Stabilność wyjścia USB + 5 V.

Projektuję więc urządzenie, które powinno połączyć się z komputerem przez USB i czerpać energię z VBUS (+ 5 V) USB.

Zastanawiam się, czy muszę umieścić regulator napięcia pomiędzy + 5 V z USB a mikrokontrolerem w moim urządzeniu. Testowałem to urządzenie na własnym laptopie i działa dobrze. Ale nie jestem pewien, czy mogę przyjąć jakiekolwiek założenia dotyczące stabilności VBUS na innych komputerach. Spojrzałem na niektóre konstrukcje Arduino i wydaje się, że nie umieszczają żadnego regulatora napięcia, gdy jest zasilany przez USB.

Czy zatem można bezpiecznie założyć, że napięcie + 5 V pochodzące z połączenia USB komputera jest dość stabilne?

Specyfikacja USB mówi, że 5 V powinno być + -5% pod obciążeniem, co przekłada się na 4,75 V na 5,25 V. Proste połączenie zasilania zapewni do 100 mA. (Można wyciągnąć do 500 ma, ale trzeba o to negocjować.).

Większość układów scalonych zaprojektowanych dla 5 V powinna również uwzględniać zmiany + -5%.

5 V VBUS zdecydowanie nie jest stabilny i zwykle zmienia się w zależności od obciążenia komputera. W produktach audio USB powoduje to wszelkiego rodzaju szumy, prawdopodobnie spowodowane fluktuacjami częstotliwości audio powodowanymi przez karty graficzne, dyski twarde itp. Do tych zastosowań niezbędny jest regulator. W przypadku mikro nie ma to prawdopodobnie znaczenia, ale jeśli wykonujesz jakąkolwiek konwersję analogowo-cyfrową, poleciłbym również regulator.

Specyfikacja USB podaje najgorszy przypadek spadku 4,375 V w urządzeniu, po koncentratorze zasilanym z magistrali, z przejściowymi spadkami do 4,07 V. Należy pamiętać, że nie każdy host USB jest zgodny ze specyfikacją USB, więc może być jeszcze gorzej.

Wikipedia podsumowuje :

Określono, że konfiguracja urządzeń i funkcje niskiego poboru mocy muszą działać do 4,40 V w porcie koncentratora przez USB 2.0, a konfiguracja urządzeń, funkcje niskiego poboru mocy i dużej mocy muszą działać do 4,00 V w porcie urządzenia przez USB 3.0.

Pod warunkiem, że korzystasz z komputera jako źródła, możesz założyć, że 5 V jest stabilne.

Nie możesz tego założyć, jeśli używasz zasilacza sieciowego z wyjściem USB, takiego jak ten dostarczany z Apple iPhone.

Ponadto, aby skutecznie korzystać z regulatora, należy dostarczyć mu nieco wyższe napięcie niż moc wyjściowa regulatora, w przeciwnym razie, gdy tylko obciążymy go, nie będzie wystarczającego „napięcia zapasowego”, aby mógł on pobierać, aby utrzymać + 5 V. (Wiem, że to zły sposób na powiedzenie tego, ale to trochę ułatwia zrozumienie!).