Hiểu về yêu cầu hiện tại của USB

Liên quan đến câu hỏi trước đây , tôi đang cố gắng tìm hiểu các yêu cầu USB 2.0 cho dòng điện khởi động. Tôi hiểu ý tưởng cơ bản, nhưng một vài chi tiết vẫn chưa rõ ràng với tôi. Các đặc điểm kỹ thuật nói, một phần, rằng:

Tải trọng tối đa (CRPB) có thể được đặt ở đầu hạ lưu của cáp là 10 F
song song với 44. Điện dung 10 μF đại diện cho bất kỳ tụ điện bỏ qua nào được kết nối trực tiếp qua các đường VBUS trong chức năng cộng với bất kỳ hiệu ứng điện dung nào có thể nhìn thấy qua bộ điều chỉnh trong thiết bị. Điện trở 44 thể hiện một tải đơn vị dòng điện được thiết bị rút ra trong quá trình kết nối.

Nếu cần nhiều điện dung bỏ qua trong thiết bị, thì thiết bị phải kết hợp một số dạng giới hạn dòng tăng VBUS, sao cho phù hợp với đặc điểm của tải trên.

USB-IF cũng cung cấp mô tả về thử nghiệm hiện tại:

Dòng vào được đo tối thiểu 100 mili giây sau khi gắn. Đính kèm được xác định tại thời điểm VBus và chân nối đất của ổ cắm với ổ cắm.
Bất kỳ dòng điện nào vượt quá 100 mA trong khoảng thời gian 100 ms được coi là một phần của sự kiện hiện tại. Dòng xâm nhập được chia thành các khu vực. Một vùng là một khoảng thời gian mà dòng điện vượt quá 100 mA cho đến khi dòng điện giảm xuống dưới 100 mA trong ít nhất 100 Lời nói. Có thể có nhiều vùng xâm nhập trong khoảng thời gian 100 ms. Đạt / không được xác định bởi khu vực có phí cao nhất.

Điều đó rõ ràng theo như nó đi, nhưng nó chỉ đưa ra thời gian đo tối thiểu và nó không nêu ra thuật toán nào được áp dụng cho các vùng xâm nhập để đưa ra quyết định vượt qua / thất bại. Tôi nghĩ rằng ý tưởng là trong các khu vực khi dòng điện vượt quá 100 mA, dòng điện được tích hợp để có được tổng phí được chuyển trong cửa sổ này và tổng số phí không được lớn hơn mức bạn sẽ nhận được với 10 uF // 44 Tải. Theo một nguồn , đây sẽ là 5V * 10 KhănF = 50 PhaC. Đó là nơi hiểu biết của tôi có một chút run rẩy.

Để giúp tôi hiểu, tôi đã phân tích mạch sau :

$V_1/R_1$$V_1/(R_1 + R_2)$$(1/R_1 + 1/R_2)^{-1} C_1$

$t$

$R_1$

Một phần tôi không hiểu là với 5 volt từ bus USB và tải 44 prescribed quy định, sẽ luôn có dòng điện 5V / 44 = 114 mA, vượt quá giới hạn 100 mA được mô tả trong USB được trích dẫn -IF thử nghiệm, và nhiều hơn tải tối đa một đơn vị (tức là 100 mA) được phép cho chức năng USB công suất thấp (thông số kỹ thuật USB 2.0, phần 7.2.1). Trong trường hợp giới hạn R1 = 0, dòng điện này sẽ tiêu thụ nhiều điện tích như tụ điện (tức là 50 PhaC) trong R2 * C1 = 440.

Vì vậy, câu hỏi, nếu bạn vẫn đang đọc, chính xác là nó có nghĩa gì với "[khớp] các đặc điểm của tải trên" (tức là 44 song song với 10 PhaF) và cách khởi động USB-IF được mô tả kiểm tra hiện tại quyết định bao nhiêu hiện tại là quá nhiều?

Cảm ơn.

Câu trả lời là: không ai biết.

Chà, ai đó biết, nhưng bài kiểm tra vượt qua / thất bại được coi là thông tin độc quyền và cách xác định đó không được công bố bởi USB-IF, vì những lý do mà họ phải biết. Tôi biết đó không phải là một câu trả lời rất thỏa mãn, nhưng đó là sự thật đơn giản.

