Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Woher wissen moderne Smartphones/Tablets wie viel Ladestrom sie ziehen dürfen?


von Paul H. (powl)


Lesenswert?

Hi,

mobile Geräte wollen schnell geladen werden, haben aber meist dafür nur 
eine Micro-USB-Buchse. Viele dazu passende Netzteile hauen dann gerne 
mal 5,3V bei 2,5A raus. Es gibt nun aber einen richtigen Djungle an 
USB-Netzteilen, alle mit unterschiedlicher Stromlieferfähigkeit von 0,5A 
bis mehrere A.

Die Überlastung eines Netzteils, sprich zu hohe Stromentnahme könnte 
doch aber nun zur Folge haben, dass es z.b. langsam überhitzt und dann 
ausfällt oder noch schlimmer, feuer fängt oder gar explodiert (machen 
die Chinaadapter ja gerne mal).

Welche Mechanismen werden hier gerne verwendet, damit das zu ladende 
Gerät herausfinden kann, wie viel Strom es sich genehmigen darf? Gibt es 
dafür vielleicht sogar einen Standard?

lg

von Michael P. (mpl)


Lesenswert?

Konstantstromquelle oder eventuell über Codierung durch Widerstände

von Jan H. (j_hansen)


Lesenswert?

Michael P. schrieb:
> Konstantstromquelle

Stelle ich mir lustig vor, wenn das Smartphone nur 0,5A will und das 
Ladegerät 2A hineinpresst.


> über Codierung durch Widerstände

Das wird gemacht. Bei Samsung sind es glaube ich kurzgeschlossene 
Datenleitungen. Habe auch schon etwas von 100 Ohm gehört. Ist lustig, 
wenn sich die Stecker abnutzen und der Widerstandswert nicht mehr passt. 
Eventuell gibt es mittlerweile aber auch schon andere Methoden.

von Tobias .. (bitfehler)


Lesenswert?

Die Produkte aus dem Hause des angebissenen Apfels wollen, soweit ich 
weiß, jeweils 2,5 V an den Datenleitungen.

von Rufus Τ. F. (rufus) Benutzerseite


Lesenswert?

Paul H. schrieb:
> Gibt es dafür vielleicht sogar einen Standard?

Ja: "USB Battery Charger Specification", zu finden auf www.usb.org

Und natürlich auch einige hausgemachte Varianten, wie das 
Apple-Protokoll, das es schlichtweg schon länger gibt.

von Leo B. (luigi)


Lesenswert?

Also meine Erfahrung mit allerlei Smartphones (non-iPhone) war:
Datenleitungen Kurzgeschlossen => USB-Lader wird erkannt und es wird 
Strom gezogen bis die Spannung unter x,xxV sinkt. Der Wert ist dabei 
unterschiedlich und variiert. Runter bis 4,8V bei den echt hungrigen 
Geräte, die bis 2,5A spezifiziert wurden (Tablets und co.) konnte ich 
finden.
Kleinere Geräte sind da gemütlicher und begrenzen bei 4,9V - 5,1V.
Also zumindest soweit ich das beobachten konnte und die Geräte den Strom 
auch irgendwohin packen konnten. Sprich integrierte Strombegrenzung 
meist vorhanden. Wie zu erwarten sind speziell die China-Hersteller 
nicht sehr sorgfältig mit ihren Akkus. Gibst du dem Gerät 5,2V bei bis 
zu 3A, dann ziehen die gelegentlich auch mal 3A (Habs nicht 
dokumentiert, war aber irgend ein Huawei). Wie lang? keine Ahnung, ich 
hab immer sofort eingegriffen und begrenzt!

: Bearbeitet durch User
von Bernd W. (berndwiebus) Benutzerseite


Lesenswert?

