¿Alimentar un dispositivo por USB?

Me gustaría alimentar un dispositivo a través del puerto USB de 5 V de una computadora, porque también me comunicaré con la computadora a través de los cables de datos USB.

Sé que los puertos USB proporcionan 5V, pero por lo que he leído aquí .

USB 1.0, 2.0 y 3.0 ofrecen salidas de amperaje variable. Se supone que el dispositivo debe negociar con la computadora para solicitar más amperaje y el valor predeterminado es 100 mA.

Me gustaría que mi circuito funcione con 10 mA. Entiendo la relación entre amperaje y voltaje. (IE Ley de Ohm)

Usando:

R = 5 V 0.01 A = 500 Ω .

Tal vez tengo dificultades para entender el concepto, pero ¿significa esto que recibiré 10 mA independientemente de cuánto fluya por el puerto USB?

100 mA es una corriente máxima provista, si su dispositivo necesita 10 mA, no consumirá más solo porque es posible.
Creo que lo que me cuesta entender es la Ley de Ohm con respecto a la extracción de corriente. Si una fuente de alimentación PUEDE ofrecer una cierta cantidad de amperaje, ¿por qué no lo hace? ¿Cómo "sabría" la fuente de alimentación USB enviar 10 mA en lugar de simplemente descargar los 100 mA en mi dispositivo?
Necesitas invertir tu pensamiento. Su dispositivo atrae (jala) corriente, el suministro no lo empuja.
Es más como si su dispositivo tomara la corriente de 10 mA en lugar de que la fuente de alimentación USB la envíe.
La especificación USB (2.0, por ejemplo) es tal que se pueden extraer hasta 100 mA de un periférico USB sin pasar primero por el (muy complicado) proceso de negociación. Una vez que lo haga, hasta 500mA. Los hosts USB pueden (y a menudo lo harán, aunque esta es quizás una de las partes observadas menos estrictamente de la especificación USB) medir la corriente consumida por un periférico, y si consume más, lo apagará (cortará la alimentación) porque está operando fuera de la especificación. La mayoría de los periféricos USB consumirían corriente en circuitos elaborados, pero incluso una resistencia simple: R = V / I = 5 / 0.1 = 50 ohmios a través de cables Vbus y Gnd antes de correr el riesgo de apagarse.
Mi experiencia. Monté dos dispositivos separados (un control remoto de wii y un controlador de videojuegos). Até los dos cables de datos y usé los 2 cables de alimentación cuando fue necesario. Parecía funcionar con el controlador del juego, pero rompió completamente mi wiimote (solo estaba usando los cables de alimentación). Además, estuve jugando con esas cosas por un tiempo, y una de mis computadoras murió.

Respuestas (3)

La fuente de alimentación no siempre emite su corriente máxima (a menos que sea necesario), sino que emite un voltaje particular (en su caso, 5v) y la carga presentada por el dispositivo determina la cantidad de corriente que se consumirá. Si no hay nada conectado a la salida, la corriente será cero.

Sin embargo, si la carga intenta consumir demasiada corriente (es decir, más de 100 mA para un puerto USB que tiene una capacidad nominal de solo 100 mA), entonces, dependiendo de la fuente de alimentación, el voltaje puede caer por debajo de 5v, o la fuente puede dejar de funcionar por completo. debido a un mecanismo de apagado por sobrecorriente.

Como dijiste, la corriente está determinada por la ley de ohmios, es decir, el voltaje dividido por la resistencia equivalente de la carga. Como ya calculó, para una corriente de 10 mA, la resistencia equivalente de su carga es de 500 Ω. Entonces, si reemplazaste tu dispositivo por una resistencia de 500 Ω, consumiría 10 mA. Obviamente, su dispositivo es mucho más complicado que una simple resistencia, pero eso es lo que parece la fuente de alimentación.

En muchos casos, la carga no será una cantidad fija. Un caso trivial son dos LED, cada uno de los cuales consume 20 mA. Uno está fijo y el otro parpadea y se apaga. Entonces la carga varía entre 20 mA y 40 mA. El suministro se ajustará automáticamente para esta corriente variable.

Entonces, después de seleccionar mis componentes, vería las hojas de datos para ver exactamente cuánto amperaje consumen. Mientras esté dentro del rango, realmente no importa en qué amperaje esté ejecutando el circuito. Solo debo preocuparme de suministrar a mis componentes el voltaje correcto"?
@Allenph Correcto, solo debe preocuparse por dos cosas: que su circuito funcione correctamente con el voltaje dado, en este caso 5v; y segundo, que su circuito no consuma más que el límite de corriente no negociado, que es de 100 mA. En el último caso, desea permitir un poco de margen, es decir, sería una buena idea que la corriente máxima que consume su circuito se mantuviera por debajo de los 80 mA más o menos. Eso es solo una buena práctica de ingeniería.
También es una buena práctica (si es posible) agregar un poco de desacoplamiento y filtrado en su extremo para asegurarse de que obtiene un suministro fluido. La alimentación USB puede ser un poco ruidosa.
@tcrosley, ¿puedo ver el puerto USB de una computadora como una fuente CV de 5 V dentro de la corriente nominal (100 mA), y una vez que la carga aumenta lo suficiente, el USB cambia a una fuente CC de 100 mA?

