Меню

Перспективы для устройств портативной электроники

Зарядка аккумулятора с помощью USB: роль детектора типа зарядного устройства

С использованием интегральных микросхем детектора заряда разъем USB становится универсальным компонентом для портативных устройств. Соблюдение спецификации BC1.2 (BC1.2 – Battery Charging Revision 1.2 – спецификация зарядного устройства аккумуляторной батареи вариант 1.2) обеспечивает ясность и простоту реализации технологии. Обилие возможностей интегральных схем детектора заряда делает их чрезвычайно привлекательными при разработке портативной электроники. Компания Maxim Integrated предлагает многофункциональные детекторы зарядного устройства MAX14576/MAX14636/MAX14637 и MAX14656.

Что, кроме обильных порций кофе, помогает уменьшить время выхода продукции на рынок, снизить стоимость, сконцентрироваться на циклах разработки инноваций? Подсказка: стандартизация. Стандарты, определяющие протоколы и эксплуатационные характеристики, повлияли на все аспекты технологии: размеры корпуса устройства, расположение выводов, информационные и коммуникационные интерфейсы, драйвера программного обеспечения, разъемы, способ распространения программного продукта, соблюдение экологических норм, испытательные приспособления. Этот список можно продолжать без конца. Чем подробнее описание, тем лучше оснащены разработчики для определения продуктов, которые следует вывести на рынок. Если есть какие-либо сомнения по поводу необходимости строго оговоренных стандартов, отправляйтесь в два любых магазина одежды и купите рубашки с одним и тем же размером.

Лучшие стандарты растут вместе с технологией. Стандарты пересматриваются, и затем в них отражается усложнение промышленности, в то время как необходимо поддерживать уже укоренившуюся практику. USB порт – прекрасный пример универсального стандарта. Первоначально предполагалось стандартизировать разъемы на ведущем компьютере, затем была расширена спецификация USB с разрешением горячей замены электроники (стандарт USB-OTG – “On the Go”) как для ведущего, так и для периферийного устройства. Спецификация снова эволюционировала с введением «Спецификации зарядки аккумуляторной батареи с помощью USB» [USB Battery Charging Specification, 1], отразившим невероятный бум мобильных телефонов и других портативных устройств с портом USB. В настоящее время стандарт USB проходит очередной виток эволюции с новой спецификацией USB 3.1 с инновационным симметричным разъемом типа С. Из-за способности идти в ногу со временем [2], порт USB в настоящее время можно найти повсеместно, где используются заряжаемые устройства.

Поддержка такого устойчивого стандарта, как USB, может влиять даже на политику правительства. В июне 2009 Европейская Комиссия опубликовала памятку, предполагающую разрешить использование универсального зарядного устройства для каждого мобильного телефона, который имеет разъем микро-USB и опирается в значительной степени на ВС1.2. [3] В ответ крупнейшими производителями мобильной электроники, такими как Apple, LG, Samsung и Sony Ericsson, а также многими другими [4] был подписан меморандум о взаимопонимании (MoU – memorandum of understanding). Ассоциация GSM (GSMA), которая организует мировой мобильный конгресс (Mobile World Congress) и охватывает более 220 стран, также анонсировала намерение стандартизировать зарядное устройство мобильных телефонов с USB-разъемом [5]. Корейская ассоциация телекоммуникационных технологий (Korean Telecommunications Technology Association) и китайское министерство промышленности и информационных технологий (Chinese Ministry of Industry and Information Technology) выпустили технические требования к стандартизации зарядного устройства мобильного телефона [6]. Даже международный телекоммуникационный союз (International Telecommunication Union), специализированное учреждение в рамках Организации Объединенных Наций, опубликовал ITU-T L.1000 – рекомендации к адаптации универсального зарядного устройства на основе предложений GSMA, Евросоюза и Китая [7]. Обновление USB 2.0, в которое добавлены положения о передачи энергии, введение стандарта USB 3.1 в 2013 году и нового стандартного разъема Type-C в 2014 году будут продолжать оказывать сильное влияние на стандарты USB.

Детектор зарядного устройства и порты в BC1.2

Почему комитеты по стандартам и правительство выбрало для унификации USB разъем и протоколы, изложенные в BC1.2? Создание общего стандарта позволит добиться совместимости, оптимальной производительности, безопасности любых устройств, использующих USB. Спецификация оговаривает, сколько мощности может передать любой порт, а также указывает рациональный путь определения количества переданной энергии для портативных устройств. Таким образом, разработчик любого портативного оборудования может обеспечить совместимость с как можно большим числом USB. Производители будут знать, как наилучшим образом применять USB, и могут предвидеть значения напряжений и токов, прилагаемых к USB. Учитывая эти данные, можно осуществлять проектирование без риска электрических перегрузок. Наконец, возрастающее значение тока заряда, используемого устройством, значительно сокращает требуемое для процесса заряда время. Следовательно, детектор зарядного устройства – важная особенность, которая должна быть заложена во всех заряжаемых устройствах, использующих порт USB.

