top of page

USB кабели, тестирование

Оглавление

Измерительное оборудование используемое в тестировании USB кабелей

Измерительные приборы (USB-тестеры):

  • Power-Z KM003C (версия прошивки 1.9.9)

  • FNIRSI FNB58 (версия прошивки 1.03)

  • Treedix USB cable tester

  • ​BitTradeOne USB Cable Checker2

  • YR1035+ (миллиомметр для измерения сопротивления кабеля 4-х контактным методом Кельвина)

​​​

Обзор USB тестеров используемых, в том числе, для тестирования представленных ниже USB кабелей, а также  сравнение протоколов быстрой зарядки с помощью KM003C, FNB58 и KOWSI KWS-X1 вы можете найти на отдельной странице.

⇧ to the table of contents ⇧

Параметры USB кабеля. eMaker чип, USB протокол

​​

  • eMaker чип - это специальный чип внутри разъема usb-c, участвующий в коммуникации между зарядным устройством и заряжаемым устройством (или между двумя подключенными устройствами). eMaker чип не устанавливается в USB кабели мощностью до 60 Вт (максимальный ток - до 3А доступен по умолчанию для PD протокола). eMaker чип сообщает информацию зарядному устройству и подключенным устройствам о характеристиках кабеля, например таких как:

    • Поддерживаемый протокол зарядки (включая максимальный ток и напряжение). Благодаря этому зарядное устройство может различать максимальную мощность кабеля: 60W (до 20V3A) vs 100W (до 20V5A) vs 240W (до 48V5A) и определять проприетарные кабели.

    • Поддержка технологии Thunderbolt и ее версию. Начиная с версии 3 Thunderbolt эта технология использует тип кабеля UsbC. Есть несколько статей, которые я могу посоветовать: Thunderbolt 4 vs USB4 и Thunderbolt 4 vs. Thunderbolt 3 vs. USB4 vs. USB 3 and announcement of Thunderbolt 5, First Batch of Thunderbolt 5 Devices Launched.

    • Display Port alternating mode (через UsbC), поддерживается начиная с кабелей USB3.1, но для порта USB на устройстве должна присутствовать специальная маркировка Display Port или порт должен быть совместим с TB3/4/5 или USB4. В этой статье вы можете узнать больше о этой технологии.

    • Протокол USB (USB 2.0/3.0/4 и т.п.). От этого зависит, прежде всего, скорость передачи данных.

    • Пассивный или активный кабель. Активные кабели имеют специальную схему усиления сигнала для поддержки высокой скорости передачи данных в длинных кабелях, так как качество сигнала ухудшается из-за помех из окружающей среды.

    • Производитель eMaker чипа.

    • Если вы хотите узнать больше о eMaker чипах и их применении ознакомьтесь с этой статьей.

  • Протоколы USB. На рынке представлено множество USB-протоколов, начиная с USB2.0 (скорость передачи данных 480 мбит/с) и заканчивая USB4 2.0 (скорость передачи данных 80 Гбит/с). Вы можете ознакомиться с статьей чтобы узнать больше о протоколах и маркировке.

  • Cтатья о значениях пропускной способности данных, необходимых для различных разрешений и частот экрана которые например передаются с помощью технологии DP (Display Port) по кабелю UsbC.

  • Калькулятор пропускной способности HDMI, DP, DP Alt mode on UsbC.

  • В статье ниже вы можете узнать подробную информацию о назначении пинов кабеля UsbC.

  • Здесь официальная спецификация UsbC коннекторов и кабелей.

  • Ранние версии USB4 кабелей не содержали инструкцию которая делала их полостью совместимыми с TB3 устройствами на полной 40Gbps скорости (она ограничивалась 20Gbps), детали можно узнать из этого сообщения на Reddit.

  • Здесь вы можете найти официальный список сертифицированных USB кабелей (USB-IF EU Conformity (IEC 62680)). (но это не может быть исчерпывающий список)

  • Список кампаний поддерживающих членство в ассоциации USB.

⇧ to the table of contents ⇧

Типы USB кабелей для быстрой зарядки

​​

Не все кабели можно использовать для быстрой зарядки, поскольку производители кабелей могут использовать внутри кабеля только линии питания и заземления (VCC и GND) и игнорировать линии передачи данных. Такие кабели можно использовать в базовых протоколах зарядки, таких как CDP, SDP, DCP (до 1,5 А), поскольку более высокое напряжение и более сложные протоколы зарядки требуют линий передачи данных для их согласования. Именно поэтому иногда идентичные на первый взгляд кабели могут выполнять или не выполнять быструю зарядку.

