USB Power - Die Grundlagen

Ich bin neu darin, etwas zu entwerfen, das mit USB betrieben werden kann. Idealerweise kann es entweder an einen Adapter an einen britischen Wandstecker oder an einen USB-Anschluss mit Stromversorgung an einem anderen Gerät angeschlossen werden. Ich habe das Schaltungsdesign mit Kicad eingerichtet, aber ich habe noch nie ein Gerät über USB mit Strom versorgt.

Verbindet man einfach nur V + mit den Bits, die Strom benötigen, Masse mit den Bits, die Masse benötigen, und einen 1uF-Kondensatoranschluss zwischen den beiden (wenn ja, auf welche Weise sollten sie angeschlossen werden)? Oder ist das wild falsch? Ich brauche keine Datenübertragung nach D + und D- wurden offen gelassen. Müssen diese mit Pulldown-Widerständen oder Ähnlichem mit Masse verbunden werden? Ich würde das gerne richtig machen, damit ich es tun kann, wenn ich andere Produkte entwerfe.

Ich versorge ein Attiny und einige 5mm LEDs

USB-Geräte können bis zu 100 mA verbrauchen, um eine erste Aushandlung ( Enumeration ) mit dem Host durchzuführen . Während dieses Vorgangs können sie bis zu 500 mA anfordern. Der Host entscheidet dann, ob er die zusätzliche Leistung gewährt oder das Gerät herunterfährt.

In einigen Fällen weist der Host ein Gerät möglicherweise an, in den Energiesparmodus zu wechseln.

Die meisten Computer mit Wandstromversorgung schließen den USB-Strom einfach über eine Polyfuse an ihre 5-V-Versorgung an und versuchen nicht, den Strom zu steuern oder sogar zu überwachen. Batteriebetriebene Geräte verwalten die USB-Stromversorgung häufig sorgfältig. Sie können daher nur Strom verbrauchen, ohne zu fragen, ob Sie an einen Desktop-Computer angeschlossen sind, möglicherweise jedoch nicht, wenn Sie an einen Laptop angeschlossen sind.

Dies ist natürlich alles in der USB-Spezifikation.

Es hängt davon ab, wie viel Strom Sie benötigen. Standardmäßig erhalten Sie einen Energiesparmodus, der bis zu 100 mA liefern kann, was für viele Dinge ausreicht. Sie können bis zu 500 mA erhalten, wenn Sie mit dem Host den Hochleistungsmodus aushandeln. Dies wurde in anderen Fragen behandelt .

Wie bereits erwähnt, können Sie von jedem USB-Host so gut wie immer 100 mA beziehen.

Wenn Sie mehr Strom als das wollen / brauchen (ohne die USB-Spezifikationen zu verletzen und etwas zu machen, das Ihren Host-Geräten möglicherweise schaden könnte), können Sie entweder:

1. Verbinden Sie einen MCU / CPU-Pin mit den Datenpins, damit Sie mit dem Host höhere Laderaten aushandeln können

oder

2. Erfassen Sie die D + / D- Pins aktiv. Bei Anschluss an ein (spezifikationskonformes) Ladegerät sind die D + / D- Pins im Ladegerät kurzgeschlossen, sodass Ihr Gerät erkennen kann, dass es ohne Verhandlung mit hoher Geschwindigkeit Strom aufnehmen darf. Bei Verbindung mit einem Host werden diese Pins nicht kurzgeschlossen, sodass sich Ihr Gerät auf 100 mA beschränken muss.

Theres die Theorie und da ist die Praxis.

Die Theorie ist, dass Sie vor der Aufzählung nur 100ma zeichnen dürfen. Darüber hinaus gibt es Zeitlimits, nach denen Sie, wenn die Aufzählung fehlschlägt, auf einen Zustand mit sehr geringer Leistung fallen müssen. USB-Wandwarzen (Spezifikation "Batterieladung") schließen die D + - und D- -Leitungen kurz, um anzuzeigen, dass es sich nicht um einen normalen USB-Host handelt.

Die Praxis ist, dass Hosts (sogar Laptops) normalerweise nur eine dumme Strombegrenzung mit einem festen Schwellenwert haben. Wenn Sie also nicht daran interessiert sind, Ihr Gerät als USB-konform zu zertifizieren, können Sie sofort 500 mA (oder sogar etwas mehr) zeichnen, und es funktioniert mit der überwiegenden Mehrheit der Hosts einwandfrei.

Ich glaube, dass USB 3.0-Geräte bis zu 1000 mA verbrauchen können, sofern der Host dies zulässt.

Bleiben Sie bei oder unter 100 mA und Sie müssen sich keine Gedanken über die Aufzählung machen. Wenn Sie ein Einzelstück bauen, würde ich mir keine Sorgen machen, bis zu 500 mA zu ziehen, auch ohne Aufzählung. Wenn Sie ein Produkt bauen, werfen Sie eine 50-Cent-MCU hinein, um den Bus aufzulisten und nach mehr Strom zu fragen.