Consumo de energía de un teclado USB inactivo

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He preguntado recientemente sobre el voltaje de un teclado PS / 2 , ahora era un circuito demasiado complejo para mí, y sucedieron muchas cosas extrañas, por ejemplo, si desconecté el cable rojo después del adaptador, la corriente simplemente fluyó a través de los otros cables. Así que es bastante irrealizable hacer mediciones en ese lado.

Así que estoy haciendo mediciones antes del adaptador, ya que el adaptador tenía componentes activos, probablemente un Chip-On-Board (COB).

El circuito se ve así:

Fuente de alimentación - > Computadora - > cable micro USB - > Adaptador USB-PS / 2 - > Cable PS / 2 - > Teclado

Ahora el cable antes del adaptador es básicamente un cable micro-USB, que está conectado a la computadora. El micro-USB tiene un protocolo conocido, y es de esperar que hacer mediciones en este lado sea más confiable.

enlace

Los cables:

  • Rojo: Vbus +
  • Blanco: Datos +
  • Verde: Datos -
  • Negro: suelo -

(No sé por qué, aunque la polaridad de mis cables de datos es inversa, en comparación con el artículo de Wikipedia)

Así que he medido lo siguiente:

  • Rojo (+) - > Negro (-) 5.25 V DC y 3.2mA DC = 0.0168 W

  • Blanco (+) - > Verde (-) 3.03 V CC y 0.16mA DC = 0.0004848 W

Entonces, la pregunta es, ¿cuánto es el consumo de energía de mi teclado, medido en el lado usb del cable (obviamente, habrá menos energía en el teclado ya que el adaptador también tiene cierta resistencia, pero la medición desde este lado? Creer es más preciso).

¿Debo agregar el consumo blanco-verde o el rojo-negro ya lo contiene?

¿Entonces mi teclado consume 0.0168 vatios o 0.0172848 vatios?

    
pregunta user138887

3 respuestas

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El consumo de energía del dispositivo USB al que se hace referencia en la especificación de USB 'es estrictamente el de las conexiones VUSB / GND (5 V a GND). Por lo tanto, el consumo de corriente de las señales USB + / USB- debe ignorarse.

En el modo de espera, un dispositivo compatible con USB 2.x debe caer a 500 uA y eso no es suficiente para alimentar los LED. Por lo tanto, el teclado nunca puede ingresar al estado inactivo del USB mientras permanece activo.

    
respondido por el TonyM
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Me gustaría saber todo el consumo de energía del teclado.

La pregunta aquí realmente es:

¿Qué quieres saber exactamente?

Si desea dar un número de cuánta energía consume el dispositivo, medir la corriente del cable rojo será suficiente y precisa. (Es posible que su multímetro aún sea demasiado lento para el rápido cambio en el consumo de corriente de los dispositivos digitales, pero supongamos que no es un problema aquí, y hay mucho filtro de paso bajo con tapas de derivación en el lado del teclado; aún cuando se habla de diferencias tan pequeñas , simplemente no debe descuidar el hecho de que la potencia cambiará mucho más rápido de lo que su multímetro le permite observar).

Los cables D + / D- son las líneas que transportan datos. Estos son semidúplex, lo que significa que, algunas veces, son controlados por la computadora host, y algunas veces, son controlados por el dispositivo. Primero consideremos los tiempos de la computadora y el dispositivo, ya que la energía utilizada para transmitir en la otra dirección debe tomarse de la fuente de alimentación del cable V +, por lo que ya debería cubrir este consumo de energía. Usted debe asegurarse de que no está midiendo mientras el dispositivo está transmitiendo, eso contaría las cosas dos veces (para eso, su dispositivo de medición tendría que "entender" qué dispositivo está actualmente "hablando" y eso sería un analizador de lógica / bus, no un multímetro). Más acerca de sus medidas a continuación.

Pero, ¿qué significa "conducido" aquí?

Significa que un IC (el "PHY", a menudo integrado en una unidad funcional más grande) cambia el voltaje en estas líneas. Como el USB se basa en señales de voltaje, no en flujo de corriente, en teoría (superficial), no hay flujo de energía de un lado a otro.