Прежде чем обсуждать протокол обнаружения устройств, важно знать различия среди существующих спецификаций USB. Наиболее распространенная спецификация USB 2.0 поддерживает ток заряда не более 500 мА. ВС1.2 оговаривает три различных типа портов: стандартный порт для обмена (SDP – standard downstream port), выделенный порт для заряда (DCP – dedicated charging port) и порт для обмена и заряда (CDP – charging downstream port).

SDP – классический USB-порт. В дополнение к коммуникации USB обеспечивает ток 100 мА для периферийных подключенных устройств, причем ток может быть увеличен до 500 мА. Большинство портов, как правило, не имеют этого предела тока, и большие токи не гарантируются. DCP не поддерживает обмен данными, но обеспечивает зарядный ток 500 мА без распознавания порта. CDP поддерживает обмен данными USB и высокий ток заряда; присутствует внутренняя схема, которая переключается на этапе определения заряжаемого устройства. Некоторые производители электроники разработали свои собственные схемы идентификации зарядного устройства в дополнение к типам USB-портов, указанных в спецификации. Вариации этих схем добавляют еще один слой технологии обнаружения зарядного устройства, который нельзя упускать из вида.

Процесс определения зарядного устройства

Процесс определения зарядного устройства, согласно спецификации BC1.2, состоит из пяти базовых этапов:

Рис. 1. Контакты разъема USB и обнаружение данных соединения

Рис. 1. Контакты разъема USB и обнаружение
данных соединения

Определение VBUS. Для обеспечения правильного согласования любых возможных подключенных устройств и USB-порта, выводы VBUS и GND на разъеме должны быть длиннее, чем выводы D+ и D-. Это гарантирует необходимую последовательность соединения контактов (см. рисунок 1). Таким образом, перед тем, как произойдет распознавание, устройство должно сначала проконтролировать наличие VBUS.

  • Обнаружение данных соединения (DCD – data contact detection). Как только валидация VBUS завершена, портативному устройству (ПУ) необходимо гарантировать соединение контактов данных перед тем, как начнется обнаружение. ПУ может неправильно определить наличие зарядного устройства, если решение было преждевременным, то есть до образования соединения контактов данных.
  • Для выполнения DCD периферийное устройство должно подключить источник тока величиной от 7 до 13 мкА (опорное напряжение 3,3 В) к D+ и проконтролировать напряжение. Этот диапазон тока выбран таким образом, чтобы поддерживать необходимый уровень напряжения для всех логических элементов при допустимом отклонении величин сопротивлений, оговоренных в спецификации. Если D+ не подключен, напряжение будет иметь высокий логический уровень. Если подключен, то на D+ будет считываться низкий логический уровень, несмотря на тип порта. Если соединение с контактами данных не терялось после односекундного таймаута, конечное устройство предполагает, что DCD состоялось.

    1. Первичное определение зарядного устройства. На этом этапе конечное устройство различает типы портов с возможностью тока заряда более 500 мА (CDP и DCP) или менее 500 мА (SDP). После отключения источника тока фазы DCD конечное устройство подключает источник напряжения от 0,5 до 0,7 В на D+ и подает ток от 25 до 175 мкA на D-. Если в данный момент выполняется режим DCP или CDP, то на D- появится уровень от 0,5 до 0,7 В. Если SDP, то напряжение на D- снизится до нуля. Компараторы конечного устройства сравнивают напряжение D- с уровнем от 0,25 до 0,4 В. Если напряжение D- выше 0,4 В , но ниже чем логический низкий уровень 0,8 В, то конечное устройство делает вывод о том, что представлен порт зарядного устройства.
    2. Вторичное определение зарядного устройства. После отключения источника напряжения и тока из предыдущего шага конечное устройство должно отличить CDP от DCP. Для достижения этой цели выполняется предыдущий тест в обратном порядке. То есть, на D- подключается источник напряжения 0,5…0,7 В и на D+ подается ток 50 мкA. Если выполняется режим DCP, то на D+ появится тестовое напряжение от 0,5 до 0,7 В. Если CDP, то на D+ напряжение будет нулевым.
    3. CDP: ограничение зарядного тока. Так как CDP поддерживает и обмен данными, и заряд высоким током, то необходимо отметить последнее различие. Ввиду большого значения протекающего в USB-кабеле тока, разница между землей хоста и землей подключенного устройства должна быть ограничена на допустимом уровне смещения не более 375 мВ.

    Логическая схема процедуры определения типа зарядного устройства приведена на рисунке 2.

