USB 3+, USB4 и разъём USB-C
 

Посмотрел несколько роликов о USB-зарядках, USB4 и переходе на разъём USB-C. Остались вопросы...

1. Что будет, если кто-нибудь воткнёт кабель одним концом в один блок питания, а другим в другой? Или в два соседних разъёма на компьютере или блоке питания?

2. Возможно ли использовать быстрые зарядные устройства для мощных непосредственных потребителей, у которых нет аккумуляторов? Например, сделать ЖД макет с питанием от USB.

[U]Ответ на первый вопрос:[/U]

Одно устройство всегда является хостом, т.е. главным, кто будет распоряжаться подключением. Другое устройство подчинённое хосту. Две зарядки выдают стандартные 5 вольт. И только если устройства договорятся друг с другом, то напряжение и ток могут поменяться. В случае подключения двух блоков питания могут быть две ситуации - в первом случае ничего не произойдёт, т.к. образно вы подключили два плюса и два минус в один общий соответственно. Т.к. нагрузки нет, то и току деваться некуда. Если на выходе USB стоит диодный мост, или другая защита от обратного тока, то ничего не случится. В случае, если такой защиты нет, то наступает второй случай - постоянный ток 5 вольт от второго устройства начнут питать схему первого устройства, потенциально выводя её из строя.
По сути, вы подсоединяете два независимых источника питания. Похожая ситуация есть в солнечной энергетике. Для безопасного подключения нескольких источников питания, они обязательно должны подключаться через диод, чтобы напряжение одного источника не пошло на другой. В случае с солнечными панелями это даже может привести к пожару, если не ставить диоды (панель может быть также и потребителем энергии).


[U]Ответ на второй вопрос (вытекает из первого):[/U]

Быстрые зарядки вы можете использовать, однако вы не получите с них всей мощности. Стандарт USB даёт стандартное напряжение 5 вольт и стандартный ток (сейчас не помню какой, вроде 500 мА).
Когда вы подключаете телефон к зарядке, то телефон по дата-кабелям договаривается с зарядкой о будущем токе и напряжении зарядки. Чтобы передать больше мощности вашему телефону, вы должны либо увеличить ток, либо увеличить напряжение, т.к. результирующая мощность по формуле: P=I*U. I-сила ток, U-напряжение, P-мощность. Сечение жил кабеля ограничивает ток, который может протекать по нему. Если подать большой ток, то кабель начнёт греться, пока не сгорит. Поэтому эта зарядка не может увеличивать ток до бесконечности. Есть технические пределы. Однако можно увеличить напряжение, сохранив тот же ток. Однако чтобы не спалить ваш телефон, зарядка сначала должна убедиться, что ваш телефон может получить, например 12 вольт вместо 5, и ток 3 ампера вместо 500мА. Эти характеристики также зависят от типа зарядного кабеля и его длины. И только когда эти два устройства договорятся о максимально допустимом токе и напряжении - зарядка подаст его. В случае, если протоколы связи не совпадают, либо вы просто подключились к плюсу и минусу, не общаясь по дата-кабелям с зарядкой, вы не получите от неё всю мощность.

По поводу ЖД макета по USB. Вы можете делать питание секциями, чтобы не перегружать свою сеть. Если вы используете светодиоды (а их ток чаще всего около 20 мА), то чтобы дойти хотя бы до 500 мА вы можете подключить достаточно много светодиодов (25 штук). Разделите схему так, чтобы общий ток цепи не превышал максимально допустимый. А лучше даже с запасом, т.к. существует разброс параметров. В крайнем случае, вы можете подключать несколько блоков в общую схему, используя диоды. Но у этого есть минус - напряжение после диода немного проседает. Кроме того, диод должен быть достаточный, чтобы выдерживать проходящий ток 500 мА или больше. Если у вас может меняться напряжение линии, то вам нужен стабилизатор напряжения, чтобы не зависеть от возможных скачков. При 12 вольтах, если они вдруг будут включены хотя бы при неисправности блока, ваши диоды сгорят. Вам проще купить нормальный блок питания, например, на 12 вольт и выдаваемым током, например, 5 ампер. И дальше через стабилизатор снизить напряжение до необходимого диодам или другой нагрузке. Этот вариант хорош тем, что вы можете создать несколько параллельных линий от одного источника с разными напряжениями из каждого стабилизатора.
Если интересует что такое стабилизатор, то по-гуглите схему: LM2596HVS. Он конвертирует любое входное напряжение постоянного тока в то, которое вы отрегулировали(только смотрите на лимиты напряжений, с которыми схема может работать и не сгореть). Например, вы подали на вход 24 вольта, а на выходе у вас 3 вольта. Эта плата это может сделать.