Rufus Τ. Firefly schrieb:

> Und natürlich auch einige hausgemachte Varianten, wie das
> Apple-Protokoll, das es schlichtweg schon länger gibt.

https://www.youtube.com/watch?v=FW72sDTYi1k

Mit freundlichem Gruß: Bernd Wiebus alias dl1eic
http://www.l02.de

von Thomas (Gast)


Lesenswert?

diese USB Ladegeräte sind ein ziemlich seltsames Kapitel. Letztendlich 
nicht übersichtlich für den Kunden.
Beispiel Samsung:
Die Adapter gibt es bei gleicher Bauform mit 1A und 2A. 2A für die 
Tabletts 1A für die Smartphones. Die Smartphones können in aller Regel 
mit den 2A Teilen umgehen, allerdings nur wenn die USB Kabel gute 
Qualität haben.
Wir haben hier schon nachgewiesen dass unter identischen Bedingung mit 
einem normalen USB Kabel nur 5W möglich waren mit dem Original Kabel 
aber 10W. Ähnliches gilt auch für andere Tabletts.

Anderes Beispiel:
Medion Tablett geht nicht mit LG 2A NT nur mit Original NT oder Noname 
NT.
Das Medion NT kann aber am LG betrieben werden. Eine Erklärung habe ich 
bis jetzt nicht gefunden.
Für mich sieht es so aus dass einige Teile bewusst inkompatibel designed 
sind.

von Rufus Τ. F. (rufus) Benutzerseite


Lesenswert?

Thomas schrieb:
> Für mich sieht es so aus dass einige Teile bewusst inkompatibel designed
> sind.

Es gibt einen Standard, der beschreibt, wie es gemacht werden 
sollte. Und es gibt davon abweichende Implementierungen, was damit zu 
tun haben kann, daß diese schlichtweg älter sind als der Standard.

So ist's beispielsweise bei Apple. Zwar sind dort die Einzelprodukte 
natürlich neuer als der Standard, aber wenn Apple sich plötzlich an den 
Standard hielte und also zu sich selbst inkompatibel würde (sprich: 
neues iPhone funktioniert nicht an altem Netzteil), dann wäre das 
Geschrei noch größer und vor allem gerechtfertigt.

Daneben gibt es Implementierungen, die sich um Standards, auch um 
Hausstandards einen feuchten Kehricht kümmern und irgendwie 
dahingefrickelt sind.

Irgendein Tablethersteller (Asus?) baut Dinger, die aussehen wie 
USB-Netzteile, die aber, wenn sie das "richtige" Gegenstück erkennen, 
die Ausgangsspannung auf 20V erhöhen.

von Stromfresser (Gast)


Lesenswert?

Jan Hansen schrieb:
> Stelle ich mir lustig vor, wenn das Smartphone nur 0,5A will und das
> Ladegerät 2A hineinpresst.

Blödsinn, die Konstantstromquelle befindet sich natürlich im Smartphone. 
Die sogenannten USB-Ladegeräte sind eigentlich nur dumme Netzteile, die 
irgendwas um 5V bei einem bestimmten Strom liefern können. Die 
eigentliche Ladeschaltung mit Akkukontrolle befindet sich im Smartphone 
und wird von der internen Firmware kontrolliert. Das Smartphone zieht 
dann soviel Strom wie nötig. Das Netzteil sollte diesen Strom natürlich 
auch liefern können, deshalb sollte man immer das Original-Ladegerät 
oder ein komtabibles verwenden.
Auch wenn das Netzteil im Extremfall 10A liefern kann, wird das 
Smartphone oder Tablet immer nur soviel Strom wie nötig ziehen.

von Scelumbro (Gast)


Lesenswert?

Rufus Τ. Firefly schrieb:
> So ist's beispielsweise bei Apple. Zwar sind dort die Einzelprodukte
> natürlich neuer als der Standard, aber wenn Apple sich plötzlich an den
> Standard hielte und also zu sich selbst inkompatibel würde (sprich:
> neues iPhone funktioniert nicht an altem Netzteil), dann wäre das
> Geschrei noch größer und vor allem gerechtfertigt.

Ausgerechnet Apple, das bekannt dafür ist, von Abwärtskompatibiltät 
nichts zu halten. Von einer Rechnergeneration zur nächsten werden doch 
ohne grosse Vorbereitung Schnittstellen (HW und SW) rausgeworfen, 
insbesondere wenn diese nicht mehr Cool sind. Egal wieviel Zubehör und 
Software sich beim Anwender angesammelt hat. Auch der Ladeanschluss 
(Lightning?) der iPhones hat sich geändert nachdem der USB Charger 
Standart verabschiedet wurde. Im diesem Moment hätte man kompatibilität 
schaffen können.
Nein Apple geht es nur und einzig darum möglichst viel Inkompatibilität 
zu schaffen um möglichst viel und oft Apple-Originalzubehör zu 
verkaufen.

von Asko B. (dg2brs)


Lesenswert?

