Catalogus van geteste USB-kabels

De kabelweerstand is een zeer belangrijke factor voor oplaadkabels (voor gegevensoverdracht speelt die nauwelijks een rol) en beïnvloedt de laadefficiëntie en de spanningsval. Door de interne weerstand van de kabel (in de draden en stekkers) gaat een deel van de energie van de oplader naar het apparaat verloren als warmte. Hoe hoger de elektrische stroom, hoe groter het energieverlies. Daarom zijn USB-kabels voor laden met een hoge stroomsterkte (bijvoorbeeld SuperVOOC, HyperCharge enzovoort) meestal dikker. U kunt de invloed van de kabelweerstand ook merken wanneer uw smartphone minder spanning ontvangt dan de oplader levert (bijvoorbeeld 8.4V in plaats van 9V). Als de weerstand te hoog is (>800mOhm), kunnen de kabel of stekker oververhit raken en kunnen sommige zelfs gevaarlijk zijn in gebruik. Bovendien is vermogensverlies in de kabel extra ongewenst bij draagbare stroombronnen zoals een powerbank of zonnepanelen, waar elk beetje energie telt.

​

Vereisten voor de weerstand van een USB-C-kabel (passief of actief) volgens de USB-standaarden:

Limiet voor de spanningsval (IR) over de VCC-lijn <0.5V, over GND <0.25V (in totaal 0.75V)

Dit betekent dat de maximale weerstand voor USB-C-kabels die zijn berekend op 3A (60W) 250mOhm is, en voor kabels met een nominale stroomsterkte van 5A (100W/240W): 150mOhm.

 

Vereisten voor de weerstand van USB-A -B-kabels zijn niet op dezelfde manier vastgelegd als voor USB-C, maar er staat wel dat de maximale spanningsval bij een belasting van 500mA 0.25V is. De ECN-vereisten leggen ook de spanningsval over de VCC+GND-lijnen vast als 0.125V + 0.125V en staan voedingsbronnen toe om aan de uitgang 5.5V te leveren.

Het bovenstaande komt voor stromen van 500mA neer op een kabelweerstand van 500mOhm.

USB-A/B-kabels kunnen echter ook hogere stromen tot 1.5A doorgeven (DCP-protocol). Daaruit volgt dat een USB-A - B-kabel in het ideale geval een weerstand van 170mOhm zou moeten hebben. Omdat de bron de spanning tot 5.5V mag verhogen, kunnen kabels met een weerstand tot 350mOhm als bruikbaar worden beschouwd.

​​

Wat moet de weerstand van een USB-kabel dus zijn?

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

• 60W(3A) <=250mOhm

• 100W/240W(5A) <=150mOhm

USB-A -B:

• 0.5A <=500mOhm

• 1.5A <=170mOhm (bij voorkeur) en <=350mOhm (aanvaardbaar)

​​

Wat betekent een kabelweerstand van 100mOhm of 200mOhm in de praktijk?

In de praktijk is de weerstand het eenvoudigst uit te drukken als spanningsval of als vermogensverlies dat de kabel opwarmt.

Uw laptop kan bijvoorbeeld 100W (20V5A) verbruiken. Als de kabel een weerstand van 100mOhm heeft, ontvangt uw laptop geen 20V maar 19.5V (verlies van 2.5W); bij 200mOhm ontvangt hij 19V (verlies van 5W).

​

Hoe meet u de weerstand van een USB-kabel?

Meten kan op verschillende manieren. De nauwkeurigste meting krijgt u met een milliohmmeter, die een zeer kleine weerstand nauwkeurig kan meten met de Kelvinmethode (vierdraadsmeting). Voor zo'n meting gebruik ik het apparaat YR1035+ (Amazon) (AliExpress) en zelfgemaakte USB-poorten (zie de foto hieronder), die ik zelf heb aangesloten.

Bij het meten is het belangrijk de weerstand van de hele stroomkring te meten: de weerstand van de draad van de VCC-lijn en die van de GND-lijn. Daarom is een van de USB-poorten in het meetpaar kortgesloten (met koperdraad van 0.75mm). In mijn geval is dat een van de USB-C en micro-USB. De andere USB-C en USB-A-connectoren zijn aangesloten op dikke uitgangsdraden met een diameter van 2.5mm voor aansluiting van de milliohmmeter. De USB-A-poort is met draden van 0.75mm diameter op de uitgangsdraden aangesloten.

Ik koos USB-C-poorten met zo breed mogelijke printbanen om de weerstand te verlagen.

De weerstand tussen de uitgangscontacten en de VCC/GND-contacten in de USB-A-poort was 11.5mOhm per contact, dus in totaal 23mOhm. Met deze meetfout houd ik rekening bij het meten van de weerstand van USB-A -USB-C of USB-A -MicroUsb-kabels. De meetfout wordt veroorzaakt door de dunne printbanen op de USB-A-printplaat en de soldeerverbindingen.

​

Zo kan ik de weerstand van de meest voorkomende typen USB-kabels nauwkeurig meten: USB-C -USB-C, USB-A -USB-C, USB-A -micro USB en USB-C -micro USB (die laatste is geen standaardkabel, maar ze bestaan en ik heb er ook een in mijn collectie).​