En la práctica, de hecho, do necesita energía para cambiar el voltaje en dicha línea, y ese es realmente el efecto de cómo funciona la transmisión de señales en las líneas. La pregunta aquí realmente se convierte en: ¿ desea contar la energía que se gasta esencialmente en enviar una ola a un cable como consumo de energía de su dispositivo, o no? Esa energía no se consume dentro del dispositivo, y la cantidad de energía que se gasta depende de la fuerza con la que su conductor conduzca la línea. Hay bastante margen de maniobra aquí, por lo que no sería justo "ponerlo en marcha". la pestaña "¹ del extremo receptor que recibe. Por otro lado, el poder se se gasta en la comunicación con el dispositivo.

Así que, ahora, acerca de sus mediciones en las líneas D + / D: hay algo malo en ellas. Y simplemente creo que su multímetro es el dispositivo de medición incorrecto para esto.

D + / D- son líneas diferenciales, de modo que uno debería tener (teóricamente perfectamente) una línea simplemente debería tener el voltaje inverso de la otra línea. Ahora, dado que el flujo de energía es una entidad directiva, incluso cuando se conduce, siempre va a ser el caso de que, a medida que la corriente fluye en direcciones opuestas en estos dos cables, la corriente promedio debería ser cero, especialmente porque USB está diseñado para evitar lo contrario.

Entonces, mientras la energía entra en el controlador activo, no se puede determinar el flujo de energía mirando la corriente promedio, cuadrándola y asumiendo cierta resistencia. Debe calcular la potencia instantánea , calcular el valor absoluto y promediar ese valor.

Además, el USB funciona a > 1 MHz, y eso está muy por encima de lo que cualquier multímetro puede medir (no se llamaría multímetro sino "Analizador de potencia de RF", "Osciloscopio", "Analizador de red" ... en lo que hace exactamente). Por lo tanto, lo que esté midiendo con su multímetro en estas líneas es muy probable que simplemente no sea representativo de lo que sucede en las líneas.

¹ sólo para mantenerse dentro del escenario de pub de Tony M :)     
respondido por el Marcus Müller
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Primero, estás midiendo el consumo de energía de DOS dispositivos. Uno es el convertidor de USB a PS / 2 IC (un dispositivo USB), y el otro es el teclado PS / 2 conectado. Luego, si realizó las mediciones cuando todo se enchufó al receptáculo del host y funcionó normalmente, entonces la respuesta correcta es 0.0168 W por medición en el cable rojo. La medición en D + / D- es inmaterial.

El motivo es que los dispositivos USB1.1, cuando están enchufados en el puerto host, tienen aproximadamente 1.5k de recuperación en D + (dispositivos FS) o D- (dispositivos LS como teclados y ratones normales), al riel de alimentación interno . Este voltaje se deriva del mismo VBUS (cable rojo) y se termina en la impedancia de entrada de las clavijas D + / D del receptáculo USB. Esta impedancia es de unos 15k cada una. Por lo tanto, el cable rojo (VBUS) se divide entre dos rutas de retorno, el retorno principal se conecta a tierra (cable negro) y la interfaz D + / D- se conecta a tierra dentro del receptáculo principal. La segunda corriente es, por lo tanto, aproximadamente 3.3V / 15k = 220 uA. Incluso si se alterna D + / D, se alternan de manera diferencial, por lo que la corriente total a través de la interfaz digital permanece casi igual, 200 uA. El consumo real de la interfaz debería ser un poco más, ya que la conmutación de señales implica el cambio de transitorios, y los transitorios disipan la potencia adicional en las impedancias parásitas. Además, cuando el host controla los paquetes USB, la parte baja de los pulsos se activa con unos 40 ohmios, no 15k. Pero esta es la diferencia que debe ver al medir la corriente de retorno en un cable negro en comparación con la corriente del cable rojo.

Por lo tanto, el cable rojo le proporciona el consumo total, independientemente de cómo se divide el retorno entre la tierra principal y la tierra de la interfaz de señal.

Tenga en cuenta que al medir corrientes relativamente pequeñas, su DMM puede tener una caída de voltaje considerable en su derivación, por lo que los voltajes reales podrían distorsionarse y los cálculos de potencia podrían incurrir en algún error.

    
respondido por el Ale..chenski

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