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usb2.0和3.0

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2024年5月16日发(作者:潘心)

USB是Universal Serial BUS(通用串行总线)的缩写。1996年底由英特尔、康柏、

IBM、Microsoft等多家公司联合推出了USB1.0接口规范。时至今日已经过去13个年头。

在电脑普及的今天,USB设备在我们的日常生活中随处可见,是应用最广泛的接口规范之

一。USB接口规范在发展的过程中也经历了几次升级和改进,从最初的USB1.0升级到了

USB1.1,再到目前主流的USB2.0规范,一直到刚刚问世不久的USB3.0。

接下来主要了解下USB2.0和USB3.0的针脚定义及规格。

USB2.0接口

USB2.0针脚定义:其中针脚1和针脚4负责供电,理论上提供能提供500mA的电

流;针脚2和针脚3负责数据传输,USB2.0理想传输速率是480Mb/s(60m/s)。

以上就是我们常见常用的几种USB2.0接口规格,而在后面的测试中笔者主要用到“类

型A”和“Mini-B”2种接口设备。

USB3.0接口

USB 3.0采用了9针脚设计,为了向下兼容USB2.0,其中四个针脚和USB 2.0的形

状、针脚定义均完全相同(图中有误,信号线D+与D-颠倒了)。另外5根是专门为USB 3.0

的传输加速,称之为:Super Speed。

未来市场将会推出的几种USB3.0接口规格。

USB3.0是最新推出的接口规范,目前支持USB3.0的设备寥寥无几,对于普通用户朋

友们而言现在还用不上。为了更贴近目前用户的使用情况,本文只针对USB2.0设备进行

供电测试。

测试原理及方法

根据USB2.0的针脚定义,我们可以使用一条USB2.0延长线连接到一个无外接供电

的USB Hub,所有USB设备均连接到这个Hub上,截断延长线中的V+导线并在其中串

入45mOhm的无感电阻,用万用表测量电阻两端的压降,由欧姆定律I=U/R即可得出

USB供电线路上的电流值。

笔者把USB延长线中的导线V+截断,串入分流电阻。

USB延长线改造中采用的分流电阻的规格是:5A -75mV,我们可以从中得出单个分

流电阻的阻值是15mOhm。如果只单单串联一个分流电阻的话,会因为电阻阻值太小,

测出的电压值几乎不在万用表的读数范围内,无法准确的测量,所以笔者串联了3个同样

的分流电阻,阻值是45mOhm。

最后将万用表的表笔分别连接到串联电阻的两端,USB延长线改造初步完成。由于3

个分流电阻器串联在USB延长线V+导线中,导线与接线柱之间的接触和电阻之间连接所

用的导线都会存在一定的电阻值。我们并不知道这段分流电阻(从红表笔那个线柱到黑色

柱之间)到底有多大的电阻值,所以为了确保获得准确的数据,接下来我们必须进行校准

工作。

测试平台

测试平台列表

测试平台

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测试平台

测试平台列表

测试平台

USB2.0设备介绍

为了更贴近目前用户朋友们的使用情况,笔者收罗了市面上各种比较最常用的USB2.0

设备,在一片技嘉P55A-UD4主板上进行对比测试。其中包括鼠标,键盘,移动硬盘存储

设备等等,一共12款。

所有参加本次测试的USB2.0设备。

USB设备列表

接下来对所有设备进行一一上机测试,部分设备需要分别在2种情况下测试。例如测

试硬盘在待机下的电流和在拷贝负载,两种不同情况下的供电表现;而USB网卡要测试高