Scelumbro schrieb:
> Nein Apple geht es nur und einzig darum möglichst viel Inkompatibilität
> zu schaffen um möglichst viel und oft Apple-Originalzubehör zu
> verkaufen.

Das mag stimmen.

Aber mein iPhone 3G wird genausogut vom Ladegeraet des iPad2
geladen, genauso wie es umgedreht funktioniert.
(hat ja auch den gleichen Stecker)
Was jedoch nicht funktioniert, ist, das ich das Ladegeraet vom
MacBook benutzen koennte.
Aber das faellt schon deswegen auf, weil es einen anderen Stecker hat.

Gruss Asko.

von Dumdi D. (dumdidum)


Lesenswert?

Stromfresser schrieb:
> Blödsinn, die Konstantstromquelle befindet sich natürlich im Smartphone.

Meinst Du eher eine Konstantstromsenke? Halte ich aber auch nicht für 
eine Lösung.

von Torsten C. (torsten_c) Benutzerseite


Lesenswert?

Dumdi Dum schrieb:
> Meinst Du eher eine Konstantstromsenke?

Nö, meint er sicher nicht. Falls die Konstantstromquelle z.B. als 
Buck-Regler ausgeführt ist, schwankt der USB-Strom abhängig von der 
USB-Spannung und der Akku-Spannung.

: Bearbeitet durch User
von Rufus Τ. F. (rufus) Benutzerseite


Lesenswert?

Scelumbro schrieb:
> Im diesem Moment hätte man kompatibilität schaffen können.
> Nein Apple geht es nur und einzig darum möglichst viel Inkompatibilität
> zu schaffen um möglichst viel und oft Apple-Originalzubehör zu
> verkaufen.

Alle Apple-Netzteile für iPod/iPad haben USB-Buchsen. Das Netzteil, das 
mit dem ersten iPhone von 2007 geliefert wurde, lässt sich zum Aufladen 
des neuesten iPhone-Modells verwenden (oder auch zum Aufladen der "Apple 
Watch") - und umgekehrt.

Man mag Apple ja viel vorwerfen, aber nicht, daß die Netzteile nicht 
kompatibel wären.

von Harald (Gast)


Lesenswert?

Hier gibt es was zu lesen wie es funktioniert

http://www.maximintegrated.com/en/app-notes/index.mvp/id/4803

Und hier unter Technical Documents
http://www.ti.com/product/TPS2511/description

Wobei der TPS2511 ansich schon interessant ist...

von Rolf M. (rmagnus)


Lesenswert?

Rufus Τ. Firefly schrieb:
> Man mag Apple ja viel vorwerfen, aber nicht, daß die Netzteile nicht
> kompatibel wären.

Die Netzteile schon noch, aber spätestens beim Ladekabel hörts dann auf. 
Daß das Netzteil kompatibel ist, bringt dir in der Praxis meist gar 
nichts. Wenn mal wieder ein iPhoner mit leerem Gerät dasteht, kann er es 
an meinem Samsung-Ladegerät nicht aufladen, denn der µUSB-Anschluss 
passt nicht ins iPhone, und wenn er das Apple-Spezialkabel dabei hätte, 
hätte er auch das Netzteil dabei. Kein Mensch hat doch ständig neben dem 
Telefon noch das Ladekabel in der Hosentasche.
Ist fast genauso wie das Argument eines Apple-Users, dass man den bei 
Apple traditionell fehlenden µSD-Slot ja nicht bräuchte, da man ja auch 
einen USB-Stick anschließen kann. So ein Telefon mit Adapterkabel und 
USB-Stick dran in der Hosentasche ist ja auch was unheimlich 
praktisches.
Ich glaube ja, daß Apple öfters mal die Praxistauglichkeit der 
"Coolness" opfert. Wie bei dem Laptop, der außer einem(!) USB-Port und 
einem analogen Audio-Ausgang keinerlei Schnittstellen mehr hat.

von Asko B. (dg2brs)


Lesenswert?