    Рис. 2. Обобщенная процедура определения зарядного устройства в соответствии со спецификацией BC1.2

    Рис. 2. Обобщенная процедура определения зарядного устройства в соответствии со спецификацией BC1.2

    Читайте также:  Блок питания для ноутбука Lenovo ThinkPad L520 зарядка 20V 4 5A 7 9 5 5

    Зарядные устройства, не совместимые с ВС1.2, отличаются у разных производителей. Многие из зарядных устройств собственной разработки идентифицируют себя для конечного устройства посредством уровня напряжения, получаемого резистивным делителем между шиной VBUS и землей. В зависимости от уровня отклонения, требуемого схемой обнаружения зарядного устройства, может быть добавлен контур чувствительности для обнаружения уровней напряжений на D + и D-, и таким образом становится возможным идентифицировать различные зарядные спецификации производителя.

    Технология определения зарядного устройства

    Интегральная схема обнаружения USB-зарядного устройства – это микросхема, которая реализует многие функции и тонкости, связанные с определением зарядного устройства в соответствии со спецификацией ВС1.2. Также возможно реализовать схему определения на дискретных элементах. Однако количество компонентов, место на печатной плате и время, потраченное на создание дискретной системы, резко возрастает.

    Добавление специальной микросхемы для определения устройства заряда требует дополнительного места на печатной плате, поэтому производители часто сочетают другие необходимые или желательные функции в одном корпусе. Следовательно, микросхема определения зарядного устройства высокой степени интеграции обладает множеством дополнительных функций, таких как встроенные ключи для работы USB или UART/аудио, последовательные интерфейсы управления, защита от перенапряжения (OVP – overvoltage protection), поддержка USB OTG, возможность заряда Li+ батарей или даже способность нумерации USB.

    Разработчики, подбирающие детектор зарядного устройства, который можно установить в уже существующий продукт с минимальным количеством дополнительных компонентов и местом на печатной плате, должны заинтересоваться семейством микросхем MAX14576/MAX14636/MAX14637. Этот класс детекторов зарядных устройств питается непосредственно от шины USB VBUS , так что нет необходимости организовывать дополнительный источник питания. Детекторы оснащены внутренними переключателями SPST, которые открываются, когда выполняется определение зарядного устройства, и закрываются, когда включена передача данных через USB. Каждое устройство имеет порты ввода/вывода с открытым коллектором для сигнализации статуса разрешения зарядки или передачи данных. Некоторые версии детектора зарядного устройства имеют совместимый с Apple® порт детектора зарядки в дополнение к спецификации BC1.2. На рисунке 3 показан пример схемы обнаружения, которая обрабатывает протокол детектирования. Для такой схемы требуется меньше ресурсов основного процессора, и нет необходимости в серьезных изменениях в существующем проекте.

    Рис. 3. Схема включения детектора зарядки MAX14636

    Рис. 3. Схема включения детектора зарядки MAX14636

    За последние несколько лет произошел лавинообразный рост на рынке смартфонов. Список их функционала продолжает увеличиваться, а габариты – уменьшаться. Тщательное планирование и использование высокоинтегрированных решений необходимы для сокращения спецификации. Так, например, мобильный телефон использует один разъем для зарядного устройства; подключения к персональному компьютеру; подключения внешних аксессуаров; воспроизведения аудио. Для осуществления всех этих задач в компактном исполнении системные разработчики могут применить микросхему определения заряда MAX14656 (рисунок 4).

    Рис. 4. Применение детектора заряда MAX14656 в смартфонах

    Рис. 4. Применение детектора заряда MAX14656 в смартфонах

    Эта универсальная схема детектора зарядного устройства автоматически определяет разницу между BC1.2-совместимыми портами и поддерживает определение Apple-совместимых зарядных устройств (то есть 500 мА, 1 А, 2,1 А). Эти устройства имеют интегрированные DPDT-переключатели, которые позволяют использовать шины D+ и D- для совместного использования высокоскоростным USB-приемопередатчиком, аудиовыходом и даже внутренним UART. Используя I2C-интерфейс, встроенный процессор читает, подключено ли зарядное устройство, и переконфигурирует внутренние ключи для соответствующего режима. Например, рассмотрим одиночный детектор зарядного устройства со встроенным OVP на шине VBUS, с защитой от электростатических разрядов на линии передачи данных и посадочным местом 1,65х1,65 мм. Данная микросхема добавит одиночному разъему гибкости применения в системах с ограниченными габаритами.

    Перспективы для устройств портативной электроники

    Технология определения зарядного устройства достаточно универсальна, так как основные функции детектора зарядного устройства могут быть использованы совместно с другими функциями для достижения высокой степени интеграции при разработке портативной электронной техники. Другие решения сочетают в одном корпусе детектор зарядного устройства с контроллером заряда Li+ аккумуляторных батарей. Некоторые комбинируют детектор зарядного усторойства и самонумерацию USB. Сегодня новые микросхемы детекторов зарядного устройства автоматически осуществляют мониторинг циклов заряда батареи в соответствии с BC1.2, вместо дополнительной загрузки встроенного процессора с ручной юстировкой суммарного тока, протекающего за определенный в спецификации временной интервал.

