Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik USB-C Unterspannung


von Hans-Uwe F. (ramrod4004)


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Ich möchte ein mobiles Navigationsgerät mit einer Solarzelle via USB-C 
Buchse bestromen. Dabei ist es durchaus möglich, dass an der USB-Buchse 
die Eingangsspannung < 5.0 Volt abfällt. Was sagen generell dazu die 
USB-C Spezifikationen?

( Die USB-C Buchse ist für Datenübertrageung, Normalbetrieb und Ladung 
des int. Akkus vorgesehen. )

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von Frank K. (fchk)


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Hans-Uwe F. schrieb:

> Ich möchte ein mobiles Navigationsgerät mit einer Solarzelle via USB-C
> Buchse bestromen. Dabei ist es durchaus möglich, dass an der USB-Buchse
> die Eingangsspannung < 5.0 Volt abfällt. Was sagen generell dazu die
> USB-C Spezifikationen?

"4.4.2 VBUS
The allowable default range for VBUS as measured at the Source 
receptacle shall be as defined by the USB 2.0 and USB 3.2 
specifications. For USB4, the USB 3.2 specification is used for this 
requirement. NOTE that due to higher currents allowed, legacy devices 
may experience a higher voltage (up to 5.5V maximum) at light loads."

Und USB 2.0 sagt:

"
Table 7-7. DC Electrical Characteristics
Supply Voltage:
High-power Port VBUS Note 2, Section 7.2.1 4.75 5.25 V
Low-power Port VBUS Note 2, Section 7.2.1 4.40 5.25 V"

fchk

von Thomas Z. (usbman)


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Hans-Uwe F. schrieb:
> die Eingangsspannung < 5.0 Volt abfällt. Was sagen generell dazu die
> USB-C Spezifikationen?

Nun die Usb Specs sage nichts darüber aus wie sich ein Gerät verhalten 
muss wenn es auserhalb der Spec betrieben wird. In deinem Fall ist es 
wohl ein Highpower Device was ab 4.75V funktionieren muss. Was bei zu 
kleiner Spannung passiert ist nicht definiert. Wenn du also 
sicherstellen willst dass es auch noch bei 4V funktioniert must du auf 
Device Seite Vorkehrungen treffen (Spannungswandler).

von Hans-Uwe F. (ramrod4004)


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Thomas Z. schrieb:
> Hans-Uwe F. schrieb:
>> die Eingangsspannung < 5.0 Volt abfällt. Was sagen generell dazu die
>> USB-C Spezifikationen?
>
> Nun die Usb Specs sage nichts darüber aus wie sich ein Gerät verhalten
> muss wenn es auserhalb der Spec betrieben wird. In deinem Fall ist es
> wohl ein Highpower Device was ab 4.75V funktionieren muss. Was bei zu
> kleiner Spannung passiert ist nicht definiert. Wenn du also
> sicherstellen willst dass es auch noch bei 4V funktioniert must du auf
> Device Seite Vorkehrungen treffen (Spannungswandler).

Danke. Ja, das Device (dynon d3 ) sagt leider nichts darüber aus. Dann 
muss ich wohl das Gerät testen, bzw. die Schaltung analysieren und ggf. 
eine Unterspannungs-Abschaltung erstellen.

von Frank K. (fchk)


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Erwähnenswert ist noch, dass ein USB-C Host auf VBus erst dann Spannung 
anlegen darf, wenn er auf CC1 oder CC2 ein passendes Device erkannt hat. 
Damit soll verhindert werden, dass man mit einem USB-C auf USB-C Kabel 
zwei Hosts miteinander verbindet, die sich dann gegenseitig speisen 
wollen. Beim originalen Standard wurde das ja durch unterschiedliche 
Stecker und Buchsen für Host und Device verhindert.

fchk

von Matthias S. (dachs)


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Hans-Uwe F. schrieb:
> ggf.
> eine Unterspannungs-Abschaltung erstellen.

Eine Powerbank als Puffer wäre einfacher, schneller umzusetzen und 
betriebssicher.

von Soul E. (soul_eye)


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Thomas Z. schrieb:
> Nun die Usb Specs sage nichts darüber aus wie sich ein Gerät verhalten
> muss wenn es auserhalb der Spec betrieben wird. In deinem Fall ist es
> wohl ein Highpower Device was ab 4.75V funktionieren muss. Was bei zu
> kleiner Spannung passiert ist nicht definiert. Wenn du also
> sicherstellen willst dass es auch noch bei 4V funktioniert must du auf
> Device Seite Vorkehrungen treffen (Spannungswandler).

Es gab mal einen Halbleiterhersteller, der Eval-Boards als Werbegeschenk 
verteilt hat, die sich bei Unterspannung zerstörten. Da war ein 
DC/DC-Wandler am Eingang, der umso mehr Strom zog, je niedriger die 
Eingangsspannung wurde. Das hat er solange durchgehalten, bis sein FET 
durchbrannte.

Die einfachste Reparaturmaßnahme war, den Wandler zu überbrücken und die 
VUSB als "5 V"-VDD zu nehmen.

von Hans-Uwe F. (ramrod4004)


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Matthias S. schrieb:
> Hans-Uwe F. schrieb:
>> ggf.
>> eine Unterspannungs-Abschaltung erstellen.
>
> Eine Powerbank als Puffer wäre einfacher, schneller umzusetzen und
> betriebssicher.
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Beantwortet meine Frage nicht und passt nicht ins Gesamtkonzept.

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von Matthias S. (dachs)


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Hans-Uwe F. schrieb:
> passt nicht ins Gesamtkonzept

Dann scheint das Gesamtkonzept unzureichend zu sein.
Ein Gerät, das "hochfahren" muss, aus einer Solarzelle zu versorgen, 
führt bei z.B. einzelnen Wolken zur Abschaltung und Neuboot alle 2 
Minuten. (solange die Solarzelle nicht massiv überdimensioniert ist)
Pufferung wird notwendig sein.

von Jim M. (turboj)


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Hans-Uwe F. schrieb:
> Was sagen generell dazu die
> USB-C Spezifikationen?

Die nützt Dir hier eher wenig.

Mit maximalen Kabellängen im ungünstigeten Fall (passiver Hub 
dazwischen) käme man auf ungefähr 4.3V am Gerät. Wird zum Laden des 
Akkus langsam knapp.

Das größere Problem wird das "Pumpen" sein das entsteht wenn die 
Leistung der Solarzelle genau nicht ausreicht. Dann bricht die Spannung 
jedes Mal ein wenn der Laderegler aufregelt und erholt sich sofort 
wieder wenn er zu macht.

Das müssen USB Geräte nicht unbedingt vertragen können.

von Hans-Uwe F. (ramrod4004)


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Matthias S. schrieb:
> Hans-Uwe F. schrieb:
>> ggf.
>> eine Unterspannungs-Abschaltung erstellen.
>
> Eine Powerbank als Puffer wäre einfacher, schneller umzusetzen und
> betriebssicher.

nach tiefergehender Recherche in die USB-C Funktionen und Specs., ist 
eine direkte Kopplung mit den einfachen Solar-Module sehr aufwendig und 
"wackelig".

Kurzum, ich werde meine Konzeption in Richtung Powerbank schwenken.

von Harald A. (embedded)


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Es gibt für die Versorgung von Wildkameras Solar-Amkus, teilweise mit 5V 
USB-Ausgang. Der Vorteil ggü einer normalen Powerbank ist hier, dass sie 
sich nicht abschalten bei Nichtbezug.
Suchbegriffe auf Aliexpress.com: hunting camera solar battery

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