Katalog getesteter USB-Kabel

Der Kabelwiderstand ist bei Ladekabeln ein sehr wichtiger Faktor (für die Datenübertragung spielt er keine besondere Rolle): Er beeinflusst die Ladeeffizienz und den Spannungsabfall. Durch den Innenwiderstand des Kabels (in den Leitern und Steckern) geht ein Teil der Energie auf dem Weg vom Ladegerät zum geladenen Gerät verloren und wird als Wärme abgegeben. Je höher die Stromstärke, desto größer sind die Energieverluste. Deshalb sind USB-Kabel, die für hohe Ladeströme ausgelegt sind (beispielsweise SuperVOOC, HyperCharge usw.), in der Regel dicker. Die Wirkung des Kabelwiderstands sehen Sie auch, wenn Ihr Smartphone weniger Spannung erhält, als das Ladegerät liefert (beispielsweise 8.4V statt 9V). Ist der Widerstand zu hoch (>800mOhm), können Kabel oder Stecker überhitzen; manche sind sogar gefährlich. Bei tragbaren Energiequellen wie Powerbanks und Solarmodulen sind Verluste im Kabel besonders unerwünscht, weil dort jede Energieeinheit zählt.

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Anforderungen an den Widerstand von USB-C-Kabeln (passiv oder aktiv) gemäß USB-Standards:

Grenze für den Spannungsabfall (IR) auf den Leitungen VCC<0.5V, GND<0.25V (insgesamt 0.75V)

Das bedeutet: Bei USB-C-Kabeln für 3A (60W) beträgt der maximale Widerstand 250mOhm; bei Kabeln mit 5A-Nennstrom (100W/240W) beträgt der maximale Widerstand: 150mOhm.

 

Anforderungen an den Widerstand von USB-A -B-Kabeln sind nicht in derselben Weise festgelegt wie für USB-C, doch ist bei einer Last von 500mA ein maximaler Spannungsabfall von 0.25V angegeben. Die ECN-Anforderungen legen außerdem einen Spannungsabfall auf den Leitungen VCC+GND von 0.125V + 0.125V fest und erlauben Stromquellen, am Ausgang 5.5V bereitzustellen.

Aus den obigen Angaben ergibt sich für 500mA ein Kabelwiderstand von 500mOhm.

USB-A/B-Kabel können jedoch auch höhere Ströme von bis zu 1.5A übertragen (DCP-Protokoll). Daraus lässt sich schließen, dass ein USB-A - B-Kabel im Idealfall einen Widerstand von 170mOhm haben sollte. Da die Stromquelle die Spannung auf 5.5V anheben kann, sind Kabel mit einem Widerstand von bis zu 350mOhm noch verwendbar.

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Wie hoch sollte der Widerstand eines USB-Kabels also sein?

USB-A -C, USB-C -C:

• 60W(3A) <=250mOhm

• 100W/240W(5A) <=150mOhm

USB-A -B:

• 0.5A <=500mOhm

• 1.5A <=170mOhm (wünschenswert) und <=350mOhm (akzeptabel)

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Was bedeuten 100mOhm oder 200mOhm Kabelwiderstand in der Praxis?

Am einfachsten lässt sich der Widerstand in der Praxis als Spannungsabfall oder Leistungsverlust ausdrücken, der das Kabel erwärmt.

Ihr Laptop kann beispielsweise 100W (20V5A) aufnehmen. Hat das Kabel einen Widerstand von 100mOhm, kommen am Laptop statt 20V nur 19.5V an (Verlust: 2.5W); bei 200mOhm sind es 19V (Verlust: 5W).

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Wie misst man den Widerstand eines USB-Kabels?

Es gibt mehrere Messmethoden. Die genaueste Messung gelingt mit einem Milliohmmeter, das sehr kleine Widerstände präzise mit der Kelvin-Methode (Vierleiter-Messung) messen kann. Für eine solche Messung verwende ich das Messgerät YR1035+ (Amazon) (AliExpress) und selbst gebaute USB-Anschlüsse (Foto unten), die ich selbst verbunden habe.

Bei der Messung muss der Widerstand des gesamten Stromkreises erfasst werden, der Energie überträgt: der Widerstand der VCC- und der GND-Leitung. Deshalb ist einer der USB-Anschlüsse im Messpaar kurzgeschlossen (mit einem 0.75mm-Kupferdraht). In meinem Fall ist das einer der USB-C und micro-USB-Anschlüsse. Die zweiten USB-C und USB-A-Anschlüsse sind mit dicken Ausgangsleitungen mit einem Durchmesser von 2.5mm zum Anschluss des Milliohmmeters verbunden. Der USB-A-Anschluss ist über Leitungen mit einem Durchmesser von 0.75mm mit den Ausgangsleitungen verbunden.

Für die USB-C-Anschlüsse habe ich Modelle mit möglichst breiten Leiterbahnen gewählt, um den Widerstand zu verringern.

Der Widerstand zwischen den Ausgangskontakten und den VCC/GND-Kontakten am USB-A-Anschluss beträgt jeweils 11.5mOhm, also insgesamt 23mOhm. Diese Abweichung berücksichtige ich bei der Widerstandsmessung von USB-A -USB-C oder USB-A -MicroUsb-Kabeln. Die Abweichung entsteht durch die dünnen Leiterbahnen auf der USB-A-Platine und die Lötstellen.

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So kann ich den Widerstand der gängigsten USB-Kabeltypen präzise messen: USB-C -USB-C, USB-A -USB-C, USB-A -micro USB, USB-C -micro USB (Letzteres ist kein standardisiertes Kabel, aber solche Kabel gibt es, und ich habe auch eines in meiner Sammlung).​