关于USB口带移动硬盘的的那些事儿

newcathay

其实早就想写这个问题，但是最近一直比较忙，现在正好是两个产品的一个中间过渡期，有时间写一下这个问题：
网上一直有这样一个论断，就是看一个口能不能带动移动硬盘来评价一个USB端口的供电指标是高还是低。
其实呢，能不能带动移动硬盘供电指标关系不大！
要理解这个问题，先得看看电脑是怎样为USB供电的。先看看台式机是怎样为USB口供电的

从上图可看出，USB电源直接来自机箱的ATX电源输出，只不过中间加了保险和用来滤高频的磁珠。ATX电源的输出，大家都知道，只要在4.75~5.25之间都算合格，毕竟台式机成本在那里放着，这个电压有这个精确值也就够了，不过一般输出电压都会比5v高，我们实测一般在5.1~5.2V之间，为什么要提些这个，呵呵，因为后文还要用到；
再来看看笔记本的USB电压供电

上图中的USBVCC从哪里来呢？看下面

看见没有，从MAX1999输出的，这个芯片是两路输出的pwm DC-DC,最大输出电流10A，好电源啊！好电源就是不一样，其输出精度为1.5%,换算成绝对值就是5V输出在4.925~5.075之间波动，简单一点，看成5V不变好了！当然好一点的笔记本不会省成本的，在USB前还有一个USB电源管理芯片，我们来看看这个芯片的参数：500mA minimum continuous load current per port;1.25A maximum short circuit current limit(取自MIC2526 datasheet)。有了这个芯片以后，当电流超过她的临界电流大约1秒以后（因为其工作原理就是靠温升来感知的，速度当然不能和用专用的毫欧电阻和比较器电路的响应速度相比了），其内部的温升会达到切断临界值而切断外供电源，而现在很多新的大容易硬盘的启动电流在临界电流以上持续可不止1秒，这也是为什么有些老款的高档的笔记本反而移动硬盘的带动能力很一般的原因！(其实这也是为什么i.hub不选用这种USB电源管理芯片的很重要的原因之一)而且现在本本都那么便宜，绝大多数本本都不会有那个芯片，所以我们暂时也省了！
好了，台式机和笔记本的供电都看了吧，这两种基本上都算是直接从主电源处接出来的电源，要说USB口供电不足，实在是没道理啊！
既然供电问题解决了，那为什么还会出现USB口带移动硬盘带不动呢？
那我们得再来看看硬盘的结构了，硬盘里面有两个机械部分，就是两个电机，一个是负责磁盘转动的主轴电机，一个是负责磁头定位的音圈电机。大家都知道，电机的启动电流和正常工作以后的电流是两回事，一般启动电流会比工作大电流要大很多，而且要电机正常工作呢，电压会有一定要求，也就是有个电压范围，低了的话，电机会启不起来的。
再来看一个问题，就是硬盘的启动电流的问题，看下图40G硬盘的启动电流(版主高抬贵手，那个网址水印不是我的，实在找不到其他图了)

再看看工作电流的比较

看上图就知道了启动电流和工作电流差别有多大了吧，一般般的1.2A启动电流的大把！具体您的硬盘启动电流有多大，一谈到这个数据，厂家就讳莫如深啊，所以只在一些专业评测上能看到这些数据。为了部分人的需求，厂家也会羞答答的出一些小启动电流的硬盘，比如希捷的5400.2啊，或者DVR专用这些。
在我的前文“小东西，大文章，USB电缆分析里面”，我已经说过USB线缆是有压降的，特别是在大电流下，这个压降会很突出，比如在1A电流下，30cm长的24/28镀锡铜的压降大约是0.26V，150CM的24/28镀锡铜线压降为0.49V，至于那种用铁丝做的USB线（也是大家常见的什么MP4/MP3用来配机的线）,180cm达到了创记录的1.18V（热烈订祝铁线夺魁，啪啪啪。。。），从我们的经验数据来看，当到达电机的电压降至4.7V以后，电机是起不来的（这个地方我们不专业，欢迎对电机有经验的兄弟来更详细解释一下）。这样就形成一个怪圈，电机一启动，电流就迅速增加，当电流增大到一定程度，由于线压降，电机侧的电压降至临界值以下，电机转速马上变化，这时候音圈电机正去定位呢，结果由于主轴电机速度变了，音圈电机定不了位。当电机转速下降，这时候需要的电流小了，电压又上来了，电机又去启动，电流又大了，电机又再次失速。大家知道，音圈电机最开始的定位有一个嗒嗒声，但是由于定不上位，音圈电机就只好随着主轴电机的运转不断的去定位，所以您的硬盘遇到这种情况就只有连续的让人心痛的“嗒、嗒、嗒.....”了！
所以，各位的带不动移动硬盘不要怪这个怪那个，先看看自已的USB线如何好了！
另外关于HUB能否带动硬盘作为HUB好坏这种言论，实在是不知道从何说起，给大家来幅市面上常见的USB HUB的内部图看看