​

В этой статье я сосредоточился на тестировании нескольких типов кабелей, которые используются для быстрой зарядки:

  • UsbA-micro USB - может поддерживать QC (Quick Charge).

  • UsbA-UsbC - эти кабели более современные и могут использоваться со многими протоколами зарядки, включая фирменные(проприетарные) от OPPO/OnePlus/Realme, vivo/iQOO, Xiaomi/Redmi/POCO. Такие кабели могут быть оснащены чипом eMaker, дополнительным контактом для активации проприетарной зарядки, усиленными контактами для поддержки высокотоковой зарядки (например 10А).

  • UsbC-UsbC - самый современный тип USB-кабелей. Кабель универсален, "внешне симметричен" (male штекер электрически не симметричен, но это не влияет на ориентацию подключения), имеет несколько линий передачи данных и удвоенные линии питания, может использоваться как для стандартных протоколов зарядки, таких как QC или PD (power delivery), так и для фирменных протоколов от Xiaomi, vivo и других производителей, а также для высокоскоростной передачи данных (USB4, Thunderbolt 3/4/5, передача видеосигнала DisplayPort). В таких кабелях, может быть установлен чип eMaker который сообщает подключенным устройствам, соответствует ли кабель определенному PD стандарту и мощности питания (100W/240W), поддержки проприетарного протокола заряда, скорости передачи данных, версию стандарта Thunderbolt и другим специфическим параметрам. Имейте в виду, что иногда дешевые кабели UsbC зависимы от ориентации подключения, поэтому вы можете заметить разницу в зарядке или передаче данных в зависимости от того, как вы подключили кабель, но это нарушение стандарта USB, и если у вас есть такой кабель, то лучше его не использовать.

​

Стоит также упомянуть некоторые широко используемые UsbC(PD)-DC:

  • UsbC-MagSafe3

    • Этот тип кабеля используется корпорацией Apple для зарядки некоторых моделей ноутбуков. Кабель содержит электронику способную активировать нужный PD протокол (5,9,12,15,20,28V током до 5А) из любого! PD-совместимого адаптера питания, а не только оригинального от Apple. Таким образом ноутбуки Apple оснащенные MagSafe3 зарядным портом, могут получать питание вплоть до 140W от PD3.1-совместимой зарядки, например AOHi magcube 140W 2C1A.​

  • UsbC-Lightning 

    • Кабель для Apple iPhone, обеспечивает заряд совместимых iPhone фактической мощностью около 22W, использует стандартный PD протокол 5V и 9V.​

  • UsbC-DC (5.5x2.5/2.1)

    • Такие кабели имеют со стороны Usb-C коннектора имеют e-maker чип настроенный на фиксированное напряжение по PD протоколу. Вы можете найти такой кабель для любого PD напряжения: 5,9,12,15,20,28V 3А/5A, (пример). ​Такой кабель может служит отличной заменой старым AC-DC адаптерам питания током до 5А.

  • Существует и другие кабели и адаптеры использующие usbC коннектор, больше деталей вы найдете тут.

⇧ to the table of contents ⇧

Измерение сопротивления кабеля

​​

Сопротивление кабеля - очень важный фактор для зарядных кабелей (для передачи данных это не имеет особого значения), который влияет на эффективность зарядки и падение напряжения на кабеле, поскольку из-за внутреннего сопротивления кабеля (в проводах и в штекерах). Часть энергии от зарядного устройства к заряжаемому устройству теряется и рассеивается в виде тепла из-за сопротивления кабеля. Чем выше сила протекаемого 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 (>800 mOhm), 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 powerbank, солнечные батареи, где каждая капля энергии на счету.

​

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

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

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

 

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

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

Однако UsbA/B кабели могут передавать и более высокие токи до 1.5А (DCP протокол), что позволяет сделать вывод, что UsbA-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 350мOhm допустимы к использованию.

​​

Итого, каким должно быть сопротивление USB-кабеля?

UsbA-C, UsbC-C:

  • 60W(3A) <=250mOhm

  • 100W/240W(5A) <=150mOhm

UsbA-B:

  • 0.5A <=500mOhm

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

​

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 Кельвин-методом (четырех-контактная 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 0.75мм медный провод). В моем случае это один из UsbC и micro-USB. Второй UsbC и UsbA коннекторы и соединены с выходными толстыми проводами-выходами диаметром 2.5мм для подключения миллиомметра. UsbA порт соединяется проводами диаметром 0.75мм с выходными проводами.