Rolf Magnus schrieb:
> Wie bei dem Laptop, der außer einem(!) USB-Port und
> einem analogen Audio-Ausgang keinerlei Schnittstellen mehr hat.

Häääää... ?

Also meiner (Baujahr Herbst 2014) hat ZWEI USB3-Buchsen
UND einen SD-Kartenslot.

Und das mit den Ladekabeln haste auch bei anderen Geraeten.
Oder passt eins von Nokia an Samsung usw. ?

Gruss Asko.

von Peter II (Gast)


Lesenswert?


von Blubb (Gast)


Lesenswert?

Rufus Τ. Firefly schrieb:
> Irgendein Tablethersteller (Asus?) baut Dinger, die aussehen wie
> USB-Netzteile, die aber, wenn sie das "richtige" Gegenstück erkennen,
> die Ausgangsspannung auf 20V erhöhen.

Bei meinem Acer Iconia A510 ist es so und am NT steht, dass es 12 V und 
1.5 A liefert.

von Axel S. (a-za-z0-9)


Lesenswert?

Blubb schrieb:
> Rufus Τ. Firefly schrieb:
>> Irgendein Tablethersteller (Asus?) baut Dinger, die aussehen wie
>> USB-Netzteile, die aber, wenn sie das "richtige" Gegenstück erkennen,
>> die Ausgangsspannung auf 20V erhöhen.
>
> Bei meinem Acer Iconia A510 ist es so und am NT steht, dass es 12 V und
> 1.5 A liefert.

Falsch.

Acer verwendet einen proprietären Micro-USB-Stecker am Netzteil (und die 
dazu passende Buchse am Gerät). Der hat zusätzliche Kontakte über die 
die 12V übertragen werden.

Über ein standardkonformes USB-Kabel laden die Acer-Geräte entweder gar 
nicht oder nur sehr langsam. Und nicht-Acer Geräte laden am 
Acer-Netzteil gar nicht.

von Rolf M. (rmagnus)


Lesenswert?

Asko B. schrieb:
> Rolf Magnus schrieb:
>> Wie bei dem Laptop, der außer einem(!) USB-Port und
>> einem analogen Audio-Ausgang keinerlei Schnittstellen mehr hat.
>
> Häääää... ?

http://www.heise.de/newsticker/meldung/Pro-Contra-Hat-Apple-mit-dem-neuen-MacBook-den-Bogen-ueberspannt-2596124.html
Wie man da lesen kann, ist der eine dem Minimalisierungswahn noch nicht 
zum Opfer gefallene USB-Port auch noch gleichzeitig der Ladeanschluss.

Asko B. schrieb:
> UND einen SD-Kartenslot.

Da hatte ich vielleicht etwas durcheinander geschrieben. Das hat sich 
eher auf Handys und Tablets bezogen.

> Und das mit den Ladekabeln haste auch bei anderen Geraeten.
> Oder passt eins von Nokia an Samsung usw. ?

Ja. Bei den Handys schon länger, bei den Tablets inzwischen auch. Denn 
alle außer Apple nutzen dafür heutzutage Mikro-USB.
Gerade die Kombination Nokia und Samsung ist ein gutes Beispiel, weil 
ich beides habe (Nokia geschäftlich, Samsung privat), und ich kann sie 
mit dem selben Ladegerät/Kabel aufladen, was z.B. auf Reisen sehr 
praktisch ist.

Rufus Τ. Firefly schrieb:
> Irgendein Tablethersteller (Asus?) baut Dinger, die aussehen wie
> USB-Netzteile, die aber, wenn sie das "richtige" Gegenstück erkennen,
> die Ausgangsspannung auf 20V erhöhen.

Das ist USB-Standard. Da sind bis zu 20V / 5A spezifiziert. Siehe
http://www.usb.org/developers/powerdelivery/PD_1.0_Introduction.pdf

: Bearbeitet durch User
von Rufus Τ. F. (rufus) Benutzerseite


Lesenswert?

Rolf Magnus schrieb:
> Das ist USB-Standard

Aber doch nicht bei USB-Steckverbindern vor USB-C?

von Asko B. (dg2brs)


Lesenswert?