Để trích dẫn trang kiểm tra tuân thủ điện (văn bản có màu đỏ để bạn biết rằng chúng thậm chí còn nghiêm trọng hơn mức độ nghiêm trọng của USB-IF thông thường):

LƯU Ý: Một số giải pháp kiểm tra được phê duyệt sau đây sử dụng phần mềm độc quyền để đánh giá chất lượng tín hiệu và khởi động các sự kiện hiện tại. Công cụ phân tích chính thức duy nhất để chứng nhận chất lượng tín hiệu và dòng vào là USBET20 được xuất bản bởi USB-IF. Hãy chắc chắn chạy chất lượng tín hiệu đã thu được và nhập dữ liệu thử nghiệm hiện tại thông qua USBET để đánh giá chính thức về phép đo.

Vì vậy, họ đang nói một cách rõ ràng rằng bạn không thể làm cho việc xác định bằng cách sử dụng chụp dạng sóng một mình hay 'USB sự xâm nhập kiểm tra' tính năng nhiều dao động (Tôi chưa bao giờ thấy điều này, vì vậy tôi không phải sử dụng dao động đủ đắt tiền) không hợp lệ và cách duy nhất để đáp ứng tuân thủ hiện tại là nếu USBSET20 nói rằng thiết bị của bạn đáp ứng tuân thủ. Nó lấy dữ liệu chụp dạng sóng .tsv / .csv và tìm ra công lý tuân thủ USB (ở định dạng html).

Từ trang tải xuống công cụ USB:

USBET20 (8MB, tháng 8 năm 2016) là một công cụ phân tích tín hiệu điện độc lập để kiểm tra Tuân thủ USB. USBET20 là công cụ phân tích điện tuân thủ chính thức thực hiện các đánh giá đạt / không đạt về chất lượng tín hiệu và dữ liệu hiện tại được thu thập từ máy hiện sóng.

Để giải thích thêm, họ chỉ cho bạn biết thời gian đo tối thiểu vì đó là tất cả những gì bạn cần biết. Bạn không cần phải biết cách xác định vượt qua / thất bại thực tế được thực hiện và thực tế, họ không nói. USB-IF sẵn sàng cho bạn biết nếu bạn tuân thủ, nhưng họ không nói cho ai biết họ thực sự xác định điều đó như thế nào (ít nhất là đối với dòng điện xâm nhập).

Tải hạ lưu tối đa đó là một đặc điểm kỹ thuật có liên quan đến một thiết bị ngược dòng (cổng máy chủ hoặc trung tâm), nghĩa là khi thiết kế một trong những thiết bị đó và KHÔNG phải là thiết bị ngoại vi, thì trung tâm hoặc cổng đó có thể chịu được tải xuống tối đa của điện trở 44Ω và một 10 tụ điệnFF song song. Và bạn hoàn toàn chính xác - điều này có thể rút ra tối đa 25mA trong giới hạn 100mA trong các điều kiện khắc nghiệt nhất. Như vậy, một thiết bị ngược dòng phải có khả năng xử lý một tải như vậy ("xử lý" có nghĩa là không chịu quá một giọt nước 330mV) được kết nối.

Tuy nhiên, nếu thiết bị ngoại vi của bạn là một tải như vậy, nó sẽ không vượt qua sự tuân thủ bởi vì nó sẽ rút ra hơn 100mA ở một số (về cơ bản là tất cả) của dải điện áp có thể. Tải trọng đó hoàn toàn có nghĩa là một kịch bản thiết kế trường hợp xấu nhất cho các thiết bị ngược dòng và được sử dụng để kiểm tra chúng. Nó không liên quan đến một thử nghiệm tuân thủ hiện tại xâm nhập ngoại vi.

Những gì có liên quan là không thực sự về hiện tại. Đó là về phí, vì vậy bạn đã sắp xếp đúng hướng với điều này. Cụ thể, đó là về sự sụt giảm điện áp. Một cổng ngược dòng trên một hub phải có không ít hơn 120 âmF điện dung ESR rất thấp trên VBUS đầu ra của nó, bus cung cấp năng lượng cho các thiết bị ngoại vi hạ lưu.