Порты UsbC выбирались с максимально широкими дорожками для уменьшения сопротивления.

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

​

Таким образом я могу точно измерять сопротивление наиболее распространенных USB кабелей типа: UsbC-UsbC, UsbA-UsbC, UsbA-microUSB, UsbC-microUsb (последний - это не стандартный кабель, но такие существуют и у меня в коллекции он тоже есть)​

YR1035+ milliohm meter

Для измерения сопротивления кабеля можно также использовать usb-тестеры, например ниже указаны некоторые из них, которыми я пользовался до применения точной 4-х контактной схемы.

​​​​

FNIRSI FNB58 - USB-тестер, измеряет сопротивление кабеля как разницу напряжений между двумя измерениями: прямым подключением к источнику питания и подключением к тому же источнику питания, но через кабель. Измерение будет корректным только в том случае, если во время обоих измерений будет использоваться внешняя нагрузка.

Я использую стабильную внешнюю нагрузку с фиксированным сопротивлением 8 Ом и способностью рассеивать тепло 100W (можно существенно меньше), подключенную к разъему UsbA. Это сопротивление потребляет 625mA тока при напряжении 5V.

FNIRSI FNB58 имеет только штекер UsbA для прямых измерений, поэтому для измерения кабелей UsbC-UsbC я использую переходник Logitech UsbC-UsbA, который имеет наименьшее возможное влияние сопротивления на измерения (он был выбран из 5 различных переходников этого типа).

Стоит отметить, что Fnirsi FNB58 дает нестабильные результаты измерений, они значительно "плавают" и даже в течение дня измерение одного и того же кабеля может отличаться на 40mOhm. Т.е. прибор дает представление о сопротивлении, но его нельзя использовать в качестве эталона. На одном тестируемых кабелей сопротивление колебалось от эталонного измерения на 46-86 mOhm.

​​

BitTradeOne USB Cable Checker2 - с появлением этого тестера в коллекции USB тестеров, он стал чаще использоваться вместо FNB58 для тестирования сопростивления USB кабелей т.к. с ним процесс значительно упрощается и ускоряется.

Другой тестер BitTradeOne USB Cable Checker2 также дает погрешность в измерении, но погрешность меньше и более стабильна, этот usb-тестер показывает отклонение +/- 20-30mOhm (в среднем 25mOhm) в сравнении с 4-х контактным Кельвин-методом.

YR1035+ milliohm meter
BitTradeOne USB Cable Checker2 cable resistance test
cable resistance test equipment
⇧ to the table of contents ⇧

Другие USB кабели и USB адаптеры на которые стоит обратить внимание

UsbC-UsbC USB IF certified 4m (13ft) кабели:
​
UsbC-UsbC кабели/адаптеры

  • UsbC(male)-UsbC(female) cable with on/off switcher (AliExpress) (Amazon) - Кабель с выключателем имеет подключенные линии данных D+/D- но отсутствует линия CC т.е. PD протокол заряда не может быть активирован, поддерживается DCP и быстрая зарядка по QC протоколу, поддерживает передачу данных. Сопротивление кабеля длинной 0.2м - 120мОм.

  • UsbC(male)-UsbC(female) cable with on/off switcher PD support (AliExpress) - Кабель с выключателем и поддержкой быстрой зарядки по протоколу PD. Линии D+/D- не подключены, т.е. передача данных невозможна, как и протоколы зарядки QC2/3. Для активации и управления зарядкой по протоколу PD/PPS достаточно линии CC которая присутствует. Кабель протестирован, PD20V режим заряда был активирован используя этот кабель.

  • Cable Matters 90 degree adapter - переходник (адаптер) на 90 градусов вверх или в сторону от надежного производителя Cable Matters.

  • UsbC(female)-UsbC(female) Ugourd USB4 240W 40gbps (AliExpress) - отличный переходник может использоваться для "удлинения" usb кабеля. Скорость передачи теоретически может несколько деградировать по сравнению с максимально возможной в результате большей длинны итогового кабеля, но для передачи энергии это не послужит препятствием.