Peter II schrieb:
> http://www.heise.de/mac-and-i/meldung/Bericht-12-Z...

Sri, das wusste ich noch nicht.
Aber man muss ja auch nicht JEDEM neuen Geraet hinterherhecheln.
Ausserdem wird das sicher dann auch nicht Apples einzigstes
Produkt sein.

Rolf Magnus schrieb:
> Ja. Bei den Handys schon länger, bei den Tablets inzwischen auch. Denn
> alle außer Apple nutzen dafür heutzutage Mikro-USB.
> Gerade die Kombination Nokia und Samsung ist ein gutes Beispiel, weil
> ich beides habe (Nokia geschäftlich, Samsung privat), und ich kann sie
> mit dem selben Ladegerät/Kabel aufladen, was z.B. auf Reisen sehr
> praktisch ist.

Das mag bei neuen Smartphones alles stimmen.
Bei den "Handys" ist mir jedenfalls immer aufgefallen, das so gut
wie gar nichts passte.
Fuer solche Anwendungsfaelle habe ich einen kleinen Beutel mit
Adaptern die man an ein USB-Verlaengerungskabel stecken kann.
Aber auch da gibts nicht Adapter fuer "alle".

Gruss Asko.

von Rolf Magnus (Gast)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

Rufus Τ. Firefly schrieb:
> Rolf Magnus schrieb:
>> Das ist USB-Standard
>
> Aber doch nicht bei USB-Steckverbindern vor USB-C?

Naja, das von mir verlinkte Dokument stammt aus dem Jahr 2012. Den 
Typ-C-Stecker gibt's erst seit 2014. Außerdem sind in diesem Dokument 
die 20V/5A für Typ A und B und 20V/3A für Mikro-A und -AB vorgesehen.

von Rufus Τ. F. (rufus) Benutzerseite


Lesenswert?

Man lernt nie aus. Danke für die Zusammenfassung.

Dann kann man nur hoffen, daß alle Implementierungen, die mit höheren 
Spannungen arbeiten, sich sklavisch an die Spezifikation halten, und 
nicht irgendwelche eigenen lustigen Algorithmen umsetzen, mit denen sie 
erkennen, wann sie mehr als 5V ausgeben können ...

Das Fehlerbild "Smartphone durch USB-Lader gebraten, der falsche 
Gegenstelle detektiert" dürfte jedenfalls ... spannend werden.

von Christoph K. (christoph1024)


Lesenswert?

Ich habe zu dem Thema auch eine Frage. Ich experimentiere grade mit dem 
magnetischen Ladeanschluss an meinem Z3 Compact herum. Der hat nur zwei 
Kontakte, und damit hat das Handy keine Chance über irgendwelche 
Datenleitungen/Widerstände Hinweise zu bekommen, wieviel es denn nun 
ziehen darf.
Ich habe das mit einem Labornetzteil ausgetestet. Wenn die Spannung über 
5,1V ist, steigt die Stromaufnahme langsam auf 1,3A. Wenn ich den Strom 
begrenze, fällt die Spannung bis auf 4,7V. Hier genehmigt sich das Z3 
von alleine nur noch 440mA. Das ist sehr praktisch, denn theoretisch 
könnte ich durch dieses Try- and Error Netzteilaustesten den Eingang für 
den direkten Anschluss eines Solarmoduls nutzen. Das Modul muss nur ca. 
5V und 460mA haben, dann sollte es ds Z3 ohne Puffer laden können.
Zwei davon parallel sollten gehen:
http://www.ebay.de/itm/261526137678
Praktischerweise genau in Handygröße.

Nur- Wenn das Handy voll ist würde ich erwarten, dass die Spannung auf 
Leerlauf steigt, also ca. 7V.
Meine Frage lautet daher: weiss jemand, wieviel Spannung der Anschluss 
verträgt? 6V habe ich schon ausprobiert, aber für mehr ist mir das noch 
zu neu ;-)

von (prx) A. K. (prx)


Lesenswert?

