Catalogue des câbles USB testés

La résistance d'un câble est un facteur très important pour les câbles de charge (elle compte beaucoup moins pour la transmission de données) : elle influe sur l'efficacité de la charge et la chute de tension. Du fait de la résistance interne du câble, dans ses fils et ses fiches, une partie de l'énergie fournie par le chargeur à l'appareil chargé est perdue et dissipée sous forme de chaleur. Plus le courant qui circule est élevé, plus les pertes d'énergie augmentent. C'est pourquoi les câbles USB destinés à la charge à fort courant (par exemple SuperVOOC, HyperCharge et ainsi de suite) sont généralement plus épais. Vous pouvez aussi observer l'effet de la résistance du câble lorsque votre smartphone reçoit une tension inférieure à celle fournie par le chargeur (par exemple 8.4V au lieu de 9V). Si la résistance est trop élevée (>800mOhm), le câble ou sa fiche peuvent surchauffer, voire devenir dangereux à utiliser. Les pertes de puissance dans le câble sont particulièrement indésirables avec les sources d'énergie portables, comme les batteries externes et les panneaux solaires, où chaque parcelle d'énergie compte.

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Exigences de résistance pour un câble USB-C (passif ou actif) selon les normes USB:

Limite de chute de tension (IR) sur la ligne VCC<0.5V et sur la ligne GND<0.25V (0.75V au total)

Cela signifie que, pour les câbles USB-C conçus pour un courant de 3A (60W), la résistance maximale est de 250mOhm et que, pour les câbles prévus pour 5A (100W/240W), la résistance maximale est de : 150mOhm.

 

Les exigences de résistance pour les câbles USB-A -B ne sont pas définies de la même manière que pour les câbles USB-C, mais il est indiqué que la chute de tension maximale est de 0.25V sous une charge de 500mA. Les exigences ECN définissent également une chute de tension sur les lignes VCC+GND de 0.125V + 0.125V et autorisent les sources d'alimentation à fournir 5.5V en sortie.

Les valeurs ci-dessus correspondent à une résistance de câble de 500mOhm pour un courant de 500mA.

Cependant, les câbles USB-A/B peuvent aussi transporter des courants plus élevés, jusqu'à 1.5A (protocole DCP). On peut donc en déduire que la résistance d'un câble USB-A - B devrait idéalement être de 170mOhm. Étant donné que la source peut porter sa tension jusqu'à 5.5V, on peut toutefois considérer que les câbles d'une résistance allant jusqu'à 350mOhm restent utilisables.

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En résumé, quelle résistance un câble USB devrait-il avoir ?

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

• 60W(3A) <=250mOhm

• 100W/240W(5A) <=150mOhm

USB-A -B:

• 0.5A <=500mOhm

• 1.5A <=170mOhm (souhaitable) et <=350mOhm (acceptable)

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Que représentent concrètement des résistances de câble de 100mOhm ou 200mOhm ?

En pratique, le plus simple est d'exprimer la résistance sous forme de chute de tension ou de perte de puissance qui fera chauffer le câble.

Par exemple, votre ordinateur portable peut consommer 100W (20V5A). Si le câble présente une résistance de 100mOhm, la tension qui arrive à l'ordinateur n'est pas de 20V, mais de 19.5V (perte de 2.5W). Avec 200mOhm, l'ordinateur reçoit 19V (perte de 5W).

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Comment mesurer la résistance d'un câble USB ?

Il existe plusieurs méthodes de mesure. La mesure la plus précise s'obtient avec un milliohmmètre qui permet de mesurer avec précision de très faibles résistances par la méthode Kelvin (montage à quatre contacts). Pour effectuer cette mesure, j'utilise l'appareil YR1035+ (Amazon) (AliExpress) et des ports USB fabriqués par mes soins (photo ci-dessous), que j'ai raccordés moi-même.

Lors de la mesure, il est important de mesurer la résistance de l'ensemble du circuit qui transporte l'énergie : celle du fil de la ligne VCC et celle du fil de la ligne GND. C'est pourquoi l'un des ports USB de la paire de mesure est court-circuité (avec un fil de cuivre de 0.75mm). Dans mon cas, il s'agit de l'un des connecteurs USB-C et d'un connecteur micro-USB. Les autres connecteurs USB-C et USB-A sont reliés aux fils épais de sortie, de 2.5mm de diamètre, servant à brancher le milliohmmètre. Le port USB-A est raccordé aux fils de sortie par des fils de 0.75mm de diamètre.

J'ai choisi des ports USB-C dont les pistes sont aussi larges que possible afin de réduire la résistance.

La résistance entre les contacts de sortie et les contacts VCC/GND du port USB-A est de 11.5mOhm pour chacun, soit 23mOhm au total. C'est une marge d'erreur dont je tiendrai compte lors de la mesure de la résistance des câbles USB-A -USB-C ou USB-A -MicroUsb. Cette marge d'erreur provient des pistes fines de la carte USB-A et des points de soudure.

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Je peux ainsi mesurer avec précision la résistance des types de câbles USB les plus courants : USB-C -USB-C, USB-A -USB-C, USB-A -micro USB, USB-C -micro USB (ce dernier type de câble ne respecte pas la norme, mais il existe et j'en ai aussi un dans ma collection).​