Alimentación "tonta" desde USB

Estoy desarrollando un pequeño medidor de microohmios que alimentaré desde USB, debido a la ubicuidad de los bloques de alimentación USB y la alimentación de la computadora.

Me he encontrado con algunas preguntas:

  1. ¿Qué hago con las líneas de datos del USB? No los estoy usando, solo estoy interesado en la alimentación USB, ¿debería conectarlos a tierra, entre sí, a + 5V?

  2. ¿Necesito cambiar del "modo de bajo consumo" al "modo de alto consumo"? Esto parece indicar que necesita solicitar alta potencia usando algo llamado "enumeración", pero el mismo artículo también habla de un máximo de 2.25W... lo cual sé que ya no es cierto.

  3. La capacitancia máxima para la especificación USB 2.0 de acuerdo con lo anterior es de 10 µF. Tengo mucho más que eso. Esto me lleva a creer que debería usar algo como NCP380 , MIC2545 o TPS2112 . Estos son interruptores laterales altos que pueden limitar la corriente de entrada, permitiéndome tener más capacitancia después del interruptor. ¿Sigue siendo esto necesario? ¿O ha aumentado el límite de capacitancia desde que se escribió el documento vinculado anterior?

Para que esto sea responsable, debe decidir si su objetivo es cumplir con las especificaciones USB o si está satisfecho con algo que simplemente funciona en la gran mayoría de los casos.
@ChrisStratton No sé cuán estrictas son las especificaciones USB y cuán difíciles serán de obedecer. Hasta que sepa eso, no sé si quiero preocuparme por obedecerlos. Puedes ayudar con eso?
Básicamente, ha declarado las especificaciones anteriores, si desea ver nuevos estándares, debe leer esos documentos o resúmenes de los mismos. Pero tenga en cuenta que incluso si las nuevas versiones facilitaran las cosas, no cumpliría con las especificaciones con las que posiblemente se construyeron los hosts más antiguos. Entonces, volvemos a la pregunta clave original: ¿quieres cumplir con las especificaciones o no? Puede investigar lo que hay en el mercado antes de dar una respuesta apresurada a eso.
@ChrisStratton Este es un dispositivo solo para mí, no un mercado. Si tengo que limitarme a fuentes de alimentación más nuevas, estoy de acuerdo con eso. Parece que la revisión de carga de batería 1.2 es el estándar que me interesaría obedecer, en lugar del estándar USB 2.0.
Obviamente, usted toma sus propias decisiones. Pero podría considerar que vive en un mundo donde los puertos USB son molestados por figuritas de perros motorizados...
@ChrisStratton: Lo siento, estoy un poco confundido. ¿Por qué estás argumentando? ¿Cumplimiento de USB2.0?
@AndrewSpott, use la enumeración en sus preguntas, no solo las viñetas, para que las personas puedan abordar cada punto en particular de manera explícita.

Respuestas (3)

Para su propósito particular, no necesita hacer nada, solo conecte GND (cable negro) y VBUS (cable rojo) a su diseño.

(1) dejar D+/D- desconectado;

(2) no se preocupe por los modos de potencia "bajo" o "alto". Estos modos son para que el host supervise y vigile la energía general que el host cree que está disponible para suministrar. Nunca funcionó correctamente. Si no conecta ningún cable de datos, el host ni siquiera sabrá si su cable está enchufado.

(3) No se preocupe mucho por el límite de 10uF. En el peor de los casos, puede recibir un mensaje de "sobrecorriente de puerto" en un host, pero es raro. O puede interrumpir otros dispositivos USB que podrían estar funcionando en puertos adyacentes. Pero hay muchos convertidores CC-CC que usan límites de entrada de 10 uF o menos, por lo que es recomendable utilizar un mejor convertidor CC-CC en su diseño. Si no está utilizando ningún desacoplamiento CC-CC de la línea de suministro VBUS, es una muy mala idea para un diseño analógico sensible.

En cuanto al BC1.2, olvídate de esto por completo. Todo lo que debe cuidar es no exceder el límite de 500 mA CC.

Aclaración para (2): El OP no está construyendo un dispositivo USB. Los 100 mA son un requisito para los dispositivos USB , no para los anfitriones. El OP quiere usar la capacidad del puerto de un host USB. Cada puerto de host debe tener la capacidad de suministrar 500 mA, independientemente de si hay dispositivos de "baja" o "alta" potencia. Entonces 500mA siempre está bien. Si el puerto estará detrás de un concentrador alimentado por bus, podría haber una historia diferente.

Necesito más de 100 mA de corriente... ¿Todavía no necesito el modo de "alta potencia"? ¿Tendré problemas con algunos cargadores que no me dan suficiente energía?
No, todos los cargadores que he visto te darían mucho más de 110 mA. Estaras bien. Como dije, los "modos de alimentación" son para la contabilidad del host, una formalidad, mientras que los puertos de alimentación nunca tienen este tipo de control, y predominantemente suministran audazmente al menos 500 mA, y generalmente muy por encima de eso.

Los suministros USB vienen en algunos sabores y estándares.

Básicamente, baja potencia (hosts portátiles), potencia negociable (la mayoría de los hosts inteligentes y adaptadores de corriente profesionales) y potencia bruta (bricolaje y muchos adaptadores para automóviles).

Si no planea negociar para obtener energía adicional, puede ignorar los pines de datos por completo. Algunos dispositivos usan un quinto pin para hacer otros trucos inteligentes, a veces de manera apenas estándar.

