Suministro de energía a USB con fuente de alimentación externa

Tengo un dispositivo (detector de matriz piroeléctrica) que se conecta a la PC a través de un usb. El dispositivo en sí también tiene una fuente de alimentación adicional.

Ahora sucede algo extraño: si conecto el dispositivo a una torre de PC, funciona. Pero si me conecto a un Laptop no funciona. En la computadora portátil de mis colegas funciona, pero solo si él conecta la fuente de alimentación de su computadora portátil.

Mi suposición fue que debe haber una diferencia en el voltaje/corriente suministrado por las computadoras individuales. Y de hecho hay pequeñas diferencias. 4.7Vdesde el portátil y 5.23Vdesde el PC. La corriente parece ser baja 0.16mAy, por lo tanto, muy por debajo de la especificación máxima de USB.

Lo que probé a continuación es conectar una fuente de alimentación externa para poder ajustar la potencia a la necesidad del dispositivo.

Para eso corté el cable USB, conecté los cables D+/D- para datos y conecté la alimentación que va al dispositivo a la fuente de alimentación externa. Desde un LED de control en el dispositivo puedo ver que está contento con eso. Ahora, sin embargo, el dispositivo ya no se reconoce en la PC (Administrador de dispositivos de Windows).

Algún consejo sobre cómo puedo

a) encienda el dispositivo USB con una fuente de alimentación externa y

b) tenerlo funcionando en la PC?

Cualquier sugerencia es apreciada. Perdóname si lo que intenté es una tontería. Mi última clase de electrónica fue hace unos cinco años y nunca antes había templado con USB.

¿Tenía la línea -ve de la fuente de alimentación externa en común con la línea USB GND (-) de la PC?
Suponiendo que los datos y las líneas eléctricas no estén interconectados incorrectamente por el dispositivo, parece un problema de negociación de alimentación USB. El dispositivo PUEDE estar negociando por más corriente de la que la computadora portátil desea suministrar, independientemente de lo que realmente consuma. | Usando una resistencia, qué resistencia se requiere para cargar el puerto de la computadora portátil hasta 4.7V. | Cuando la fuente de alimentación externa está configurada en 4,7 V, ¿funciona correctamente el dispositivo?
@Martin H Solo una idea: verifique con una resistencia de multímetro entre el blindaje del cable USB para el dispositivo y el pin de tierra de la fuente de alimentación de la computadora portátil (si tiene uno). ¿La fuente de alimentación del dispositivo tiene conexión a tierra? El funcionamiento de la torre de la PC y el funcionamiento de la computadora portátil enchufada me llevan a sospechar algunos problemas de conexión a tierra inusuales.
¿Alguna vez consideró obtener un concentrador USB con alimentación? Eso podría garantizar que su dispositivo obtenga suficiente energía.
@ kevlar1818, de hecho, probamos un concentrador USB alimentado pero (para nuestra sorpresa) no funcionó. El problema puede ser lo que se ha mencionado antes. El dispositivo intenta negociar para obtener más potencia, pero no la obtiene. Ni desde el hub ni desde el puerto de PC.
@MartinH Interesante. Tengo un problema similar que me gustaría resolver con un disco duro externo. Estaré interesado en escuchar lo que funciona para usted.

Respuestas (3)

Parece que su dispositivo necesita más de los 100 mA garantizados, pero no se enumeran correctamente para solicitar la corriente adicional. Puede obtener hasta 500 mA desde un puerto USB si lo solicita y el anfitrión lo otorga .

No hay garantía de que el host conceda la solicitud, pero las máquinas de escritorio casi siempre lo hacen, ya que tienen mucha energía disponible. De hecho, los esquemas de la placa base de escritorio que he visto muestran solo un fusible múltiple entre el suministro de 5V y cada puerto USB. No hay electrónica activa que limite la corriente. En esas máquinas, obtiene los 500 mA completos incluso si no los solicita.

Sin embargo, las computadoras portátiles tienen una potencia limitada y, por lo tanto, supervisan y controlan activamente la alimentación USB en la mayoría de los casos. Algunas máquinas pueden limitar la suma de todos los dispositivos USB a cierta corriente, o limitarla más cuando funcionan solo con batería, o cuando la batería está baja, etc. Tenga en cuenta que los concentradores alimentados por USB nunca pueden otorgar los 500 mA completos ya que es todo lo que están consiguiendo ellos mismos.

La razón por la que su dispositivo ya no enumera es porque rompió la conexión a tierra. Las tres líneas D+, D- y tierra son necesarias para la comunicación. Puede cortar la línea eléctrica si el dispositivo es autoalimentado. Los dispositivos autoalimentados generalmente no tienen conexión a la línea de alimentación USB. Eso está perfectamente bien, pero aún tienen que conectarse por tierra.

Martin H, ¿La computadora portátil de su amigo tiene un cargador conectado a tierra en el lado de CC? Normalmente eso es una violación de seguridad UL/CE.

¿La computadora portátil de su amigo tiene un puerto VGA conectado a un monitor LCD con conexión a tierra?

Si es así, eso explicaría por qué funciona. Si mi suposición es correcta, es el zumbido o ruido perdido de alta impedancia y el rechazo de modo común deficiente que está causando un error o un nivel de ruido de diferencia que es intolerable.

Puede ser un zumbido perdido de 50/60 Hz del orden de 100 V en este conjunto de sensores flotantes o en cualquier regulador de conmutación cercano.

Si y solo si (IFF) estas suposiciones son ciertas, entonces la solución simple es desviar el ruido de CM protegiendo, conectando a tierra, absorción de ferrita con un estrangulador de CM de concha de almeja alrededor del cable de interfaz a la matriz, como en cada video VGA cable. Obtenga estranguladores CM de su proveedor favorito o conecte a tierra la computadora portátil a través de la pantalla LCD o colóquela en un plano de tierra con papel de aluminio conectado a tierra. Cualquiera de estos métodos funcionará.

Aprendí todo lo que sabía sobre EMC del libro del Dr. Ott a finales de los 70.

El 98% de la ingeniería está definiendo el problema lo suficientemente bien, para que el ingeniero pueda explicarlo y luego la solución sea simple. De lo contrario, es magia vudú con incertidumbre en todas las condiciones de prueba.

Lo mismo ocurre con el zumbido del micrófono externo barato en las computadoras portátiles cuando el cargador está conectado y no hay ruido cuando está desconectado. Sin embargo, la situación de su amigo era la opuesta, así que supongo que no coincide con su situación. Espero que esto arroje algo de luz, incluso si no se aplica a su situación.

El Laoptop tiene una conexión a tierra en el lado de CA, pero no conozco ninguna otra conexión a tierra. No se adjunta más pantalla. Estoy de acuerdo con usted en que este problema de tierra aún puede existir y que esto estaba causando los problemas. Lo investigaré. Gracias por el consejo.

La tierra debe ser compartida entre ambas fuentes de alimentación (USB y externa). He hecho varios experimentos con una tarjeta de sonido USB. Quiero separarlo/aislarlo (con un convertidor CC/CC aislado) de la alimentación USB porque un amplificador también funciona con USB. Hay un bucle de tierra y quiero evitar un bucle de tierra, pero no puedo hacer que funcione con una fuente de alimentación externa HASTA que vuelva a conectar a tierra (creo que porque el D- está conectado a la tierra del USB).

Para mí es inútil porque el suelo causa un bucle de tierra. En tu caso, podría ser una solución conectar la tierra para que el dispositivo funcione con una fuente de alimentación externa sin ningún problema.