Một máy chủ hoặc trung tâm được cấp nguồn mang lại điện áp đầu ra trong trường hợp xấu nhất (4,75V), đi qua các đầu nối điên rồ nhất, cáp điên nhất, đến một trung tâm không được cấp nguồn cũng sử dụng các đầu nối điên rồ nhất, sau đó trung tâm đó có điện áp đầu vào VBUS điên rồ hơn với đầu ra VBUS / giảm điện áp hạ lưu (350mV), điện áp sẽ là 4,4V. 4.4V đó, được kết nối thông qua các đầu nối crappy đến một thiết bị ngoại vi crappy có thể khiến nó nhìn thấy điện áp tối thiểu thực sự tuyệt đối cho một thiết bị năng lượng thấp: 4.35V. Từ trang 175 của thông số kỹ thuật USB 2.0:

Hãy làm một số phép toán. một trung tâm đầu nguồn không có nguồn phải có 120 điện dung hạ lưu. Ở mức 4,4V * 120 ,F, đó là 528 cườngC phí. Một thiết bị được kết nối có tụ 10 10FF. Nếu bạn giả vờ rằng không có tải tĩnh hoặc nguồn điện, chỉ cần một tụ điện tích điện trên cổng và một 10FFF không tích điện trong thiết bị ngoại vi, điện tích sẽ được phân phối không cho đến khi đầy khác, nhưng cho đến khi điện áp giữa chúng bằng nhau. Điện tích được bảo toàn, do đó điểm tại đó hai điện áp của tụ điện sẽ bằng nhau, được cho 528 EDC của điện tích khởi động, là khoảng 4.06V. Hoặc, chuyển 40.6. Thêm vào các điện trở đầu nối, và tụ điện hạ lưu thậm chí sẽ không thể rút được nhiều điện tích đó trong quá trình xâm nhập.

Vì vậy, theo nghĩa đen, yếu tố quan trọng duy nhất là nó không vượt quá 10 LờiF. Hiện tại không thực sự là vấn đề quan trọng, làm thế nào cạn kiệt điện dung cổng hạ lưu của trung tâm có thể bị cạn kiệt mà không giảm hơn 330mV trong thời gian trước khi những thứ như cuộn cảm cáp cho thời gian để nguồn điện chủ thực sự bắt kịp. Và một tụ 10 10FF là giá trị khả dụng gần nhất sẽ không làm điều đó.

Cũng lưu ý rằng không có giới hạn điện dung. Bạn có thể có 1F tất cả điện dung gốm trên một thiết bị xuôi dòng, miễn là bạn chia nó thành 10 phầnFFF và chỉ một trong số đó sẽ kết nối với tệp đính kèm. Khi thiết bị được gắn vào, bạn phải ở dưới bất kỳ bước 10 10FF nào , nhưng bạn có thể dần dần "trực tuyến" nhiều điện dung hơn theo gia số 10 10FF. Toàn bộ quan điểm là tránh điều đó thoáng qua.

Và vâng, điều này có nghĩa là một thiết bị ngoại vi công suất thấp không chỉ được cho là hoạt động ở mức 4,35V, mà còn chịu được điện áp rơi 330mV thoáng qua, chẳng hạn như khi một cái gì đó mới được kết nối với một trung tâm. Điều này cũng có nghĩa là về mặt lý thuyết, nếu bạn cắm hai thiết bị vào CHỈ đúng thời điểm để gần như đồng thời, bạn có thể làm gián đoạn hoạt động của các thiết bị khác trên trung tâm không được cấp nguồn. Tôi chắc chắn rằng các robot, với HPET của chúng, sẽ khai thác lỗ hổng quan trọng này trong thông số kỹ thuật xe buýt USB của chúng tôi để mang lại sự sụp đổ của chúng tôi.

Bây giờ, có lẽ có các khía cạnh tinh tế khác như tỷ lệ dI / dT hoặc bất cứ điều gì khác. Ai biết chính xác những gì được kết hợp vào bài kiểm tra thất bại. Xem xét rằng họ có toàn bộ trình cài đặt 7,5 MB cho chương trình thực hiện kiểm tra đó, có thể an toàn khi cho rằng đó không phải là điều đơn giản. Nhưng hãy nhớ rằng bạn đang cố gắng tránh làm cạn kiệt các hồ chứa tụ điện ngược dòng với điện dung hạ lưu của riêng bạn, và đó thực sự là tất cả những gì có. Miễn là bạn không làm cho các thiết bị khác bị hỏng do điện áp thoáng qua mà thiết bị ngoại vi của bạn có thể gây ra, bạn sẽ ổn thôi. Và thực sự, nó chỉ tương đương với việc giữ điện dung nhìn thấy trên phần đính kèm hoặc trạng thái năng lượng khác thay đổi thành 10 EDF. Thật ra sẽ tốt hơn nếu cố gắng có ít hơn thế, 10 LFF là mức tối đa. Tôi không Không biết ý tưởng bắt đầu từ đâu mà tối đa tuyệt đối nên là điện dung 'tiêu chuẩn' bắt đầu, nhưng các kỹ sư giỏi biết rõ hơn là đi để xếp hạng tối đa. Luôn luôn đánh giá thấp. Tôi thích một tụ điện 4,7 tốtF. Nếu bạn cần tách rời nhiều hơn, tất cả những gì bạn phải làm là không kết nối trực tiếp với VBUS và giới hạn ở mức tăng đột biến 100mA và bạn là vàng. Nhưng bạn được phép vượt quá 100mA - miễn là chỉ có khoản phí 40,6 CỰC được chuyển trong một khu vực.

