Stabilität des USB + 5V-Ausgangs

Also entwerfe ich ein Gerät, das über USB mit dem PC verbunden werden soll und Strom vom VBUS (+ 5V) des USB beziehen soll.

Ich frage mich, ob ich einen Spannungsregler zwischen +5 V vom USB und dem Mikrocontroller meines Geräts anbringen muss. Ich habe dieses Gerät auf meinem eigenen Laptop getestet und es funktioniert einwandfrei. Ich bin mir jedoch nicht sicher, ob ich Annahmen über die Stabilität des VBUS auf anderen Computern treffen kann. Ich habe mir einige Arduino-Designs angesehen und sie scheinen keinen Spannungsregler zu platzieren, wenn er über USB mit Strom versorgt wird.

Ist es also sicher anzunehmen, dass die + 5V, die von einer PC-USB-Verbindung kommen, ziemlich stabil sind?

Die USB-Spezifikation besagt, dass die 5 V unter Last + -5% betragen sollen, was 4,75 V bis 5,25 V entspricht. Ein einfacher Stromanschluss liefert bis zu 100 mA. (Bis zu 500 ma können gezogen werden, aber Sie müssen dafür verhandeln.)

Die meisten ICs, die für 5 V ausgelegt sind, sollten auch die Abweichung von + -5% berücksichtigen.

Der 5-V-VBUS ist definitiv nicht stabil und variiert normalerweise mit der Last des Computers. Bei USB-Audioprodukten entstehen dadurch alle Arten von Geräuschen, vermutlich aufgrund von Audiofrequenzschwankungen, die durch Grafikkarten, Festplatten usw. verursacht werden. Für diese Anwendungen ist ein Regler erforderlich. Bei Ihrem Mikro spielt es wahrscheinlich keine Rolle, aber wenn Sie irgendeine Art von Analog-Digital-Wandlung durchführen, würde ich auch einen Regler empfehlen.

In der USB-Spezifikation ist ein Worst-Case-Abfall von 4,375 V am Gerät nach einem Hub mit Busversorgung mit vorübergehenden Abfällen auf 4,07 V aufgeführt. Beachten Sie, dass nicht jeder USB-Host der USB-Spezifikation folgt, sodass dies möglicherweise noch schlimmer ist.

Wikipedia fasst zusammen :

Es wird festgelegt, dass die Konfigurations- und Energiesparfunktionen der Geräte am Hub-Port über USB 2.0 bis zu 4,40 V und die Konfigurations-, Energiespar- und Hochleistungsfunktionen der Geräte am Geräteport bis zu 4,00 V betrieben werden müssen über USB 3.0.

Vorausgesetzt, Sie verwenden einen Computer als Quelle, können Sie davon ausgehen, dass die 5 V stabil sind.

Sie können dies nicht annehmen, wenn Sie ein Netzteil mit USB-Ausgang verwenden, wie es mit einem Apple iPhone geliefert wird.

Um einen Regler effektiv zu nutzen, sollten Sie den Regler mit einer etwas höheren Spannung als den Reglerausgang versorgen. Andernfalls ist, sobald Sie ihn belasten, nicht genügend „Ersatzspannung“ vorhanden, aus der er zur Aufrechterhaltung entnommen werden kann + 5V. (Ich weiß, das ist eine schlechte Art, es zu sagen, aber es macht es irgendwie leichter zu verstehen!).