自制长 USB 2.0 电缆。方案、说明

自制的长 USB 2.0 电缆。无线电电子电气工程百科全书

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USB 2.0 规范要求 USB 电缆中的电源线的铜截面为 0,08 至 0,52 毫米²。然而，许多USB电缆制造商为了降低成本，更喜欢在其中放置最小横截面的电线。因此，没有自己的电源但从 USB 连接器消耗大量电流的设备必须使用短电缆连接，且电源电压降不超过允许的限制。例如，当USB线长度超过2,5厘米时，外置80英寸硬盘将无法工作，为了在外围设备的放置上获得更大的自由度，您可以自制一根USB线，功率损耗会大大减少。

在图中。图 1 显示了自制 USB 电缆的示意图。除连接器 XP1 和 XS1 之外的所有部件都是可选的 - 它们仅确保电缆的易用性和可靠性。 XP1 插头连接到主机设备（例如计算机）的 USB 插座。信息流沿着D+和D-线双向传递，无需任何变换。

自制长 USB 2.0 电缆
米。 1.自制USB线方案

+5V电源电压由主设备通过Vbus接口线通过自恢复保险丝FU1提供给从设备。但如果开关 SA1 打开，则不会向从设备供电。此时，晶体管VT1截止，VT2截止，白色LED HL2、HL3点亮。手动关闭连接到 XS1 插座的设备电源的功能显着提高了易用性。并且，在开关SA1打开的情况下，所描述的装置可以用于例如为键盘提供背光。

当开关SA1闭合时，从设备获得供电。晶体管 VT1 打开，VT2 关闭，LED HL2 和 HL3 关闭，HL1 亮起，指示连接到 XS1 插座的设备的电源。齐纳二极管 VD1 可以降低电源出现故障时损坏该设备的可能性。它与二极管 VD2-VD5 一起限制 D+ 和 D- 线上可能出现的电压浪涌。

电阻器R2、R3不仅用于晶体管VT1上的单元的操作。它们可防止 D+、D-、Vbus 线上相对于 GND 线的电荷累积。电容器C1-C3 截止。它们提高了所连接设备的稳定性，并进一步降低了所用设备 USB 端口损坏的可能性。

电缆本身为三线屏蔽，外径为7毫米，每根线的横截面约为0,5毫米² （图2）。笔者不知道其类型，但通常这种电缆用于与安全报警和视频监控系统中的传感器和摄像机连接。本例中，编织屏蔽层作为GND线，蓝线为Vbus，黑线为D+，白线为D-。电缆长度为3,5 m，每根导线相对于编织层的电容约为460 pF。电缆末端应用橡胶胶或BF胶密封。

自制长 USB 2.0 电缆
米。 2. 电缆

在电流为 0,5 A 时，该电缆上的电源电压降不超过 0,34 V。作为比较，3 m 长的工业 USB 电缆在相同电流下的电压降为 0,95 V。作者没有提供这两种数据外置 2,5 英寸硬盘无法使用此类工业电缆。使用自制电缆，辅以带有 USB 和 miniUSB 连接器的短电缆（46 厘米），两个驱动器都可以完美运行。当两条总长为 7 m 的自制 USB 电缆串联时，两个驱动器均保持运行状态。然而，测试中使用的四台计算机中的两台将驱动器连接的 USB 端口从 USB 2.0 模式切换到速度较慢的 USB 1.1 模式。

自制长 USB 2.0 电缆
米。 3.印刷电路板

大部分器件部件都放置在 30x20 mm 的印刷电路板上，如图 3 所示。 5. 电阻R6、R6 直接焊接到相应LED 的端子上。所有电容器均采用多层陶瓷，额定电压至少为 4446 V。PMLL4150 二极管可替换为 PMLL4151、PMLL4153、PMLL4148、PMLL4448、PMLL1、4148 N1、244SS503、KD1A 中的任何一个。您可以安装 5919 个 N3，而不是 1SMB5339BT30 齐纳二极管。您可以安装 ARL-744UWC-5CD、ARL-5113UWC-17CD-NS、ARL-5213UWC-17cd-BS、ARL-5213UWC-17cd-BS 等代替白色 LED RL5213-WH20D（发光强度 5213 cd）， ARL-20UWC -5213cd-NS、ARL-25UWC-5213cd、ARL-35UWC-310cd。 RL344-DR63S LED 可以替换为任何通用 LED，例如 L-66、KIPDXNUMX 系列。

BCP54-16晶体管可以由BCP54、BCP55、BCP56、BCP68、SS8050、KT6114、KT698系列中的任何一个替代。 SS547、SS9013、9014SC2、KT3199A、KT3129A、KT3130A 中的任何一个都可以代替 BC6111 晶体管。可能的替换选项中所示的晶体管在外壳类型和引脚分配方面存在差异。

在不需要的计算机主板上发现的自复位表面安装保险丝。您可以使用类似的保险丝 MF-R160、MF-S175、LP30-160。开关SA1采用摇杆KCD-2011。另一个类似的也可以。该设备组装在尺寸为 58x42x23 mm 的电话插座外壳中（图 4）。 USB 插座、开关和 LED 使用溶解在丙酮中的聚苯乙烯粘在外壳上。

自制长 USB 2.0 电缆
米。 4、整机

电源线电阻低的长USB电缆不仅可以让您将外围设备安装在方便且儿童接触不到的地方，而且还可以轻松地将无线电通信设备和网络摄像头放置在房间外如果室内信号水平较弱或需要对行走的儿童或受保护物体进行视频监控。

作者：A. Butov

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