    Когда объединяются функции детектора зарядного устройства и заряда, получается интеллектуальное ключевое управление аккумуляторной батареей. Эта технология позволяет автоматически переключаться между аккумуляторной батареей и зарядным устройством, когда происходит процесс заряда. Следовательно, некоторые микросхемы детекторов зарядного устройства могут обеспечить как зарядку батареи, так и полный ток нагрузки. Устройства, которые поддерживают эти функции, снабжены также терморегулированием тока для защиты от опасных высоких температур, возникающих в результате одновременного заряда аккумулятора и обеспечения тока нагрузки. Благодаря интеграции детектора и зарядного устройства, системный разработчик может уделить больше внимания конечному применению продукта и меньше беспокоиться по поводу вопросов, связанных с процессом заряда.

    Тем временем спецификация USB BC1.2 продолжает стимулировать электронную промышленность, обеспечивая стандарт, который производители могут брать за основу. Большое количество BC1.2-совместимых зарядных устройств уже доступны, и со временем объемы будут только увеличиваться. Уже один этот факт делает применение разъема USB в портативном устройстве привлекательным вариантом. При использовании микросхемы обнаружения зарядного устройства разъем USB на портативном устройстве становится универсальным компонентом. Соблюдение спецификации BC1.2 поддерживает ясность и простоту в реализации технологии. При разработке компактного и портативного изделия применение микросхемы детектора зарядного устройства позволяет увеличить степень интеграции за счет обширного списка сопутствующих функций.

    Источник

    

    Необычные и полезные расширители портов, адаптеры USB-C/HDMI, док-станции для планшетов и ноутбуков

    Использование выносных адаптеров и расширителей портов дает возможность с комфортом использовать домашний или офисный компьютер/ноутбук, а специальные адаптеры позволяют вывести видеоизображение напрямую со смартфона через мост USB-C/HDMI. Существует множество интересных переходников, в том числе под конкретные модели планшетов, смартфонов, ноутбуков. Можно даже подключить проводной Ethernet напрямую в смартфон.

    Мощные концентраторы портов с Ethernet, HDMI

    Продвинутые концетраторы USB3.0/HDMI/RJ45/SD/VGA портов превращает смартфон или планшет в полноценный компьютер. Небольшое устройство с набором портов и возможностью подключения USB накопителя, мышки, клавиатуры, внешнего монитора или телевизора расширяет возможности вашего смартфона. Подробнее можно посмотреть в статье «Мобильный офис в кармане».

    Универсальные концентраторы и USB-C хабы

    Одна из разновидностей док-станций, которые были представлены выше — это мобильные адаптеры с интерфейсом USB Type-C для смартфонов и планшетов. Это не просто адаптеры для зарядки или вывода хвука 3.5мм, но и полноценные расширители портов с набором HDMI/RJ45/USB3.0 выходов. Подробный обзор похожего адаптера можно посмотреть по ссылке.

    Настольные док-станции и расширители портов USB-C/USB3.0

    Мобильные адаптеры хороши своей компактностью. А в случае, когда нужно максимально «раскачать» компьютер или ноутбук и вывести максимальное количество портов, аудио- и видео- каналов, то принято использовать мощные настольные док-станции. Аккуратные модули подключаются по USB 3.1 и USB-C, позволяют выводить цифровой видеопоток, имеют в своем составе кардридеры SD/MicroSD карт, умеют заряжать гаджеты и многое-многое другое. А самое главное — они значительно экономят место на рабочем столе.

    Док-станции для ноутбуков и планшетов

    В продолжение темы мобильных док-станций — еще три неплохих модели от Cabletime, Baseus и Ugreen: самые популярные модели с Алиэкспресс. Такую удобно положить в карман, в рюкзак или в автомобиль. Весьма выручает при необходимости быстро скопировать файлы с телефона на планшет или другой смартфон, отправить почту, загрузив приложение с флешки, просмотреть фотографии с фотоаппарата и так далее. Продвинутые модели смартфонов умеют выводить видеоизображение через подобные адаптеры, например, смартфоны Samsung Galaxy S-серии и Note-серии.

    Несколько слов про настольные адаптеры. Фактически, это комплект для подключения периферии — тут есть встроенный преобразователь видеосигнала (поддерживаются не только HDMI-выходы, но и VGA/DVI), набор USB3.0 и USB-C портов, встроенный ЦАП для вывода звука на колонки и наушники, сетевые интерфейсы LAN/Ethernet.

    Подобную док-станцию можно подключить к офисному компьютеру просто одним проводом USB, и не потребуется его раборка и модернизация. Просто одна удобная док-станция, которая значительно увеличивает функционал компьютера/планшета/ноутбука/неттопа.

    Источник

    Док-станции для ноутбуков с USB-C до 5000 рублей: хиты продаж

    Док-станции для ноутбуков с USB-C до 5000 рублей: хиты продаж

    К сожалению, большинство ноутбуков не могут похвастаться разнообразием разъемов. А некоторые производители и вовсе оставляют только пару USB-C в угоду компактности. Поэтому док-станции стали востребованным товаром — они предоставляют пользователю необходимый набор интерфейсов, которые пригодятся для решения разных задач.