Rolf Magnus schrieb:
> Gerade die Kombination Nokia und Samsung ist ein gutes Beispiel, weil
> ich beides habe (Nokia geschäftlich, Samsung privat), und ich kann sie
> mit dem selben Ladegerät/Kabel aufladen, was z.B. auf Reisen sehr
> praktisch ist.

Gegenbeispiele: Ladegerät fürs Auto, 2A Klasse. Diverse Handys und 
Tablets nuckeln daran ganz brav. Aber Samsungs S3 mini und das Nexus 
7/2012 zeigen zwar an, dass sie an einem AC Charger hängen und am laden 
wären, laden tatsächlich aber nicht nennenswert. Das S3 mini zieht zwar 
Strom aus dem Lader, aber weit weniger als als es bei Aktivität 
verbraucht.

Ähnlich ein externer Akku als Lader. die beiden eben erwähnten Geräte 
weigern sich standhaft, das Teil auch nur zur Kenntnis zu nehmen. Andere 
Geräte (anderer Leute) sehen das entspannter. Auf Reisen sehr 
unpraktisch.

: Bearbeitet durch User
von Stephan S. (outsider)


Lesenswert?

Bei meinem Samsung Galaxy Note 3 verhält es sich folgendermaßen:

1. USB charging Modus: in den geht es dann wenn es an USB steckt oder 
nur die Versorgungsspannungspins mit Spannung versorgt sind. Zwischen 
4,5 und 5,5 V nimmt das Gerät dann immer nur 425 mA auf.

2. AC Mode. In den geht es, wenn es am original Steckernetzteil ist, 
oder an meinem HTC Netzteil, oder auch wenn es nur die 
Versorgungsspannung bekommt, aber gleichzeitig die Datenpins 
kurzgeschlossen sind. Die Stromaufnahme hängt im AC Mode von der 
Spannung ab. Bei 5 V liegt sie bei etwa 800 mA und steigt bei etwa 5,3 V 
echter Spannung am Eingang einer guten USB Leitung auf bis zu 1,8 A an.

Das Smartphone erkennt die Stärke des Netzteils dann sozusagen daran wie 
sehr die Spannung einbricht. Beim HTC Netzteil könnte das früher oder 
später sogar zum Problem werden, weil das mit 1 A angegeben ist, aber 
sich das Samsung Gerät über 1,5 A holt...

In welchem Modus es lädt, kann man im Akku Menü sehen. Ich dachte mal 
eine Weile dass mein Gerät oder Netzteil einen Schaden haben, weil es 
manchmal auch am Netzteil nur extrem langsam im USB Modus geladen hat. 
Tatsächlich war aber nur der USB Stecker am Netzteil nicht auf Anschlag 
eingesteckt.

Eine weiterer sehr interessante Sachverhalt: mein Samsung reduziert die 
Stromaufnahme wenn das Display an ist um mehr als 1 Ampere. Zieht man 
dann noch den Stromverbrauch des aktiven Gerätes ab, verdreifacht sich 
die Ladezeit mindestens! Wenn man also schnell laden will, muss das 
Display aus sein.

von qwertzuiopü+ (Gast)


Lesenswert?

Rolf Magnus schrieb:
> Wie man da lesen kann, ist der eine dem Minimalisierungswahn noch nicht
> zum Opfer gefallene USB-Port auch noch gleichzeitig der Ladeanschluss.

Na und? Mit Type-C ist das ja problemlos möglich.
Ich frage mich nur, warum Apple nicht einfach mehr von den Dingern 
verbaut hat (z.B. 3, also auf jeder Seite einen mehr).

von Paul H. (powl)


Lesenswert?

qwertzuiopü+ schrieb:
> Rolf Magnus schrieb:
>> Wie man da lesen kann, ist der eine dem Minimalisierungswahn noch nicht
>> zum Opfer gefallene USB-Port auch noch gleichzeitig der Ladeanschluss.
>
> Na und? Mit Type-C ist das ja problemlos möglich.
> Ich frage mich nur, warum Apple nicht einfach mehr von den Dingern
> verbaut hat (z.B. 3, also auf jeder Seite einen mehr).

Wenn man nicht eben mal schnell einen USB-Stick reinstecken kann ohne 
erst seine ganze Adapter-Box rauszukramen ist das usability-mäßig schon 
etwas arg daneben.

Bitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.