В статье мы изучим, как USB-тестеры показывают собственное потребление на примере Power-Z KM003C, Witrn K2, Ryken X3 и Ryken С1. Все тестеры типа TypeC, поэтому будем смотреть на питание от такого же разъема.

Будем сравнивать показания тестеров в четырех конфигурациях: подключение тестера напрямую через Type C Male (дальше порт-папа), подключение тестера через кабель, подключенный в Type C Female (дальше порт-мама) и такие же опыты с подключенным питанием через PC/HID разъем (если он есть).

Поскольку опыты будут подключать тестер к порту TypeC, то нужно будет добиться его включения. Все тестеры предлагают единый способ активации - зажатие кнопки, ближайшей к порту-маме. Это действие вызывает подключение pull-down резистора (притягивание к земле) линии СС1, что позволяет зарядке увидеть потребителя и подать напряжение 5V.

Все тестеры вели себя одинаково:

• При подключении папой в зарядку они включались в любой позиции
• При подключении мамой через кабель они включались только в одной из двух позиций

Почему такое единство? Очень просто. Тестер подтягивает к земле только контакт CC1 (в силу симметрии нельзя сказать, кто есть кто, но пусть будет CC1). Когда мы подключаемся напрямую, через папу, то зарядка видит, что через один из двух его контактов CC1/CC2 потек ток и логика правильно коммутирует активную линию как CC. При подключении мамой через кабель, CC1 тестера может быть присоединен либо к линии CC, которая подключается к зарядке с другой стороны, либо к линии VCONN, которая обязана быть разорванной. Второй вариант приводит к тому, что зарядка физически не видит pull-down резистора. Можно ли избавиться от необхоимости переворачивания? Теоретически можно, если подтягивать оба контакта, и CC1 и CC2, и самому определять кто из них CC. Но тогда сломается логика определения в случае подключения без кабеля, поскольку ток пойдет через обе линии и определить “где CC” будет невозможно. А пойти на отдельные режимы “подтягивать только CC1”/“подтягивать и CC1 и CC2” - это запутать пользователей и усложнить схемотехнику.

Посмотрим на то, какой ток покажет тестер в зависимости от того, через какой разъем он подключен к павербанку. Пока не подключаем дополнительное питание через HID.

Все, кроме KM003C, показывают ток при подключении через маму. И только KM003C показывает ток при подключении через папу. У C1 на экране вольтметра можно убрать собственное потребление зажатием кнопки “-”. Интересно, что ориентация кабеля для подключения CC1 к линии CC попарно совпадает у KM003C с X3 и у K2 с C1. То есть положение CC1 относительно корпуса разные производители делали как получится, без общего правила. Выбор ожидаемого производителем местоположения тестера в цепи между зарядкой и потребителем, тоже интересно. Ryken и Witrn считают, что нужно измерять ток на выходе из зарядки, а KM003C ожидает подключения около устройства.

Если сразу подключить питание через HID, то подключение включенного тестера к питанию не активизирует зарядку, поскольку pull-down резистора не будет. Поэтому поступим по-другому: сперва подключим тестер к зарядке и только после этого подключим питание через HID. Результат у всех трех тестеров с HID был одинаковым: ненулевой ток уменьшался до нуля. То есть тестер переключался на питание от HID-порта. Если до подключения показывался нулевой ток, то он таким и оставался.

Зададимся вопросом, а почему у тестера направление подключения влияет на показ собственного потребления? И почему это заметно именно на токе? Объяснение простое, для него достаточно школьной физики. Вот примерная схема тестера, подключенного “правильно”:

Тестер представлен как три блока: вольтметр, амперметр и “сопротивление”, которое представляет собой потребляющую компоненту тестера. Для Ryken и Witrn это прямое подключение к зарядке, а потребитель подключен через кабель. Для KM003C это подключение к потребителю, а зарядка подключена через кабель. А теперь сравним с “неправильным” подключением тестера:

Видите разницу? При “неправильном” подключении амперметр учитывает ток, потребляемый самим тестером, он считает сумму тока через потребителя и через сам тестер (вспоминаем про параллельное подключение). А при “правильном” подключении собственное потребление тестера не учитывается в показаниях амперметра.

А что происходит при подключении питания через HID? Нарисуем схему с переключателем питания (автоматическим) между HID и основной линией. Если тестер питается через HID, то его потребление выключается из видимости амперметра.

А на что влияют вот эти миллиамперы? Они влияют не только на сферический эксперимент с измерением голого тестера, но и на все измерения. Можно сделать опыт, подключить кабелем зарядку и потребителя и последовательно подключать тестер около зарядки и около потребителя. Лучше взять потребителя со стабильным потреблением тока, чтобы не было скачков. Я использовал нагрузку DL24 и выставлял ток в 1А, чтобы собственное потребление не было на уровне погрешности. После каждого включения в цепь тестера нужно подключить к нему питание через HID и наблюдать за изменением тока на тестере. В зависимости от тестера, при подключении питания через HID в “правильном” месте ток не изменится. А при подключении с другой стороны мы увидим уменьшение тока на размер собственного потребления. Для Ryken X3 подключение тестера со стороны зарядки будет показывать параметры без учета собственного потребления, и, при подключении питания через HID показания не изменятся. А при подключении со стороны потребителя, тестер учитывает собственное потребление и показывает больший ток. И когда вы подключите HID, то показываемый ток уменьшится. Казалось бы, что нам до миллиампер, когда мы измеряем амперы? В принципе, при замерах мощности современных зарядок это вносит ничтожую погрешность, это так. Но когда мы измеряем что-то типа падения напряжения на кабеле, то нужно учитывать, что простая перестановка тестера с одного конца кабеля на другой принципиально меняет схему и вносит добавку, которая сопоставима с измеряемыми значениями. Что с этим можно сделать? Самое простое - это всегда при измерениях запитывать тестер от HID. Это гарантированно избавит от погрешности при измерениях. Если у тестера нет разъема HID, как у Ryken C1, то нужно посмотреть в инструкции, как скорректировать результаты на дисплее. По слухам дешевые показометры имеют автоматическую коррекцию результатов, но это стоит проверить. Если не хочется подключать питание через HID, то стоит помнить, какой конец кабеля для Вашего тестера “правильный”, а какой добавляет собственное потребление и корректировать результат на собственный ток.

Подведем итоги. Мы увидели, что в зависимости от того, каким разъемом (папа или мама) тестер смотрит в сторону зарядки зависит то, будет ли в показания добавляться собственное потребление тестера. В “плохой” конфигурации тестер увеличивает значение тока. Вносимое изменение порядка десятков миллиампер и несущественно влияет на измерение процессов зарядки современных устройств, но вносит существенные погрешности при измерении падения напряжения на кабеле и дальнейшем вычислении его сопротивления. Проблему можно решить с помощью питания тестера через HID-разъем, что полностью убирает влияние собственного потребления тестера на измеряемую линию. Удачи в измерениях!