    Наиболее интересны станции, которые подключаются к лэптопу через USB-C — у этого интерфейса большая пропускная способность, через него можно работать с аудио- и видеоустройствами и даже зарядить ноутбук.

    Xiaomi HAGiBiS Type-C DC-7

    Xiaomi HAGiBiS Type-C DC-7 предназначена для MacBook Pro/Air и, несмотря на демократичную цену (от 2800 рублей), существенно расширяет его возможности. У док-станции целых 7 портов, в числе которых два сквозных USB-C. Один из них поддерживает аппаратный интерфейс Thunderbolt 3, который способен пропускать до 40 Гбит/с и до 100 Вт мощности. Через него вы сможете не только передавать большие объемы данных, но и быстро заряжать свой MacBook.

    Читайте также:  Яндекс маркет зарядные устройства для автомобилей

    Док-станция Xiaomi HAGiBiS Type-C DC-7 предназначена для MacBook Pro/Air

    Для подключения флешек, камер и мобильных устройств здесь есть два слота USB 3.1. А HDMI-порт позволяет передать на подключенный монитор или телевизор изображение в 4К с частотой до 30 Гц.

    Помимо этого аксессуар оснащен кардридером для карт памяти SD и microSD, чтобы можно было быстро перекинуть видео или фото на ноутбук: это наверняка оценят фотографы и дизайнеры.

    ASUS Mini-Dock

    Эта док-станция доступна в двух цветах (черном и белом) и подходит для всех моделей ноутбуков, у которых есть порт USB Type-C. В небольшом корпусе размером примерно 6х5 см расположено 3 порта. Это USB Type-C, USB 3.0 и HDMI-выход, благодаря которому на внешний дисплей можно транслировать картинку в разрешении до 4К.

    Компактная док-станция Asus Mini-Dock с тремя портами

    А вот слота для карт-памяти производитель не предусмотрел, зато сумел сохранить компактность устройства. Стоит модель немного, но дороже вариантов менее известных брендов – около 4500 рублей.

    Canyon Multiport Docking Station 5 in 1

    Это универсальная док-станция с пятью портами и поддержкой сертификата зарядки Power Delivery. Для подключения к ноутбуку здесь используется встроенный кабель, а не просто штекер на корпусе.

    От предыдущих моделей Canyon Multiport Docking Station отличается наличием Ethernet-порта со скоростью передачи данных до 100 Мбит/сек. То есть ноутбук к интернету можно подключить при помощи кабеля, если в вашем устройстве нет этого разъема, а беспроводной канал перегружен, нестабилен или просто требуется максимальная скорость передачи данных.

    У док-станции Canyon Multiport Docking Station есть Ethernet-порт для проводного подключения к интернету

    Разъем USB Type-C здесь можно использовать не только для обмена файлами, но и для зарядки ноутбука (он способен передать до 60 Вт мощности). Также у гаджета имеется два порта USB 3.0 для подключения периферийных устройств – один на фронтальной, второй на задней панели. Есть и HDMI для передачи изображения на большой экран с разрешением до 4К и частотой 30 Гц. Стоимость устройства демократичная — 3500 рублей.

    KS-is KS-450

    Эта модель подойдет тем, кому постоянно требуется подключать много периферийных устройств — количество портов здесь порадует любого владельца ультрабука с USB-C.

    У док-станции KS-is KS-450 есть даже VGA- и 3,5 мм разъемы

    Следующие разъемы есть в док-станции:

    ● 2 порта USB 3.0 со скоростью передачи данных до 5 Гбит/с;

    ● 2 разъема USB 2.0;

    ● порт USB Type-C, поддерживающий сертификат Power Delivery с максимальной мощностью 100 Вт и аппаратный интерфейс Thunderbolt 3;

    ● гигабитный Ethernet для быстрого кабельного подключения к интернету;

    ● HDMI-разъем версии 1.4 (до 4K при 30 Гц);

    ● VGA — он может пригодиться, например, для подключения проектора;

    ● кардридер для SD и microSD карт;

    ● 3,5-мм аудиоразъем, впавший в немилость с легкой руки производителей смартфонов — он придется по душе всем любителям проводных наушников, а также желающим подключить колонки.

    Купить такой многофункциональный аксессуар можно от 3900 рублей – сочетание цены и качества, на наш взгляд, отличное.

    HP Envy USB-C Hub

    Фирменная док-станция от HP не может похвастаться таким количеством слотов, как предыдущий участник обзора. В HP решили обойтись пятью разъемами:

    ● два порта USB 3.0;

    ● незаменимый USB Type-C, который можно использовать для зарядки ноутбука с мощностью до 90 Вт;

    ● HDMI для передачи картинки на внешний экран с разрешением до 4К.

