USB-C кабели: как выбрать и каталог протестированных кабелей

Сопротивление кабеля - очень важный фактор для зарядных кабелей (для передачи данных это не имеет особого значения), влияющий на эффективность зарядки и падение напряжения. Из-за внутреннего сопротивления кабеля (в проводах и штекерах) часть энергии от зарядного устройства к заряжаемому устройству теряется и рассеивается в виде тепла. Чем выше сила протекающего электрического тока, тем больше будут потери энергии. Именно поэтому USB-кабели, предназначенные для зарядки большим током (например, SuperVOOC, HyperCharge и т. д.), обычно более толстые. Вы также можете заметить эффект сопротивления кабеля, когда ваш смартфон получает меньше вольт, чем подает зарядное устройство (например, 8.4V вместо 9V). Если сопротивление слишком велико (>800mOhm), кабель или штекер могут перегреваться, а некоторые даже быть опасными для использования. Кроме того, потери мощности в кабеле особенно нежелательны для портативных зарядных устройств, таких как пауэрбанки, солнечные батареи, где каждая капля энергии на счету.

​

Требования к сопротивлению USB-C кабеля (пассивного или активного) по USB-стандартам:

Лимит падения напряжения (IR) по линии VCC<0.5V, GND<0.25V (всего 0.75V)

Это означает, что для USB-C кабелей, рассчитанных на передачу тока 3A (60W) максимальное сопротивление: 250mOhm, а для кабелей с рейтингом 5A (100W/240W) максимальное сопротивление: 150mOhm.

 

Требования к сопротивлению USB-A - B кабелей не определены таким же образом, как для USB-C, но есть указание, что максимальное падение напряжения 0.25V при нагрузке в 500mA. ECN требования также определяют падения напряжения по линиям VCC+GND как 0.125V + 0.125V, а также разрешение источникам питания устанавливать 5.5V на выходе.

Указанное выше определяет сопротивление кабеля в размере 500mOhm для токов 500mA.

Однако USB-A/B кабели могут передавать и более высокие токи до 1.5A (DCP протокол), что позволяет сделать вывод, что USB-A - B кабель в идеальном сценарии должен иметь сопротивление 170mOhm, но учитывая, что источник может завышать напряжение до 5.5V можно сделать вывод, что кабели сопротивлением до 350mOhm допустимы к использованию.

​​

Итого, каким должно быть сопротивление USB-кабеля?

USB-A - C, USB-C - C:

• 60W(3A) <=250mOhm

• 100W/240W(5A) <=150mOhm

USB-A - B:

• 0.5A <=500mOhm

• 1.5A <=170mOhm (желательно) и <=350mOhm (приемлемо)

​​

Что значит на практике кабель сопротивлением 100mOhm или 200mOhm?

На практике проще всего выразить сопротивление как падение напряжения или потерю мощности, которая будет нагревать кабель.

Например, ваш ноутбук может потреблять 100W (20V5A), если кабель имеет сопротивление 100mOhm, то напряжение, которое поступит в ваш ноутбук, будет не 20V, а 19.5V (потери 2.5W) , а если 200mOhm, то ноутбук получит 19V (потери 5W).

​

Каким образом измерять сопротивление USB-кабеля?

Измерения можно производить несколькими способами. Самое точное измерение можно получить, используя миллиомметр, который позволяет точно измерять очень малое сопротивление методом Кельвина (четырехконтактная схема). Чтобы осуществить такое измерение, я использую прибор YR1035+ (Amazon) (AliExpress) и DIY USB-порты (фотография ниже), которые соединил самостоятельно.

При измерении важно измерить сопротивление полной цепи, участвующей в передаче энергии: сопротивление провода VCC линии и провода GND линии. Поэтому один из USB-портов в измерительной паре закорочен (используется 0.75mm медный провод). В моем случае это один из USB-C и micro-USB. Вторые USB-C и USB-A коннекторы соединены с выходными толстыми проводами-выходами диаметром 2.5mm для подключения миллиомметра. USB-A порт соединяется проводами диаметром 0.75mm с выходными проводами.

Порты USB-C выбирались с максимально широкими дорожками для уменьшения сопротивления.

Сопротивление между выходными контактами и VCC/GND контактами в USB-A порту составило 11.5mOhm каждый, т. е. всего 23mOhm - это погрешность, которую я буду учитывать при измерении сопротивления USB-A - USB-C или USB-A - MicroUsb кабелей. Погрешность образуется за счет тонких дорожек на USB-A плате и участках пайки.

​

Таким образом я могу точно измерять сопротивление наиболее распространенных USB-кабелей типа: USB-C - USB-C, USB-A - USB-C, USB-A -micro USB, USB-C -micro USB (последний - это нестандартный кабель, но такие существуют, и в моей коллекции он тоже есть)​