Đừng lo lắng về hiện tại xâm nhập. Các thử nghiệm hiện tại không thực sự về hiện tại xâm nhập.

Thử nghiệm xâm nhập được chỉ định trong Cập nhật tuân thủ USB-IF, http://compliance.usb.org/index.asp?UpdateFile=Electric&Format=St Chuẩn # 45 .

Dòng vào được đo tối thiểu 100 mili giây sau khi gắn. Đính kèm được xác định tại thời điểm VBus và chân nối đất của ổ cắm với ổ cắm. Bất kỳ dòng điện nào vượt quá 100 mA trong khoảng thời gian 100 ms đều được coi là một phần của sự kiện hiện tại. Dòng xâm nhập được chia thành các khu vực. Một vùng là một khoảng thời gian mà dòng điện vượt quá 100 mA cho đến khi dòng điện giảm xuống dưới 100 mA trong ít nhất 100 Lời nói. Có thể có nhiều vùng xâm nhập trong khoảng thời gian 100 ms. Đạt / không được xác định bởi khu vực có phí cao nhất.

Đạt / không đạt là 50 uC hoặc 5V x 10uF (@metacolin đã tính đến tài khoản bị rớt nhưng USB thì không).

Bạn có thể ước tính mức xâm nhập khi xem phạm vi chụp hiện tại và tính diện tích (i * dt) trên 100 mA cho từng khu vực và kiểm tra khu vực trường hợp xấu nhất trong hơn 100 ms sau khi đính kèm.

USBET thực hiện tính toán dựa trên dữ liệu .csv.

Hiện tại đỉnh cao thực tế không liên quan.

Đây là một thông số kỹ thuật cho trung tâm USB hoặc bộ điều hợp máy chủ. Mô hình hộp Đen đại diện cho tải kiểu chữ để kiểm tra đột biến, tuy nhiên thông số kỹ thuật chỉ yêu cầu giới hạn tối thiểu 1uF trên thiết bị ngoại vi, 10uF được xem là tải giá trị tiêu chuẩn. Vì Tụ điện có đủ loại với ESR thấp tới 10mΩ, sự đột biến sẽ bị giới hạn bởi ESR của nắp và điện trở của cáp 1 hoặc 1,5m. Nếu cáp và đầu nối bị bỏ qua hoặc 0, theo lý thuyết, nó có thể là mức tăng 500A = 5V / 0,01Ω ESR.

Trong thực tế, nó sẽ ít hơn nhiều, nhưng vấn đề là, Máy chủ phải có khả năng ngăn chặn tình trạng dưới điện áp bất kể ESR của nắp.

Làm thế nào nó làm điều đó, là tùy thuộc vào nhà thiết kế.

Vì vậy, câu hỏi của bạn ...

Làm thế nào để kiểm tra hiện tại USB-IF được mô tả quyết định mức độ hiện tại là quá nhiều?

Trả lời: Bằng điện áp máy chủ nằm trong đặc điểm kỹ thuật cho điện áp, để các cổng khác không thấy tình trạng ngoài thông số kỹ thuật, từ sự gia tăng dòng điện cắm vào nóng. Đó là ý định của bài kiểm tra này.

Ngoài ra, nếu thử nghiệm không thấy bất kỳ sự đột biến nào> 100mA với thử nghiệm hộp đen, nó có thể không phát hiện ra thiết bị được lắp nóng với tải tối thiểu 1uF. Vì vậy, có một sự đột biến tối thiểu dự kiến ​​và không có đỉnh tối đa, nhưng có một thời lượng tối đa.