    Фирменная док-станция HP Envy USB-C Hub с алюминиевым корпусом получила 5 разъемов

    Док-станция очень компактная (17×4,8х1,3 см, 38г), отличается алюминиевой отделкой и прорезиненным основанием — это не дает концентратору скользить по столу. Цена устройства начинается от 4900 рублей.

    Qumo Dock 1 CH Type-C

    Еще одна недорогая док-станция за 3700 рублей с возможностью подключения Ethernet-кабеля (10/100/1000 Мбит/с) на тот случай, если в ноутбук соответствующего разъема «не завезли».

    Qumo Dock 1 CH Type-C – станция с гигабитным Ethernet-портом

    Для подключения периферийных устройств выделено два порта USB 3.0, которые обеспечивают скорость передачи данных до 5 Гбит/с. Также у аксессуара есть порт HDMI с поддержкой передачи видео в разрешении Full HD (60Гц) и 4K (30 Гц).

    Lenovo USB-C Travel Hub

    Компактная док-станция от Lenovo (6,8х6,3х1,8 см) позиционируется производителем как гаджет для путешествий. Отдельный акцент компания делает на рабочей температуре устройства в диапазоне –5 до +40 °C. Хотя она мало отличается от аналогичного показателя для смартфонов и других устройств.

    Lenovo USB-C Travel Hub – компактное устройство для поездок

    Инженеры смогли уместить в небольшом корпусе порт USB 3.0 для подключения периферии, USB Type-C, а также HDMI- и VGA- выходы, при помощи которых можно вывести изображение на большой экран.

    Satechi Aluminum Type-C Mobile Pro Hub

    Небольшая док-станция с 4-мя портами, которая напрямую вставляется в USB-разъем вашего устройства, то есть без провода. Satechi Aluminum Type-C Mobile Pro Hub совместима в том числе с iPad Pro 11″ первого и второго поколения, iPad Pro 12,9″ третьего и четвертого поколения, а также с последним iPad Air.

    Satechi Aluminum Type-C Mobile Pro Hub — компактная станция, совместимая с Apple iPad

    USB Type-C поддерживает сертификат Power Delivery 3.0 — док-станцию можно использовать для зарядки мобильного устройства. При этом ничто не помешает одновременно прослушивать музыку через наушники (для этого у станции есть mini-jack 3,5 mm) и заливать файлы на флешку, подключенную к порту USB 3.0.

    При помощи порта HDMI (4K, 30 Гц) также можно подключить ноутбук к телевизору или монитору.

    Digma HUB-2U3.0СAU-UC-G

    Это одна из самых доступных док-станций на рынке: несмотря на качественное исполнение и металлический корпус ее цена составляет около 1100 рублей. В распоряжении пользователя будет 5 портов:

    ● 2 х USB 3.0 — для подключения периферийных устройств,

    ● 2 отдельных порта mini-jack для наушников и микрофона.

    Кстати, разъем для подключения микрофона в отдельном виде крайне редко можно увидеть в док-станциях, хотя он пригодится некоторым пользователям, например, для озвучки видеороликов.

    У док-станции Digma есть даже разъем для микрофона

    Также здесь имеется коннектор 3,5 мм для внешнего блока питания: если к концентратору подсоединено устройство, требующее много энергии (жесткий диск и т.п.), то он будет особенно полезен. А вот желающим соединить ноутбук с телевизором придется выбирать среди других моделей — HDMI здесь нет.

    Источник

    Как защитить USB-порты ноутбука от пыли, замыкания и скачков напряжения

    Favorite В закладки

    Как защитить USB-порты ноутбука от пыли, замыкания и скачков напряжения

    Очень часто нам задают вопрос: безопасно ли использовать то или иное оборудование, подключая его к USB любимого ноутбука.

    Сторонние зарядные и разнообразные периферийные устройства, внешние потребители энергии — все это может в одночастье вывести из строя разъем, а то и всю материнскую плату любимого компьютера.

    Впрочем, у других устройств ещё больше проблем: выход смартфона, зарядного кейса или самих наушников ещё больше подвержены поломкам.

    Как это все защищать? Попробуем разобраться.

    Как устроен USB

    Внешняя часть USB-порта любого стандарта знакома каждому из нас: внутри видна тонкая планка-разделитель – у USB-A с контактами, у USB-C без них.

    Разделитель отлично собирает пыль и легко ломается. Нет, это не баг, это фича, дополнительная защита от попытки вставить периферию с неисправными выходами.

    Сбор пыли и грязи таковой не является. Более того: поскольку шина USB является дискретной и передаваемые данные выглядят со схемотехнической точки зрения как незначительно изменяющийся по амплитуде постоянный ток, грязный USB может уходить в защиту, отключаясь.

    Грязь меняет параметры сигнала и заставляет материнскую плату отключать один или все USB. Чаще всего этим грешат компьютеры Apple, считающие любые отклонения токов неисправностью.


    Бытовые USB и сломать легко, и “закоротить”

    Тем не менее, такая защита реализована далеко не всегда и не от всего. Теоретически, стандарты USB предполагает определенные требования к схемотехнической защите, в том числе от помех, повышенного напряжения или короткого замыкания.