Había 3 formas comunes de señalar un deseo de más corriente de un host cuando estaba mirando esto hace un tiempo. La forma antigua, la forma nueva y las formas de Apple. Si observa las hojas de datos de IC que admiten estos estándares, verá qué se requiere que haga su dispositivo para activar el aumento de potencia si esto es lo que necesita.

Si tiene un regulador posterior con una capacitancia generosa (antes y después), debería poder usar cualquier tipo de suministro y usar lo que puede dar.

EDITAR: La mayoría de los cargadores de fuerza bruta suministran energía completa todo el tiempo y, aunque son muy prácticos, es posible que no sean tan seguros con los cortocircuitos como un suministro inteligente. Los hosts de baja potencia generalmente no pueden proporcionar más que el mínimo de USB por diseño para conservar su propia vida útil de la batería.

http://www.nxp.com/files/analog/doc/data_sheet/MC34825.pdf?pspll=1

http://www.st.com/content/ccc/resource/technical/document/datasheet/5b/c8/25/15/fa/83/4d/66/DM00086386.pdf/files/DM00086386.pdf/jcr: contenido/traducciones/es.DM00086386.pdf

"Ignora los pines de alimentación por completo". Solo quiero asegurarme de que te refieres a los pines de señal... :)
Tienes razón, error tipográfico que puedo arreglar.

El puerto USB proporciona energía de forma predeterminada; esto es necesario para la enumeración de dispositivos.

  1. Por lo tanto, simplemente puede extraer la energía de los pines de alimentación USB. Si su multímetro no utilizará la comunicación USB, probablemente no necesite hacer nada con la línea de datos. La carga unitaria estándar disponible es de 100 mA (para USB2). No se permite que ningún dispositivo tome más que esto antes de que haya sido configurado por el anfitrión (según el estándar).
  2. En caso de que sus requisitos de energía sean más altos que los predeterminados (100mA USB2 y 150mAUSB3), deberá enumerar el dispositivo que indica mayores necesidades de energía. Esto requiere todo el protocolo de enumeración USB, donde su dispositivo se comunicará mediante líneas de datos.
  3. El problema de capacitancia está relacionado con la conexión en caliente de su dispositivo mientras otros dispositivos están conectados al mismo concentrador. Por lo tanto, el dispositivo de alta capacitancia puede provocar una caída de voltaje/reinicio de otros dispositivos. Si esto no es un problema, deberías estar bien.

Entonces, si su dispositivo solo usa un poco de energía y no requiere comunicación con el host, no me preocuparía por ninguna de sus preguntas.

Necesito un poco más de 100 mA (alrededor de 110 mA), lo que me coloca por encima del modo de bajo consumo. ¿Y qué pasa con el límite de capacitancia, no es algo de lo que deba preocuparme?
@Naz: los puertos USB "no están configurados" al límite de 100/150 mA. Es un límite de contabilidad del sistema host. Es posible que el límite se aplique solo en algunas tabletas/teléfonos modernos de bajo consumo de un solo puerto demasiado sofisticados, pero incluso esto es muy, muy poco probable. Cualquier puerto USB normal es capaz de suministrar al menos 500 mA. Por supuesto, si tiene su host cargado con un montón de discos duros USB, el USB simplemente puede morir. No es gran cosa, solo ejerza la razón y no sobrecargue el host USB.
@AndrewSpott: ¿cuál es su capacitancia VBUS?
@Ali Chen: Por el momento, 25 µF. Sin embargo, estaba buscando desacoplar la fuente de alimentación con un filtro de paso bajo a ~ 1 kHz, lo que me daría cerca de 100 µF.
@AliChen Acabo de actualizar la expresión de "configuración"; tiene razón. Sin embargo, no sé qué sucede cuando superas los límites. Si no hay una "lógica de medición actual", entonces probablemente pueda (ab) usar toda la energía posible sin "decirle" al host.
@Naz, es aún peor. Si tiene una caja de disco duro USB-SATA (o PATA) antigua de 3,5" (incluso 2,5") alimentada por bus, pueden ocurrir cosas horribles. El puente USB no intentará conectarse a USB hasta que su lógica interna active la unidad y obtiene información de partición/tipo de él. Por lo tanto, no puede conectarse y enumerar, y por lo tanto, el host no puede obtener una descripción de la energía requerida. Durante el giro, toda la unidad puede consumir hasta 2A, por lo que no todos los puertos USB pueden manejar Es por eso que muchos gabinetes HD se suministran con un cable USB especial en forma de Y.
@AliChen Lo siento, parece que no entiendo qué punto estás tratando de hacer. Todo lo que digo es que los 100 o 150 mA son las corrientes permitidas sin la configuración del dispositivo por parte del host. Si no me equivoco, los dispositivos alimentados por bus que requieren más corriente todavía se enumeran usando corrientes pequeñas. Luego, si el host lo permite, el dispositivo cambia a su funcionamiento normal de alta potencia.
El OP no está construyendo un dispositivo USB. Los 100 mA son un requisito para los dispositivos USB, no para los hosts. Los hosts no "permiten" que los dispositivos cambien el consumo de energía, los dispositivos deben hacerlo por su cuenta para ser compatibles con USB. El OP está utilizando la capacidad del puerto del host USB. Cada puerto de host debe tener la capacidad de suministrar 500 mA, independientemente de si hay dispositivos de "baja" o "alta" potencia. Entonces 500mA siempre está bien. Si el puerto estará detrás de un concentrador alimentado por bus, podría haber una historia diferente.
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