¿Cómo pueden algunas interfaces de audio USB 2.0 admitir alimentación fantasma a través de USB solo?

Estoy planeando comprar una interfaz de audio y es un requisito que sea alimentado exclusivamente por bus. Sin embargo, también uso micrófonos de condensador que requieren alimentación fantasma. Ahora estoy un poco confundido acerca de por qué algunas interfaces alimentadas por bus requieren PSU adicional para alimentación fantasma y otras no. Por ejemplo, las interfaces de audio como Audient ID4 requieren la conexión de un adaptador de fuente de alimentación externo cuando se usa alimentación fantasma, lo que parece lógico. Lo que no puedo entender es cómo otras interfaces alimentadas por bus USB 2.0 como SSL2/SSL2+ proporcionan alimentación fantasma solo con voltaje USB: la alimentación fantasma es de 48v y USB 2.0 solo proporciona 5v, si no me equivoco. La razón por la que pregunto es porque estoy eligiendo la interfaz de audio y quiero evitar sorpresas desagradables en el futuro. Cualquier idea sería muy apreciada.

No sé nada sobre la alimentación fantasma, pero puedo decirle que eléctricamente es perfectamente posible convertir un voltaje más bajo en uno más alto (a una corriente reducida, por supuesto, para que el vataje total permanezca igual).
Exactamente de la misma manera que una batería de iones de litio de 3,7 V alimenta un puerto USB de 5 V.
¿Puede decirnos por qué se requiere que sea alimentado exclusivamente por bus, por favor? Cuando ha conectado los micrófonos a la interfaz de audio, la interfaz de audio a la computadora portátil y la computadora portátil a la red eléctrica, ¿parece que una fuente de alimentación de CC adicional no sería un gran inconveniente? Como dices, quieres evitar sorpresas desagradables, y limitar tu elección innecesariamente podría llevarte fácilmente a algo menos bueno.
"Lo que no puedo entender es cómo […] las interfaces como SSL2/SSL2+ proporcionan alimentación fantasma solo con el voltaje del USB: la alimentación fantasma es de 48 V y el USB 2.0 solo proporciona 5 V, si no me equivoco": de la misma manera que el USB proporciona 5V aunque la corriente de la pared solo proporciona 220V: convirtiendo el voltaje.
@Graham mains es una suposición en su comentario, y si no hay energía disponible, un banco de baterías USB sería solo un poco más útil que el puerto USB de una computadora portátil
@ChrisH Es una suposición, sin duda, y si el OP tiene la intención de hacer una gran cantidad de grabaciones de campo, estaría de acuerdo con que se necesite alimentación por bus. Pero si está grabando en el campo, es probable que esté mejor con algo como una grabadora Zoom que una computadora portátil frágil y una interfaz USB. Y si está trabajando desde una camioneta con una batería de 12 V pero sin red eléctrica, entonces puede usar un adaptador de 12 V a cualquier otro voltaje en lugar de la verruga de la pared. El subconjunto de no tener una fuente de alimentación externa y ser seguro para configurar una computadora portátil, un adaptador USB y micrófonos de condensador es bastante pequeño, por lo que vale la pena hacer la pregunta.
@Graham: solo necesito una interfaz de audio con un par de entradas (micrófono e instrumental), y ya tengo un montón de cosas conectadas, también recuerdo mi última interfaz, que era MOTU Ultralite que tenía una verruga voluminosa en la pared, así que prefiero evitar la molestia por completo. Pensé que desde la aparición de USB 3.0 con su mayor potencia de salida, las interfaces de audio comenzarían a deshacerse de las verrugas de la pared por completo, pero no parece ser el caso, lo que me desconcierta. TL; DR: tener que preocuparse por la fuente de alimentación adicional es una "molestia acumulativa" que prefiero evitar.
@Graham Tengo un Zoom H6 y un SSL 2+. Ambos son buenos equipos, pero el SSL 2+ tiene un rendimiento mucho mejor. Como en, hace que mi piso de ruido se vea claro como el cristal. :'(
@AndreiSch., por cierto, tengo un medidor de potencia USB-C y he medido el consumo adicional que requiere la alimentación fantasma de 48 V en mi Zoom H6 y puedo buscarlo o ejecutarlo nuevamente en el 2+, si tiene curiosidad. Dicho esto, debido a que es de 48 V a un amperaje muy bajo, ese consumo adicional no es mucho; recuerde, Zoom puede ejecutar alimentación fantasma en cuatro puertos XLR a la vez usando solo alimentación de bus USB (de una versión anterior de la especificación USB, a eso); SSL está manejando menos puertos y está usando USB-C, por lo que si necesita consumir más energía que las solicitudes estándar de referencia, simplemente podría aprovechar la extensión PD al estándar.
@CharlesDuffy wow, gracias por la oferta, sería genial si pudieras medirlo, ya que estoy considerando seriamente SSL2 en este momento. Entonces, ¿está diciendo que aunque SSL2 usa USB 2.0 internamente, el hecho de que también use un conector USB-C le permite usar funciones USB más nuevas como Power Delivery? Esta tecnología parece ser más genial de lo que pensaba.
Oh, no, no estoy diciendo que use PD, estoy diciendo que si necesitara tanto poder , sus diseñadores podrían haberlo hecho. De todos modos, déjame encontrar el medidor y agregaré una respuesta una vez que haya tomado algunas medidas.
@AndreiSch. En teoría, USB-C puede hacer más, pero tiene el problema práctico de que necesita que la PC del usuario tenga puertos USB-C. Hasta que la mayoría de las PC lo estén, a ningún fabricante le interesa diseñar sus interfaces para ello. Pero incluso entonces, la mayoría de las interfaces son diseños más antiguos, y ciertamente no van a volver atrás y rediseñar su antiguo kit. No estoy en desacuerdo, es conveniente no necesitar la verruga de la pared (aunque en estos días son mucho más pequeñas de todos modos), pero limitará sus opciones.
@CharlesDuffy Oh, claro, no tienen nada que ver con la misma calidad de grabación. Pero si el OP estaba haciendo grabaciones de campo, la capacidad de supervivencia es un gran problema. Felizmente pondría una grabadora Zoom en una bolsa ziplock en una mochila y esperaría que funcionara en el otro extremo. No podría decir lo mismo de una computadora portátil, interfaz USB y micrófonos separados, sin un empaque serio. Resulta que no es eso, pero aún así, valió la pena comprobarlo.
@Graham, ... estuvo de acuerdo en casi todo lo que dices. Dicho esto, específicamente para el SSL2, a pesar de que ejecuta USB 2.0 a nivel de protocolo, se entrega con un puerto USB-C, por lo que USB-C ciertamente se consideró aceptable en el momento del diseño y desarrollo. (Solid State Logic históricamente crea productos dirigidos a personas que no tienen ningún problema presupuestario, esto parece estar en consonancia con su posicionamiento, incluso cuando están creando algo dirigido a una audiencia más básica).
@Graham según el sitio web de SSL, SSL2/2+ se envía con dos cables, USB-C/USB-C y USB-C/USB-A, así que en realidad no, las computadoras no necesitan tener un puerto USB-C para conectar estos tipo de interfaces. AFAIK, USB-C es solo un tipo de conector, tal vez te refieres a USB 3.0/3.1.