    Однако многие производители материнских плат не стесняются выводить контакты USB напрямую к микросхеме, реализующей системную логику (северный мост, процессор на ряде платформ и тому подобное).

    В лучшем случае защита ограничивается простейшими плавкими предохранителями для ряда выводов, и той обычно только для питания.

    Читайте также:  Электроприборы из США Алгоритм решения проблемы 110 220 вольт


    Порт должен содержать защиту. Но не все соблюдают требования

    Хорошие бренды используют самовосстанавливающиеся предохранители, которые позволяют использовать порт спустя 10-30 минут. Но их может не быть, или Плохие — не восстанавливающиеся, после срабатывания которых необходим ремонт в мастерской.

    Если по каким-то причинам внешнее устройство подаст повышенное питание по шине данных или будет перепутана полярность питания — практически у любого компьютера будут большие проблемы.

    Даже «защита от грязи» срабатывает чаще при пониженном уровне сигнала на USB. При повышенном, даже при подключении относительно маломощных устройств вроде плат отладки Arduino, предохранители стандартных типов не успевают сработать.


    Защита продаётся отдельно, и не встроена в контроллер USB. Производители экономят

    Особенно опасно это для полностью симметричных разъемов типа USB-A. Версия Type C является полностью симметричной, но реализован так, чтобы перепут напряжения был маловероятен.

    Кроме того, этот стандарт требует от производителей конечных устройств для потребителя реализацию дополнительных алгоритмов защиты и фильтрации сигнала, которые снижают вероятность выхода разъема из строя.

    Но это работает только для тех USB-C, которые полноценно реализуют стандарт USB 3.0/3.1 и выше. Как опознать? Если разъем одновременно умеет выводить видеосигнал, может использоваться для зарядки гаджетов и самого устройства и при этом обмениваться данными на высокой скорости — этот разъем подходит.


    Все дистанцированно, если за USB-C прячется USB 3.0 или Thunderbolt. Но предохранителей может не быть, а провода очень близко

    Опять же, разъемы с аппаратной поддержкой видео- и аудиовывода имеют специализированную защиту от шумов.

    Она не позволит кратковременным скачкам напряжения и коротким замыканиям периферии (подключенные в сеть 220В внешние устройства — отдельная тема, от них защита не сработает) вывести из строя весь компьютер. Но порт может сгореть.

    Если сигнал неустойчивый или с помехами — никакой защиты нет. Но что в этом случае, что в случае идеальных разработчиков, которые создали сферический ноутбук в вакууме с соблюдением всех стандартов, стоит озаботиться защитой самостоятельно.

    Или хотя бы попытаться.

    Защитить от пыли и грязи проще простого


    Есть и высокотоковые магнитные провода

    От грязи и пыли для всех типов разъемов, представленных в компьютерах, можно найти простую и эффективную защиту.

    Резиновые заглушки для USB, слотов картридеров и даже пропиетарных разъемов продаются как в оффлайн-магазинах, так и на AliExpress. Если постараться — можно найти готовый набор именно для своего ноутбука.

    Важно: материал, из которого изготовлены заглушки, должен быть антистатическим. Иначе есть шанс сжечь порт статическим разрядом.

    Как найти именно такие? Ориентируясь на отзывы покупателей и высокий рейтинг продавца. Второй способ проще: заглушки должны быть силиконовые, мягкие, легко гнущиеся.

    Силикон — отличный изолятор, который плохо накапливает статическое электричество. Поэтому такую защиту применять надежнее всего.

    Механические повреждения можно исключить


    Простой хаб – лучше, чем ничего. Если не подключать к нему аналоговые приборы

    Сломанный разъем зарядки занимает третье место в рейтинге самых частых неисправностей, с которыми люди обращаются в сервис.

    Для microUSB, USB-C и ряда других слотов можно использовать «магнитные кабели» с отделяемой частью, остающейся в разъеме. Это потребует полностью отказаться от стандартных проводов.

    При покупке необходимо обращать внимание на пропускную способность кабеля и его функции: некоторые умеют только заряжать устройства, некоторые работают как обычные, цельные.

    Универсальные провода покупать нельзя: для унификации магнитного разъема из них вырезают возможность передачи данных. В комплекте должен быть один разъем и указана возможность передачи данных.

    Более доступным вариантом станут магнитные переходники для обычных разъемов: порт в ноутбуке с ними всегда защищен, а провода лишние покупать не нужно.

    Собственная защита USB от скачков напряжения или тока


    Такой кабель – не бро. Куда нам больше 65 Вт?

    К сожалению, единственный выход реализовать хоть какую-то развязку — использовать USB-хаб. Лучше всего, если он будет иметь собственное внешнее питание.

    Дело в том, что разветвление USB-интерфейса невозможно реализовать, просто разветвив провода — для этого требуется дополнительная аппаратная схема.