速下载时的电流,并记录和整理测试数据。

移动硬盘测试解析

三星250G移动硬盘(5V 800mA)在待机时的电流是343mA,而负载下最高能达到

632mA,两者状态下相差300mA左右的电流。目前机械硬盘一般容量较大,加上技术的

因素,所以功耗都较高,即使在待机下电流也很大,从测试数据中我们可以看出机械硬盘

并不节能。由于USB2.0标准能提供500mA的电流,如果用户朋友购买的移动硬盘的参

数太高的话,往往会出现因USB供电不足的问题。如果出现这种情况,用户朋友一般采取

接双USB或者外接供电的方法来解决。

金士顿64G固态硬盘(5V 400mA)在待机时的电流是125mA,而满载最高电流不

到398mA,电流相差足足有3倍多。SSD硬盘在待机或者轻载时电流很低,新固态硬盘

存储技术在节能控制做得比较好。目前SSD硬盘的标称参数要比机械硬盘低不少,出现供

电不足的机率也很低。

用户朋友们在选购2.5寸移动硬盘时,务必注意2个事项:1.尽量不要选择容量太大

的盘;2.选择参数较低的硬盘,例如5V 700mA或者5V 500mA以下等等。

小存储设备测试解析

4G标准U盘待机时电流是44mA,负载时电流最高在110mA左右。对于同样是4G

的U盘,却表现出不同的电流值,是因为标准U盘的内部结构比较复杂,PCB面积相对较

大,IC较多,功耗也比较高,所以满载时要电流要比小U盘高不少。

另外4G CF卡的电流很低,在待机和负载时分别为:39mA/65mA。从U盘和CF卡

的测试表现来看,整体上电流都不高,最高也不过110mA,离USB2.0标称的500mA还

甚远,至于供电不足的情况几乎不可能出现。

外设测试解析

在很多人看来USB键盘的功耗都会比USB鼠标要大,其实不然。我们从以上数据对

比可以得知:其实鼠标的电流比键盘要大很多,为了排除个体问题,笔者还更换了其他品

牌的USB键盘测试,测试结果几乎没什么区别,结果令人诧异。

极速T21摄像头待机时的电流是55mA;当用摄像头进行连续拍摄视频的时候,电流

达到82mA,摄像头一般不会出现供电不足的情况。

其他设备测试

USB LED灯在刚刚接入USB接口时电流还在280mA左右徘徊,随着LED灯的温度

渐渐升高,热阻变大,电流也随之渐渐的降低,稳定在260mA。如果当USB供电不足时,

对于USB LED灯而言,倒不至于因为USB供电不足而无法使用,尽管LED灯的亮度很暗,

但至少它还能用。

最后说到USB网卡,使用USB网卡的朋友需要关注一下了:别小看这小小的USB网

卡,当它在你高速下载的时候,网卡的电流非常大。笔者使用2M ADSL 下载WIN7 ISO

文件的时候,无线网络的信号是54.0Mbps,平均下载速度在300KB/S左右,Netgear USB

无线网卡的电流是469mA,非常惊人,已经接近了一个移动硬盘拷贝文件时的电流了。

数据汇总与总结

USB测试数据汇总

从本次测试结果来看,大容量移动硬盘、USB无线网卡和USB LED灯在负载时的电

流较高;外设和U盘等其他设备电流相对较低。由于USB2.0的标准电流是500mA,而

有些移动硬盘标称的电流往往要比500mA高。如果主板USB不能提供稳定的供电,很容

易导致供电不足,对于市面上部分主板的USB设计来说有一定的挑战。对于目前一些USB

较少的主板,经常有用户抱怨接口太少。在主板USB较少不够用、供电不足的情况下,可

以外接一个USB Hub可以解决接口不够的问题,但会使得供电不足的问题更加凸显,因

为任何的设备在工作时多多少都有在耗电。最后希望在看完本篇文章后的朋友,能对USB

设备供电有一定的了解,并能在您选购USB设备时,提供一定的参考作用。

2024年5月16日发(作者:潘心)