Creo que lo que me cuesta entender es la Ley de Ohm con respecto a la extracción de corriente. Si una fuente de alimentación PUEDE ofrecer una cierta cantidad de amperaje, ¿por qué no lo hace?

Piense en una manguera de jardín conectada a su grifo de jardín. Digamos que sale 1 gal/min. Ahora bloquee parcialmente la manguera con el pulgar. Eso podría reducir el flujo a 0,5 gal/min. Su grifo es capaz de suministrar 1 gal/min, pero la manguera ahora solo puede suministrar menos. Apriete más fuerte y el flujo disminuirá aún más.

La corriente se comporta mucho como el flujo; El voltaje es muy parecido a la presión. Su grifo es aproximadamente un suministro de presión constante (voltaje constante) y solo puede empujar tanto flujo (corriente) como puede fluir a través de la carga: su pulgar o el circuito.

Si la ciudad aumenta la presión del agua mientras realiza esta prueba, aumentará el flujo que pasa por su pulgar. Lo mismo sucede eléctricamente si aumentas el voltaje y de eso se trata la ley de Ohm.

Puede estar pensando en las fuentes de alimentación como si fueran fuentes de corriente constante. Hay tales cosas, pero la mayoría no lo son. Los suministros de corriente constante son suministros de propósito especial que funcionan detectando la corriente que están suministrando y ajustando activamente su voltaje según sea necesario para mantener esa corriente en el valor establecido. Una batería, su toma de corriente o una fuente de alimentación de puerto USB son más típicos de los suministros de voltaje constante. (Estoy divagando sobre la parte de voltaje constante porque las fuentes de alimentación simples no mantienen activamente su voltaje de salida; a medida que suministran más corriente, su voltaje disminuye. Por lo general, solo a la vista a medida que suministran corrientes bajas, pero más, a medida que se acercan a su capacidad máxima .)

Actualización: doesn't that mean there is no constant?Sí, literalmente hablando. Pero una fuente de alimentación simple, como una batería, se comporta más como una fuente de alimentación de voltaje constante que como una de corriente constante, si el consumo de corriente está dentro de su capacidad. Y no tome "constante" demasiado literalmente. Un suministro USB de 5v puede estar un par de décimas por encima de 5v sin carga y caer unas décimas para cargas típicas, más para cargas que consumen más corriente y, en algunos casos, como los puertos USB de mi iMac, puede llegar a cero - desconectarse - a protegerse a sí mismos y a la computadora, si la carga intenta consumir demasiada corriente.

Entre sus dos respuestas, entiendo el concepto... pero su último dato me desconcertó por completo... si las fuentes de alimentación simples no regulan activamente su voltaje... ¿no significa eso que no hay una constante? No se regularía ni el amperaje ni el voltaje...
Está hablando de fuentes de alimentación no reguladas. Suministros más antiguos basados ​​en transformadores sin circuitos de regulación.
@Allenph: la regulación nunca es perfecta, un suministro del mundo real especificado para un voltaje de salida particular (por lo que no estamos considerando suministros de corriente limitada en absoluto) generalmente se modela mediante un elemento de circuito de voltaje constante en serie con una resistencia (y inductor, si la impedancia de salida es compleja). Verá esto para suministros, amplificadores, etc.

Lo único que quiero agregar a las preguntas anteriores es una aclaración sobre la ley de Ohm. No es una ley. Es una relación empírica a la que obedecen muchos materiales y tiene cierta base en la mecánica estadística. Sin embargo:

  • Muchas resistencias "lineales" no son lineales (es decir, el filamento de una bombilla)
  • Muchos materiales no siguen la ley de Ohm (es decir, el gas dentro de un tubo de gas)

Una resistencia óhmica, por lo tanto, es una resistencia que se comporta linealmente dentro del rango de operación

Una aclaración a tu aclaración: La Ley de Ohm es una ley. En Ciencias, una Ley es una teoría que proporciona resultados cuantitativos dentro de un dominio de aplicabilidad. Revisando la web veo otras definiciones como: "Las leyes se diferencian de las teorías científicas en que no postulan un mecanismo o explicación de los fenómenos: son meras destilaciones de los resultados de la observación repetida". de en.wikipedia.org/wiki/Scientific_law En resumen, la Ley de Ohm es una ley científica, no una ley legal.
Las ecuaciones de @Jim Maxwell son meras ecuaciones, pero ¿la ecuación de Ohm es la ley? Parece incómodo. Estoy de acuerdo en que la ciencia no tiene leyes, solo teorías. Pero, ¿por qué referirse a las teorías como leyes entonces? Y si debemos usar la palabra "ley", hay algunas teorías (conservación del impulso, segunda ley de termo, etc.) que merecen el título (parece que nunca se rompen) mientras que la ley de Ohm, la ley de Hook son realmente sucias Taylor ajustes que se descomponen fácilmente! No estoy discutiendo para cambiar el nombre de la ley de Ohm. Simplemente creo que se podrían evitar muchos malentendidos si señaláramos más a menudo que la ley de Ohm no lo es.
Sí, el problema es que la gente piensa que una "ley" es de alguna manera más profunda que una "teoría". En la ciencia este no es el caso, las leyes son a menudo explicaciones más débiles que las teorías.
¿Alimentar un dispositivo por USB?
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