Забыл добавить - подключение двух независимых источников питания в одну нагрузку не рекомендуется даже при использовании диодов. Связано с тем, что один из источников в силу разброса напряжения и сопротивления кабелей будет нагружен больше другого, вплоть до того, что почти вся нагрузка может пойти только на один из источников, если разница напряжений довольно высока. Кроме того, в случае поломки одного блока - вы тут же получаете сгорающий второй. Это просто небезопасно. Такая схема может быть полезна лишь в тех случаях, где необходимо попеременно включать и отключать какие-то источники питания от нагрузки (например для обслуживания или зарядки), сохраняя при этом остальную схему в работе от остальных источников.

[QUOTE=Ace Hard;609555]...Например, сделать ЖД макет с питанием от USB.[/QUOTE]
А там хватит 5 вольт? Или БП больше выдает?

[YOUTUBE="Почему БЫСТРАЯ ЗАРЯДКА быстро заряжает?"]R2eKfohjRas[/YOUTUBE]
[YOUTUBE="Ugreen GaN 140W зарядное устройство CD289 обзор, тесты, замеры"]2gtHP7zyErc[/YOUTUBE]

Цитата с YouTube (ответ на первый вопрос):

[QUOTE=Vlik_tech]USB C по умолчанию вообще не под напряжением. Оно подаётся только после синхронизации хоста и устройства, которому надо питание.[/QUOTE]

Это так?

Если вы подключите флешку, то без питания вы не сможете связаться с нею. Микросхема флешки не имеет питания, и общается она с хостом именно от его напряжения. Пусть вас не путают габариты разъёмов. Они все обратно совместимы с USB 1.0

Случайно нашёл на ютубе [URL="https://youtu.be/R2eKfohjRas?si=mrM4xM8MMq-tCrf-"]видео про стандарты зарядки[/URL]. Тут есть информация, которая может оказаться полезной для вас. Однако я до сих пор уверен, что вам лучше использовать отдельный мощный блок, и дальше делать отдельную схему через стабилизаторы, т.к. это будет универсально и более безопасно.

Для простого питания устройств и зарядки телефонов мне хочется что-то вроде этого с разъёмом USB-C и возможностью включать и выключать фукцию быстрой зарядки.
[url]https://www.chipdip.ru/product/tinycharger-microusb[/url]

Когда в продаже начнут появляться устройства и кабели USB4?

[url]https://www.ixbt.com/live/supply/dlya-chego-zhe-nuzhen-vneshniy-usb-trigger-primenenie.html[/url]

[url]https://dzen.ru/video/watch/60bf6347f93afe66e258dafc[/url]

Можно ли таким же образом подключать ЖД модели?

Технически можно всё что угодно.
В некоторых случаях, даже "быстрая зарядка" не нужна. Видел на какой-то из выставок совсем миниатюрные ЖД-модели (причём, ходовые) - локомотивы и вагоны размером с колпачок от ручки. Приводятся в движение крошечными сервоприводами. Потребление у них копеечное. Питание от самого обычного USB-зарядника, по аналогии со всякими там USB-гирляндами, светильниками-вентиляторами и прочим мусором.

Можно запитать модели посерьёзней по схеме из комментария выше. Но... у современных зарядников официальный гарантийный срок - полгода (китайщина, как правило, сдыхает чутка пережив гарантию), срок службы - от года до трёх лет. Если всё время мурыжить, часто и подолгу (а в норме телефоны заряжаются часа за полтора, и происходит это раз в два-три дня, а то и реже) эксплуатируя в режиме FPD, - срок этот сократится, и придётся их менять часто.
А теперь смотрим на стоимость зарядников (только не ноунэйм-Китай, ибо возгорание обойдётся сильно дороже). Вот буквально вчера покупал на 25Вт - 1600 вечнодеревянных по скидке. На 15Вт чуть дешевле было, - где-то 1200 - 1500, на 35Вт сейчас глянул - около 4 т.р., на 45Вт - уже 7,5 - 8 т.р.
Не проще ли не заниматься ерундой, а купить обычный блок питания (можно даже универсальный) рублей за 300? И проживёт от под нагрузками гораздо дольше. Обычный трансформатор с выпрямителем, никакой лишней электроники, - сдыхать там нечему.

[size="1"][color="Silver"]Добавлено через 14 минут[/color][/size]
[QUOTE=Ace Hard;609564]Цитата с YouTube: "USB C по умолчанию вообще не под напряжением"
Это так?[/QUOTE]
Это не совсем так. Всегда должна быть "дежурка" для инициализации контроллера подключаемого девайса. А дальше как устройства между собой "договорятся".

[size="1"][color="Silver"]Добавлено через 3 минуты[/color][/size]
[QUOTE=КЕ;609559]А там хватит 5 вольт? Или БП больше выдает?[/QUOTE]
В режиме Fast Power Delivery - 9 и больше.
Да и важны ток с мощностью, а не напряжение.