​

UsbA-UsbC (UsbC-UsbA) кабели/адаптеры
​
UsbC-micro USB кабели, адаптеры

  • UsbC-micro USB2.0 кабель (Cable Matters) Amazon для тех устройств которые все еще используют microUSB разъем заряда, но ваши зарядные устройства уже перешли на современный стандарт UsbC

  • UsbC-micro USB B кабель (Cable Matters) Amazon для Usb3.0 устройств (скорость до 10Gbps). MicroUSB B разъем используется, например для подключения внешних жестких дисков

  • UsbC-micro USB B адаптер (AliExpress) - аналог кабеля выше, но в форме компактного адаптера, поддержка передачи данных до 10Gbps.

​

UsbA-UsbA кабели/адаптеры

  • UsbA(male)-UsbA(female) with on/off switcher (AliExpress)  (Amazon) - Кабель имеет подключенные линии данных, поддерживает передачу данных и быструю зарядку. Сопротивление кабеля длинной 0.5м - 120мОм.

  • Cable matters USB3.0 PC-to-PC data transfer - кабель длинной 2 метра позволяет соединить 2 компьютера и передавать между ними данные со скоростью 5Gbps, например для целей синхронизации.

​​​

UsbC-DC (PD-DC) кабели, trigger-модули

​​

USB - HDMI, USB-DP, USB-AUX адаптеры

  • UsbC to Display Port cable - Cable Matters 32.4Gbps, DisplayPort 1.4, Support 8K 60Hz/4K 240Hz (Thunderbolt 4 to DisplayPort, DisplayPort to USB C Cable), MacBook XPS compatible

  • Cable Matters 48Gbps USB-C to HDMI 2.1 Adapter - кабель конвертер UsbC->HDMI для 4K-120Hz/8K-60Hz HDR. Поддержка Thunderbolt 3, USB4, Thunderbolt 4. Максимальное разрешение для Apple Mac - 4K-60Hz

  • Anker UsbC-HDMI with PD3.1 140W charging - кабель наилучшим образом подходит для подключения устройств с одним usbC портом (смартфоны, планшеты), которым необходимо длительная работа во время передачи сигнала на внешний монитор (Телевизор) и при этом заряжаться. 4k60Hz, TB3/4/5

  • USB-C female to DP male cable - кабель-конвертер, источник сигнала: UsbC3.1, получатель: DisplayPort DP 1.4, 8K@60hz 4K@120hz.

  • HDMI+USBA-to-DP - Supports 4K@60Hz, 2K@144Hz, 1080P@165Hz

  • UsbC to AUX (3.5mm) adapter, Apple - двунаправленный адаптер с конвертацией аналогового в цифровой сигнал и наоборот.

  • 3.5mm Male to Type-C Female Headphone Aux Cable Converter - конвертер для USB-C наушников чтобы подключить их к источнику звука через 3.5мм стандартный аудио-джек.

 

Блокировщики передачи данных USB

Блокировщики данных - это устройства, которые устанавливаются между кабелем и зарядным устройством для того чтобы сохранить возможность быстрой зарядки, но при этом исключить возможность передачи данных. Такая функциональность обеспечивает безопасное использование USB зарядок в публичных местах (аэропорты, остановки транспорта, лавочки в парках и т.п.), исключая взлом вашего устройства.

  • JSAUX UsbA-UsbA and UsbC-UsbC Data Blocker (Amazon) - (2x UsbA-UsbA + 2xUsbC-UsbC)

  • UsbA-UsbA data blocker (AliExpress) - протестировано мной, адаптер не ограничивает протоколы быстрой зарядки, поддерживаются протоколы QC,FCP,SCP,AFC,MTK PE+, MTK PE+2.0, DCP, APPLE 2.4 и другие использующие контакты предусмотренные спецификацией для USB-A коннектора.

  • UsbC-UsbC data blocker (AliExpress)​ - протестировано мной, адаптер не ограничивает протоколы быстрой зарядки, вплоть до PD3.1 240W.​​​

⇧ to the table of contents ⇧

Поддержите TinkerVault.
Некоторые ссылки на этой странице могут быть партнёрскими. Это значит, что я могу получить небольшую комиссию, если вы совершите покупку по таким ссылкам, при этом цена для вас не изменится.
Все продукты я покупаю и тестирую самостоятельно, чтобы предоставить честные и независимые обзоры - ваша поддержка помогает развивать проект и оставаться независимым.

Спасибо, за вашу поддержку!

bottom of page