看仔细线框框出来的部分了吧，那是一根铁丝，对了，直连的，市面上绝大部分的HUB的电源就是这种构造,所以，HUB后面的移动硬盘的实际上是主机直接供电，和HUB一点关系都没有。下次，再有谁忽悠您他的HUB带移动硬盘有多强，先看一下他的随机线再说！另外，在这里要提一点的就是,相对于直连的hub，由于i.hub.4要考虑电源的隔离，又多了一个电路，这个电路有50毫欧的内阻，也就是说在1A的电压下，有0.05V的压降，同30cm的线在1A电流下0.26V的压降相比，大约相当于多了6cm长的线，如果真要比较带动移动硬盘的能力，那么相对其他的HUB来说，也就是多了这6cm的等效线长而已！
为什么我们常说台式机的带动能力强呢，很简单，前文已经提到了，台式机的电压会高那么一点，所以要降到极限电压以下，需要的线也要长一点，如此而已
关于i.hub的的拆解，请参见无极上发表的另外一篇文章“i.HUB.4 NEC芯片 USB 2.0 HUB 拆解”http://www.wuji.org.cn/bbs/thread-44417-1-1.html
另外，另一篇文章“小东西，大文章-USB 线缆分析”,由于写得较早，里机的链接里有网址，也不想花时间修改，所以并没在无极上发表，也请有兴趣的各位在google里自行搜索！给大家带来不便，深感歉意！

想吃猫的鱼

lz写的很详细，辛苦了

FireWire800

好文，顶！

sharptime

很好，收藏之

chinaql

不错,顶!

newcathay

原帖由 workwork 于 2008-12-7 19:43 发表
把你的HUB也带过来撒，大家眼盘下。

好的，没问题，我还以为带个链接大家自已看就行了，既然有家有兴趣，那就整个搬过来，请大家过过目，挨挨砖头，呵呵！

akcadia

哪为什么我的DELL的那个什么什么键盘··
带HUD的那个···带不了移动银盘呢？

newcathay

原帖由 akcadia 于 2008-12-7 23:53 发表
哪为什么我的DELL的那个什么什么键盘··
带HUD的那个···带不了移动银盘呢？

因为键盘本身无源的，您要考虑从主机到键盘那么长的线的压降。

reftin2

按LZ的理论，解释不了很多HUB只带移动硬盘可以，加上其他usb设备比如鼠标就不中了
这种现象是很常见的吧

newcathay

原帖由 reftin2 于 2008-12-11 17:57 发表
按LZ的理论，解释不了很多HUB只带移动硬盘可以，加上其他usb设备比如鼠标就不中了
这种现象是很常见的吧

其实能不能上线分两种情况,一种就是电源级的上线,另外一种是信号级的上线,在USB的配置信息中有一条就是上报的该设备的电流需求信息,如果新设备上报的电流值在主机侧和原上报电流值之和相加和超过500mA,新设备是在信号侧被拒绝上线的,这和电流够不够没关系.这种情况,查询相关设备的上报电流就能找到原因的!

reftin2

个么说某些usb设备就是没法共存的罗，除非是修改usb的规范？

newcathay

原帖由 reftin2 于 2008-12-12 00:45 发表
个么说某些usb设备就是没法共存的罗，除非是修改usb的规范？

USB的供电分两种,一种是是BUS供电,即上游HUB给下游的设备供电,一种是是SELF供电,即设备自身供电,电流的信号级限制是针对BUS供电的,您用自供电那不就OK就了!另外,现在很多设备上报的数据很不准确,小电流设备报高,大电流设备报低的比比皆是,比如一个移动硬盘就报自已耗电96mA,呵呵,您信吗?这也间接把这个问题搞复杂了.