Respuestas (5)

La alimentación fantasma tiene muy pocos requisitos de corriente, por lo que un convertidor elevador de voltaje puede proporcionar fácilmente +48 V desde la alimentación USB.

Una razón para no hacerlo (una elección que hacen algunas interfaces) puede ser que diseñar un convertidor elevador de manera que no interfiera con los circuitos de audio de alta sensibilidad en el mismo gabinete no es trivial. Si necesita alimentación phantom para una entrada y otra entrada es una entrada de instrumento no balanceada de alta impedancia, hacer que esta última no capte ningún zumbido del convertidor en el rango de los convertidores A/D requiere un diseño cuidadoso del blindaje interno y las frecuencias operativas.

También lo había considerado, pero tantas fuentes de alimentación conmutadas baratas de verrugas de pared son terriblemente ruidosas, no veo cómo están ganando nada, a menos que sea simplemente una separación física, con la esperanza de que el distanciamiento supere el tacaño en los circuitos. ;)
Lo que están ganando es la conveniencia de hacerlo todo con un solo cable y esperar que el usuario no esté tan preocupado por el ruido. Y sí, aumentar los voltajes es común. Eso es lo que hacen los inversores de 120 V que se conectan al enchufe del encendedor de cigarrillos.
@Tetsujin: el distanciamiento físico es significativo, además de poder arrojar generosamente algunas perlas de ferrita.
@Tetsujin ... además de poder culpar a la fuente de alimentación por el mal rendimiento del ruido
muchos de los suministros de pared baratos tampoco regulan el voltaje correctamente; este es el caso de los multivoltaje donde el voltaje anunciado es entregado para una carga específica y lo demás es aproximado. Mientras que el voltaje USB es estable. Dicho esto, tuve problemas de conexión a tierra con el USB y la computadora portátil (con MacBook Pro) cuando se estaba cargando
'El voltaje del USB es estable'. En realidad, no está en la mayoría del hardware. Por lo general, es más estable que la mayoría de las fuentes de alimentación externas económicas, pero casi todo el hardware permite alguna variación en función de la carga real (el rango real para USB 2.0 según el estándar oficial es de 4,4 a 5,25 voltios, aunque la mayoría de los sistemas funcionan un poco mejor en el extremo inferior). y rara vez se hunden por debajo de 4,5 o 4,6 a plena carga).

Algunos funcionan, otros no. La creación de 48V a partir de 5V se realiza mediante un convertidor. Tecnología bien conocida, pero puede ser complicado no inducir ruido en señales de audio sensibles.

Cálculo de la parte posterior del sobre:

P48 debería prometer 10 mA al micrófono. Si calculamos sobre 10ma x 48V sale como 0,48W. Dos micrófonos y una eficiencia de convertidor de voltaje de, digamos, 80%, los micrófonos requerirán un presupuesto de energía de 1,2W. Muchos micrófonos consumen menos, digamos 4 mA, por lo que podríamos reducir un poco el presupuesto de energía y la mayoría de los usuarios no lo notarán.

