземление к битам, которым требуется заземление, и разъем конденсатора 1 мкФ между ними (если да, то каким образом они должны быть подключены)? Или это дико неправильно? Мне не нужна передача данных на D+, а D- оставлены открытыми. Их нужно подключать к земле с помощью подтягивающих резисторов или чего-то еще? Я хотел бы сделать это правильно, чтобы я мог делать это при разработке других продуктов.

Я питаю аттини и несколько 5-мм светодиодов.

Это технически неправильно в соответствии со спецификацией USB, но существует 100000000 устройств, которые делают именно это. Пока вы не пытаетесь потреблять слишком много тока, все будет в порядке.
Что касается конденсатора: если ваша схема на самом деле не заботится о стабильном питании или самостоятельно регулирует напряжение, вы можете его не использовать (или заменить конденсатором, рекомендованным в техническом описании вашего регулятора напряжения). Для керамических конденсаторов (наиболее распространены в диапазоне 1 мкФ) полярность не имеет значения, для тантала или электролита обычно отмечена сторона +.
Если вы не можете позволить себе согласование USB-шины, не выбирайте USB-разъем. Это так просто.

Ответы (6)

Устройства USB могут потреблять до 100 мА для выполнения начального согласования, называемого перечислением , с хостом. Во время этого процесса они могут запрашивать до 500 мА. Затем хост решает, предоставить ли дополнительную мощность или выключить устройство.

В некоторых случаях хост может указать устройству перейти в спящий режим с низким энергопотреблением.

Большинство компьютеров с настенным питанием просто подключают питание USB к источнику питания 5 В через предохранитель и не пытаются контролировать или даже контролировать ток. Устройства с батарейным питанием часто тщательно управляют питанием USB. Таким образом, вы можете просто потреблять энергию без запроса при подключении к настольному компьютеру, но, возможно, не при подключении к ноутбуку.

Конечно, это все в спецификации USB.

Это все еще верно для USB3+?
Невозможно подключить что-либо к USB-порту, чтобы повредить компьютер, если он потребляет слишком много энергии или каким-либо образом замыкает. Я испортил один компьютер из-за экспериментов с USB ... но это может быть другое.
@EvanCarslake да, но это также вина компьютера, к которому вы его подключили - именно по этой причине они должны иметь самовосстанавливающиеся предохранители на линиях питания USB. Но некоторые производители срезают углы.

Это зависит от того, какая мощность вам нужна. По умолчанию вы получаете режим низкого энергопотребления, который может выдавать до 100 мА, чего достаточно для многих вещей. Вы можете получить до 500 мА, если вы договоритесь о режиме высокой мощности с хостом. Это было рассмотрено в других вопросах .

Как уже говорилось, вы всегда можете получить 100 мА от любого USB-хоста.

Если вам нужна/нужна большая мощность (без нарушения спецификаций USB и создания чего-то, что потенциально может нанести вред вашим хост-устройствам), вы можете:

  1. Подключите контакт MCU / CPU к контактам данных, чтобы вы могли договориться о более высоких скоростях зарядки с хостом.

или

  1. Активно почувствуйте контакты D+/D-. При подключении к зарядному устройству (соответствующему спецификации) контакты D+/D- замыкаются друг на друга в зарядном устройстве, поэтому ваше устройство может знать, что ему «разрешено» потреблять энергию с высокой скоростью без согласования. При подключении к хосту эти контакты не будут закорочены, поэтому вашему устройству нужно будет ограничить потребление до 100 мА.

Есть теория, а есть практика.

Теория заключается в том, что до перечисления вам разрешено рисовать только 100 мА. Кроме того, существуют ограничения по времени, после которых, если перечисление не удается, вы должны перейти в состояние с очень низким энергопотреблением. Настенные бородавки USB (спецификация «зарядка аккумулятора») закорачивают линии D+ и D- вместе, чтобы указать, что они не являются обычным USB-хостом.

Практика такова, что хосты (даже ноутбуки) обычно просто имеют тупое ограничение тока с фиксированным порогом. Поэтому, если вы не заботитесь о том, чтобы ваше устройство было сертифицировано как совместимое с USB, вы можете просто сразу получить 500 мА (или даже немного больше), и оно будет нормально работать с подавляющим большинством хостов.

Я считаю, что устройства USB 3.0 могут потреблять до 1000 мА, если это позволяет хост.

Это только после успешной инициализации и согласования между хостом и клиентом. Я не помню точно количество, но без инициализации вам разрешена только очень низкая скорость прорисовки. Что-то вроде 100 мА, IIRC
@ RobhercKV5ROB спасибо за комментарий, я новичок на этом сайте.

Оставайтесь на уровне 100 мА или ниже, и вам не придется беспокоиться о подсчете. Если вы строите одноразовый, я бы не стал беспокоиться о подтягивании до 500 мА, даже без перечисления. Если вы создаете продукт, бросьте туда MCU за 50 центов, чтобы пересчитать шину и попросить больше тока.