    В случае подачи повышенного тока именно она сгорит, сохранив «жизнь» встроенным в плату портам.

    В случае с разъемами USB-C, оснащенных поддержкой стандарта Power Delivery с соответствующей возможностью зарядки все чуть сложнее: теоретически, разъем должен согласовывать небольшими шагами передачу электропитания по отдельным линиям, исключая возможность перенапряжения.

    Но это позволяет производителям отказываться от дополнительной защиты, которая бы сработала в экстренной ситуации.

    Внешняя защита USB от скачков напряжения или тока

    Тут может сработать неожиданная защита в виде правильно подобранного кабеля питания: оригинального, либо наоборот, из проверенной пользователями линейки с максимально пропускаемым током до 3А.

    В таком случае при кратковременном скачке по току есть небольшой шанс, что при отсутствии другой защиты кабель сработает предохранителем (кстати, более-менее приличные бренды сознательно ограничивают пропускную способность проводов).

    Вариант не лучший, но достаточно надёжный. А вот дорогостоящие 100-ваттные провода без необходимости лучше не покупать — они отлично проводят высокие токи, губительные для компьютеров.

    Впрочем, это не лучший вариант защиты. Другое дело — использование внешних хабов перед USB. Хаб сгорит — порт останется целым. Но непроверенные гаджеты так лучше не использовать.

    Для них стоит использовать концентратор или док-станцию с внешним питанием: даже если проектировщик не выполнил гальваническую развязку элементов, цепи питания в них гарантированно изолированы.

    Аналогично и в других достаточно продвинутых устройствах, например:

    • внешние видеокарты и модули с видеовыходом,
    • концентраторы с выключателями.

    Спасаем USB от короткого замыкания

    От короткого замыкания между контактами стоит использовать гальваническую развязку в виде внешнего прибора.

    Чаще всего они выпускаются в виде миниатюрного подобия флешки и довольно часто используются аудиофилами для изоляции USB от наводок по питанию при подключении высококлассных аудиосистем.

    Найти такую можно на AliExpress, но все существующие варианты базируются на старой схемотехнике, поэтому обеспечивают скорость обмена данными не более 10 Мбит/с.

    Более быстрые устройства имеют крайне специфическое применение и продаются напрямую от крупных разработчиков. За совершенно другие деньги.

    Впрочем, этой скорости хватит, чтобы распознать во флешке пресловутый USB-Killer или определить неисправное оборудование.

    Неочевидная защита: «пилоты» и блоки питания

    Многие проблемы USB можно предотвратить, если избавиться от некачественных источников питания, используя при этом оснащенные соответствующей защитой розетки 220В.

    При питании от сети не слишком хорошо спроектированные материнские платы (MacBook в зоне риска) подают питание на USB-порты напрямую от разъема блока питания.

    Скачок напряжения вряд ли убьет защищенный предохранительными цепями процессор или другие важные микросхемы. А USB с включенными в него приборами — запросто.

    Достаточно использовать любой удлинитель с кнопкой (в них всегда есть предохранитель), чтобы избежать этого. А надежный блок питания станет вторым эшелоном защиты как самого разъема, так и гаджета в целом.

    Факт: использовать питание от батареи при подключении незнакомых периферийных устройств надежнее, поскольку при коротком замыкании токи будут ниже.

    Кроме того, большая часть гаджетов (включая ноутбуки) имеет независимую схему питания от батареи, в которую USB-порты включаются иными линиями.

    При подаче высокого напряжения или неправильной полярности на контактах порта это позволит спасти материнскую плату даже в том случае, когда сам USB выйдет из строя.

    Все нужно проверять самому

    С зарядными устройствами и проводами чуть сложнее. Без дополнительных устройств придётся либо использовать качественное оборудование (что не исключает его сбоев), либо проверять все самостоятельно.

    Для этого пригодится некое тестовое устройство (лучше — старый смартфон с подтвержденным в обзорах портом стандарта USB 3.0/3.1) или электронная нагрузка и USB-тестер.

    Проверки стоит проводить не только после покупки — внешние повреждения должны стать поводом прогнать тест ещё раз.

    Что в итоге?

    Итак, подведём итоги. Чтобы гарантированно защитить USB от любых внешних воздействий, придётся приобрести приличный парк устройств:

    • набор заглушек — для защиты редко используемых портов;
    • набор проводов или переходников с примагничивающимися разъемами — для зарядки и частых подключений;
    • настольную док-станцию — для подключения новых или китайских гаджетов;
    • гальваническую развязку в виде флешки — для чужих устройств с неизвестными свойствами;
    • компактный USB-хаб — для подключения своих устройств «на ходу».

    Такой набор гарантированно позволит сохранить ноутбук, смартфон, планшет и любое другое оборудование в рабочем состоянии.

    Впрочем, для «обычных смертных» хватит заглушек и хаба. Если использовать проверенные фирменные зарядки, провода и периферийные устройства, конечно.

    Favorite В закладки

    Источник