USB是Universal Serial BUS(通用串行总线)的缩写。1996年底由英特尔、康柏、

IBM、Microsoft等多家公司联合推出了USB1.0接口规范。时至今日已经过去13个年头。

在电脑普及的今天,USB设备在我们的日常生活中随处可见,是应用最广泛的接口规范之

一。USB接口规范在发展的过程中也经历了几次升级和改进,从最初的USB1.0升级到了

USB1.1,再到目前主流的USB2.0规范,一直到刚刚问世不久的USB3.0。

接下来主要了解下USB2.0和USB3.0的针脚定义及规格。

USB2.0接口

USB2.0针脚定义:其中针脚1和针脚4负责供电,理论上提供能提供500mA的电

流;针脚2和针脚3负责数据传输,USB2.0理想传输速率是480Mb/s(60m/s)。

以上就是我们常见常用的几种USB2.0接口规格,而在后面的测试中笔者主要用到“类

型A”和“Mini-B”2种接口设备。

USB3.0接口

USB 3.0采用了9针脚设计,为了向下兼容USB2.0,其中四个针脚和USB 2.0的形

状、针脚定义均完全相同(图中有误,信号线D+与D-颠倒了)。另外5根是专门为USB 3.0

的传输加速,称之为:Super Speed。

未来市场将会推出的几种USB3.0接口规格。

USB3.0是最新推出的接口规范,目前支持USB3.0的设备寥寥无几,对于普通用户朋

友们而言现在还用不上。为了更贴近目前用户的使用情况,本文只针对USB2.0设备进行

供电测试。

测试原理及方法

根据USB2.0的针脚定义,我们可以使用一条USB2.0延长线连接到一个无外接供电

的USB Hub,所有USB设备均连接到这个Hub上,截断延长线中的V+导线并在其中串

入45mOhm的无感电阻,用万用表测量电阻两端的压降,由欧姆定律I=U/R即可得出

USB供电线路上的电流值。

笔者把USB延长线中的导线V+截断,串入分流电阻。

USB延长线改造中采用的分流电阻的规格是:5A -75mV,我们可以从中得出单个分

流电阻的阻值是15mOhm。如果只单单串联一个分流电阻的话,会因为电阻阻值太小,

测出的电压值几乎不在万用表的读数范围内,无法准确的测量,所以笔者串联了3个同样

的分流电阻,阻值是45mOhm。

最后将万用表的表笔分别连接到串联电阻的两端,USB延长线改造初步完成。由于3

个分流电阻器串联在USB延长线V+导线中,导线与接线柱之间的接触和电阻之间连接所

用的导线都会存在一定的电阻值。我们并不知道这段分流电阻(从红表笔那个线柱到黑色

柱之间)到底有多大的电阻值,所以为了确保获得准确的数据,接下来我们必须进行校准

工作。

测试平台

测试平台列表

测试平台

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测试平台

测试平台列表

测试平台

USB2.0设备介绍

为了更贴近目前用户朋友们的使用情况,笔者收罗了市面上各种比较最常用的USB2.0

设备,在一片技嘉P55A-UD4主板上进行对比测试。其中包括鼠标,键盘,移动硬盘存储

设备等等,一共12款。

所有参加本次测试的USB2.0设备。

USB设备列表

接下来对所有设备进行一一上机测试,部分设备需要分别在2种情况下测试。例如测

试硬盘在待机下的电流和在拷贝负载,两种不同情况下的供电表现;而USB网卡要测试高

速下载时的电流,并记录和整理测试数据。

移动硬盘测试解析

三星250G移动硬盘(5V 800mA)在待机时的电流是343mA,而负载下最高能达到

632mA,两者状态下相差300mA左右的电流。目前机械硬盘一般容量较大,加上技术的

因素,所以功耗都较高,即使在待机下电流也很大,从测试数据中我们可以看出机械硬盘

并不节能。由于USB2.0标准能提供500mA的电流,如果用户朋友购买的移动硬盘的参

数太高的话,往往会出现因USB供电不足的问题。如果出现这种情况,用户朋友一般采取

接双USB或者外接供电的方法来解决。

金士顿64G固态硬盘(5V 400mA)在待机时的电流是125mA,而满载最高电流不

到398mA,电流相差足足有3倍多。SSD硬盘在待机或者轻载时电流很低,新固态硬盘

存储技术在节能控制做得比较好。目前SSD硬盘的标称参数要比机械硬盘低不少,出现供

电不足的机率也很低。

用户朋友们在选购2.5寸移动硬盘时,务必注意2个事项:1.尽量不要选择容量太大

的盘;2.选择参数较低的硬盘,例如5V 700mA或者5V 500mA以下等等。

小存储设备测试解析

4G标准U盘待机时电流是44mA,负载时电流最高在110mA左右。对于同样是4G

的U盘,却表现出不同的电流值,是因为标准U盘的内部结构比较复杂,PCB面积相对较

大,IC较多,功耗也比较高,所以满载时要电流要比小U盘高不少。

另外4G CF卡的电流很低,在待机和负载时分别为:39mA/65mA。从U盘和CF卡

的测试表现来看,整体上电流都不高,最高也不过110mA,离USB2.0标称的500mA还

甚远,至于供电不足的情况几乎不可能出现。

外设测试解析

在很多人看来USB键盘的功耗都会比USB鼠标要大,其实不然。我们从以上数据对

比可以得知:其实鼠标的电流比键盘要大很多,为了排除个体问题,笔者还更换了其他品

牌的USB键盘测试,测试结果几乎没什么区别,结果令人诧异。

极速T21摄像头待机时的电流是55mA;当用摄像头进行连续拍摄视频的时候,电流

达到82mA,摄像头一般不会出现供电不足的情况。

其他设备测试

USB LED灯在刚刚接入USB接口时电流还在280mA左右徘徊,随着LED灯的温度

渐渐升高,热阻变大,电流也随之渐渐的降低,稳定在260mA。如果当USB供电不足时,

对于USB LED灯而言,倒不至于因为USB供电不足而无法使用,尽管LED灯的亮度很暗,

但至少它还能用。

最后说到USB网卡,使用USB网卡的朋友需要关注一下了:别小看这小小的USB网

卡,当它在你高速下载的时候,网卡的电流非常大。笔者使用2M ADSL 下载WIN7 ISO

文件的时候,无线网络的信号是54.0Mbps,平均下载速度在300KB/S左右,Netgear USB

无线网卡的电流是469mA,非常惊人,已经接近了一个移动硬盘拷贝文件时的电流了。

数据汇总与总结

USB测试数据汇总

从本次测试结果来看,大容量移动硬盘、USB无线网卡和USB LED灯在负载时的电

流较高;外设和U盘等其他设备电流相对较低。由于USB2.0的标准电流是500mA,而

有些移动硬盘标称的电流往往要比500mA高。如果主板USB不能提供稳定的供电,很容

易导致供电不足,对于市面上部分主板的USB设计来说有一定的挑战。对于目前一些USB

较少的主板,经常有用户抱怨接口太少。在主板USB较少不够用、供电不足的情况下,可

以外接一个USB Hub可以解决接口不够的问题,但会使得供电不足的问题更加凸显,因

为任何的设备在工作时多多少都有在耗电。最后希望在看完本篇文章后的朋友,能对USB

设备供电有一定的了解,并能在您选购USB设备时,提供一定的参考作用。

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