[YOUTUBE="Зарядная станция на 8 портов зарядное устройство для телефона с быстрой зарядкой Quick Charge 3.0"]45aw6uRCgts[/YOUTUBE]

Я советую не экспериментировать с зарядками, которые изначально не предназначены для вашего хобби, а взять нормальный блок питания с нужным напряжением и нужной мощностью. Использование зарядки на максимуме её возможностей довольно быстро выведет его из строя. Кроме того, нет никаких гарантий, что у вас не будет ошибок или коротких замыканий в вашей системе. Не делайте колхоз.

Возьмите нормальный блок питания с нормальной мощностью и нормальным напряжением (например 12 вольт). Он не только не будет греться как ненормальный, но и дольше прослужит. Ещё не забывайте такой момент, что если вы в будущем захотите что-то поменять в вашем макете, то вам придётся менять блок питания и всю схему. Простая зарядка станет ненужной и придётся её выкинуть. А с мощным блоком питания можно не заботиться о том, чтобы добавить дополнительный светофор или какой-то другой потребитель.

Крайне рекомендую! Для получения необходимого напряжения вы можете воспользоваться платой, которую я упоминал выше - LM2596HVS. Схема подключения проще некуда. С одной стороны плюс и минус ЛЮБОГО напряжения от 4 до 30 вольт постоянного тока, а с другой стороны плюс и минус вашей схемы, где должно быть нужное вам напряжение. На плате есть резистор, который настраивается простой отвёрткой. Когда вы его крутите - вы меняете выходное напряжение. На входе у вас может меняться напряжение, а на выходе всегда будет то напряжение, которое вы установили резистором. Это очень удобно и довольно надёжно. Позволяет подключить любой блок питания с любым напряжением (в указанном диапазоне разумеется), а на выходе вы всегда будете иметь то, что вам надо. В случае, если бок станет выдавать большее напряжение (например при поломке), чем надо, то эта плата всё равно его не даст на схему. Это избавит вас от многих проблем в будущем. Такая плата безопасно пропускает через себя до 2х ампер тока. Хотя я бы больше 1 ампера не посылал. Должен быть запас, да и нагрев даст о себе знать. Но их можно параллельно установить несколько штук. Каждая плата на свою группу потребителей. Эти платы очень дешёвые, и поэтому на них точно не стоит экономить.

Можно брать и LM2596, но я брал LM2596HVS. Отличие в том, что у HVS чуть выше допустимый порог входного напряжения (на входе оно может быть выше, чем в случае без HVS). Я установил на своём велосипеде динамку (генератор), который вырабатывает переменный ток. Дальше я его через диодный мост выпрямлял в постоянный, и ставил конденсатор, чтобы уменьшить пульсации. Напряжение на входе выходит от 0 до 40 вольт без нагрузки, в зависимости от того насколько быстро я еду на велосипеде. Поэтому я поставил эту плату, чтобы независимо от входного напряжения у меня на схему подавались 3 вольта. И этими тремя вольтами я уже пользуюсь. Когда напряжение недостаточное, то с помощью реле я переключаюсь на батарейки. В итоге у меня светятся диоды постоянно. Пока стою - от батареек, когда еду - от динамки. Хотел бы ещё сделать зарядку, но к сожалению уже не хватает мощности динамки. Всё-таки там не полноценный генератор, а только такой, чтобы горел фонарик.

Или питальник от 12-вольтовых галогенок (или светодиодных лент), только желательно через предохранители на стороне 12В, а то мощность там сравнительно большая. Чтоб ничего не сжечь!

[B][APK-LVDZ]Я установил на своём велосипеде динамку (генератор), который вырабатывает переменный ток. Дальше я его через диодный мост выпрямлял в постоянный, и ставил конденсатор, чтобы уменьшить пульсации. Напряжение на входе выходит от 0 до 40 вольт без нагрузки, в зависимости от того насколько быстро я еду на велосипеде. Поэтому я поставил эту плату, чтобы независимо от входного напряжения у меня на схему подавались 3 вольта. И этими тремя вольтами я уже пользуюсь. Когда напряжение недостаточное, то с помощью реле я переключаюсь на батарейки. В итоге у меня светятся диоды постоянно. Пока стою - от батареек, когда еду - от динамки. Хотел бы ещё сделать зарядку, но к сожалению уже не хватает мощности динамки. Всё-таки там не полноценный генератор, а только такой, чтобы горел фонарик.[][/B]

Продавались одно время бесконтактные бесщёточные генераторы для мото/вело. Ротор был выполнен по аналогии с тормозным диском, статор крепился на вилке/перьях.
За счёт отсутствия механического контакта с колесом, как на обычной динаме, легче ход, и погода не влияет (грязь и влага на резине) на результат.
Для подзарядки аккумулятора в фонаре вполне хватает.
В продаже таких сейчас не вижу, но можно изготовить самостоятельно.