La corriente máxima de USB2 es de 0,5 A, multiplicada por 5 V da 2,5 W. En realidad un poco menos, ya que hay algunas pérdidas de cable.

Esto dejaría un presupuesto de potencia de, digamos, 1,2 W para el AD y el DA y el amplificador de auriculares, digamos una salida de 50 mW y el resto de los circuitos. Se puede hacer, pero puede requerir muy buenos circuitos o algunos "atajos".

El "atajo" más común es simplemente ignorar el límite de corriente USB. Los discos duros USB generalmente requieren alrededor de 5 vatios para girar, por lo que es común que los puertos USB2 puedan proporcionar 1A o más.
@ghellquist gracias, según las revisiones, creo que puedo considerar que SSL2 'tiene muy buenos circuitos', así que puedo intentarlo.

Es posiblemente una medida de la eficiencia energética interna de la unidad. Si la interfaz necesita la mayor parte de la energía para sí misma, entonces tampoco tiene suficiente para el fantasma. Nunca he tenido problemas para alimentar 2 condensadores de gama alta desde una única interfaz USB.

Como se menciona en los comentarios, los transformadores de potencia no tienen problemas para adaptar el voltaje tanto hacia arriba como hacia abajo, siempre que se conserve el vataje/amperaje general.
Incluso puede tener 240v en su automóvil, google 'inversor de energía'.

Otros han descrito la base teórica: que uno puede convertir a un voltaje más alto con una caída correspondiente en el amperaje. Para entrar en los detalles de este hardware, tengo un SSL 2+ y un medidor de potencia USB-C, por lo que puedo producir mediciones reales del consumo de energía con y sin alimentación fantasma activada. :)

Estas son instantáneas: si quisiéramos números más sólidos, querríamos registrar el cambio de uso a lo largo del tiempo, pero observando los números, se ven bastante estables. Tenga en cuenta que si bien redondeé los números de amperaje y voltaje a dos puntos decimales, los números de vataje se basan en las mediciones instantáneas completas.

  • Funcionamiento sin alimentación fantasma activada en ninguna de las entradas: ~0,56 A a 4,96 V (~2,79 W)
  • Funcionamiento con alimentación fantasma activada para una entrada: ~0,62 A a 4,95 V (~3,05 W)
  • Funcionamiento con alimentación fantasma activada para ambas entradas: ~0,65 A a 4,94 V (~3,22 W)
  • Grabación activa de ambas entradas con alimentación fantasma activada: ~0,65 A a 4,93 V (~3,20 W)

...entonces:

  • Pasando de no usar la alimentación fantasma en absoluto a la alimentación fantasma en una entrada, tenemos un aumento en el uso de energía de aproximadamente 0,26 W; agregando la segunda entrada, que aumenta en 0.17W adicionales; y si estamos grabando activamente o simplemente monitoreando parece no tener impacto en el consumo de energía.

  • La extensión de carga de batería USB 2.0 permite 1,5 A a 5 V en un puerto USB-A estándar; si su computadora portátil es compatible con esta extensión, o si actualiza a una computadora portátil compatible con USB 3.0 que admita el perfil de "supervelocidad de alta potencia" de 4,5 W, estará más que bien. Por otro lado, si su computadora portátil supera el perfil de "dispositivo de alta potencia" de .5A@5V, es posible que tenga problemas.

Esta prueba se realizó con dos micrófonos conectados: un Aston Origin en la primera entrada y un Movo LV8-C en la segunda. La fuente de alimentación (relevante para los números de caída de voltaje) era una Dell XPS 13 9370 conectada a su fuente de alimentación ascendente de 20 V preferida.

Directo al grano, informativo y útil, tiene mi más sincero agradecimiento. OTOH, parece que mi PC de 10 años que solo tiene USB 2.0 puede necesitar una actualización. Pronto recibiré SSL2 de eBay.

El problema no es el voltaje (se puede convertir de 5 a 48 dentro de la interfaz) sino la cantidad total de energía disponible. Si la corriente suministrada por la computadora al USB es suficiente, la cosa puede funcionar. Pero tiene razón en preocuparse, creo que esta es una situación límite, y aunque las cosas pueden funcionar solo con alimentación USB, podría ser conveniente obtener una interfaz con una unidad de alimentación externa, para asegurarse de que nunca tendrá esto. problema.

El SSL 2 usa USB-C: el 5V/3A que ofrece el estándar básico (sin la extensión de suministro de energía) es suficiente.
@Charles, la pregunta es cuánta corriente entrega la computadora. El conector USB-C de una computadora nueva entregará suficiente corriente. Una computadora más antigua o una computadora portátil más antigua con un conector USB-2, como se menciona en la pregunta, puede o no ser suficiente.
¿Cómo pueden algunas interfaces de audio USB 2.0 admitir alimentación fantasma a través de USB solo?
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