USB线压降测试和计算方式
USB线压降测试和计算方式
USB线压降是影响充电效率的重要因素，本文将详细介绍压降的概念、测试方法、影响因素以及计算公式，并通过具体实例进行说明。
压降的基本概念
压降（IR drop）是指流体在管道中流动时，由于能量损失而引起的压力降低。在流体流动过程中，压降主要包括沿程摩擦压降、重力压降、加速压降和局部形阻压降。对于电路来说，压降是指电源的电压经过一段线路或其他部件的传送时，由于电阻的存在而造成的电压损失。
USB线压降测试方法
USB cable的压降测试
测试设备：DC电源，电子负载仪，USB测试板，数字万用表
连接方式：
- 连接USB-A/USB-C等的测试板到DC电源
- 连接Micro/Mini /USB-C等的测试板到电子负载仪
- 连接USB线到测试板
- 设置DC电源上Cable对应的电压，比如说：5V到48V之间的数值
- 设置电子负载仪的电流 ，比如：3A/5A等
- 调节万用表到电压档，表笔分别点测试板触点VBus/GND，读取万用表值
Lightning cable的压降测试
测试设备：
- 方法1：ATS测试（ATS, Apple原装充电器, 苹果电脑MacBook）
- 方法2：负载仪测试（直流电源，电子负载仪，USB测试板，lightning测试板）
ATS连接方式：
- AC Charger 插入插座
- 连接ATS到MacBook,随后打开ATS软件
- 连接lightning cable到ATS
- 连接到ATS后，点击“Start Capture”
- 点击“Run USB VBus Load test”，查看测试结果，绿色即为测试合格，红色为不合格
压降的影响因素
压降是怎么引起的，线阻对压降的大小起到决定性作用。根据压降的计算公式“电压=电流*电阻”可知，线材的电阻对压降有明显的影响。线材的电阻与长度成正比，与截面积成反比。因此，缩短长度、加大截面积是降低线缆电阻的直接方法。
这就是为什么部分比较长的数据线往往也会比较粗的原因，因为它需要通过增大截面积的方式来弥补长度所带来的线阻，但这样的做法往往会大幅度增加线材的成本，因此这些更长也更粗数据线往往也会卖得更贵。不过也有部分产品在增加长度的同时并不改变线材的截面积，这样的数据线往往长度越长压降就越明显，当然我们并不是说这样的数据线不能使用，只是这样的线材充电效率确实会低一些，此外长度和截面积都相等线材也不见得线阻会相同，线材使用的是何种材料也是很关键的因素。目前数据线里面普遍都采用铜质线材，有部分高端产品可能会使用镀银线甚至是纯银线来降低线阻，但也有部分低端线材会采用铝材质，铝材质的导电率不差，但相比铜是要低很多。对于长度很短的数据线来说可能影响不大，例如长度仅10-15cm的产品，但是对于长度达到1米、1.5米甚至2米或以上的线材，铝材质带来的线阻影响就不可忽略了。以纯铜和纯铝来计算，后者的电阻率为前者的1.6倍，这就意味着在相同长度和相同截面积的情况下，后者带来的压降会是前者的1.6倍。我们此前曾经对苹果的MacBook Pro 16标配的充电数据线进行过测定，其线阻为0.125Ω，通过4.7A电流时产生的压降约为0.6V，相当于损失了2.82W能量。假如这条线从铜材质变为铝材质，那么理论上其线阻将变为0.200Ω，4.7A电流下的压降就变成0.94V，相当于损失了4.42W的能量。
值得一提的是，目前仍然处于主流快充模式的“高压低电流”就是为了解决线材线压降引起的充电效率降低问题而开发的，同样是充电器输出18W功率，在5V环境下就相当于3.6A的电流，在一条线阻为0.1Ω的线材上是压降0.36V，既超出了±5%的要求，损耗的能量也高达1.3W；而对于9V环境来说的话就是2A电流，压降仅0.2V，相当于0.4W的功率损失，后者的功率损失还不到前者的三分之一。因此无论是目前主流的“高压低电流”模式还是逐步趋向统一PD充电协议，随着充电功率的提升，电压提升的幅度往往会比电流提升的幅度更大，这样既可以减少线材上的功率损失，同时也可以避免线材为了通过大电流而变得过于粗壮，不便于用户使用。当然数据线可不仅仅是用于充电，传输数据也是一个很重要的作用。但是相比于用于充电的线路，用于传输数据的线路对线材的要求可以说是相当低了，因为其上面所经过的电流是很小的，更多时候只是用来表达电平的高低，因此当我们剪开一条数据线后，就会看到其供电线路的线缆明显会比数据线路的线缆更粗。也正是因为这样，对于传输数据的线材，连接是否牢固会比线材是否够粗、电阻是否够低要更为重要。也正因为这样，现在大部分的第三方数据线都会强调自家产品的电流通过能力，数据传输能力更多地是以是否支持USB 3.0/3.1或者雷电3等来进行表示。
电线压降算法
举例问题：28AWG1.5米的USB电线，压降值是多少？可以用这个28AWG当作电源线用吗：
素材准备：28AWG的导体截面积，可以自己去算，也可以直接去UL758表格里面去查.（铜导体种类概述）
答题：电阻*电流=压降
28AWG的铜导体的电阻：电阻值一般在0.0172-0.0178之间，即1.5米的USB线材的电阻换算为，0.0172*1.5米/对应铜丝规格截面积 0.0804=对应铜导体的电阻 0.00207432Ω/KM=0.207Ω/M
电流计算公式是描述电流与电压和电阻之间的关系的数学公式。根据欧姆定律，电流通过一个导体时与电压成正比，与电阻成反比。这意味着，当电压增加或电阻减小时，电流也会增加。电流的计算公式是I = V/R，其中I代表电流，V代表电压，R代表电阻。这个公式是通过将欧姆定律进行代数转换得到的。它表示电流等于电压除以电阻。
28AWG的1.5M铜导体的电流：I = 5V/0.207Ω/M=2.41 A（在5V电压的时候）
电阻电流=压降；0.207Ω/M2.41A=0.498V=498mV＞125mV(最大125mV就是USB2.0的最大压降标准)
结果判定：5V电压的时候，如果用1.5米的28AWG电源线压降太大，不建议做电源线.