さまざまな興味深い電子機器のユーザー (数年前、私はそうでした) は、通常、システムに電力を供給するために使用される Micro-USB ケーブルについてあまり考えていません。さまざまなケーブルの使用が電力パラメータにどのように影響するかを調べるために、いくつかの測定を行うことにしました。そして、ますます多くのデバイスが USB Type-C コネクタを備えていますが、ケーブルは通常 Micro-USB ケーブルよりも高品質ですが、Micro-USB コネクタは依然として大多数のデバイスで使用されています。 これは、Raspberry Pi だけでなく、Micro-USB ケーブルで電力を供給される他の同様のデバイスにも当てはまります (たとえば、これらは Micro-USB を介して充電される携帯電話です)。
さまざまな電子機器に電力を供給し、電話を充電するには、少なくとも AWG20 の厚さの導体を備えた USB ケーブルを使用する方がよいという結論をすぐに共有します。
理論
私の研究の背後にある理論は非常に単純ですが、Raspberry Pi の初心者ユーザーや「普通の」ユーザーは通常、このことについて考えません。実際には、電気の各導体は特定の抵抗によって特徴付けられます（つまり、抵抗として想像できます）。オームの法則によると、電圧は導体の抵抗と電流の強さによって決まります。その結果、（大きな）電流を流さない信号ケーブルの場合、ワイヤの抵抗は特別な役割を果たしません。しかし、電力ケーブルと数百ミリアンペア（または数アンペア）の電流強度について話すと、導体の抵抗が顕著な役割を果たし始めます。小さくても導体に大電流が流れるとかなりの電圧降下が発生します。また、電源ケーブルの電圧降下は、必要な場所に到達しない単なる電圧損失です。たとえば、電源装置が 5.0V を出力し、ケーブルが原因で電圧が 0.3V 低下した場合、デバイスは 4.7V しか受け取りません。
導体の抵抗は、導体の材料、断面積 (厚さ)、および長さによって異なります。抵抗は導体の長さが長くなると増加し、厚さが増すと減少します。「ドロップ」電圧を減らすには、ケーブルの抵抗を減らす必要があります。そのためには、以前よりも太いケーブル、短いケーブル、または両方を組み合わせたケーブルを使用する必要があります。ほとんどの Micro-USB ケーブルの説明には、使用されているワイヤの太さに関する情報が含まれていません。通常、彼らはすべての回線にかなり細い導体を使用します。ただし、より高品質のケーブルについて話している場合、その説明には通常、これに関する情報が含まれています (これらのケーブルの電力線には、通常、AWG20 に対応する線が使用されます)。
充電装置
電話の充電器は、Raspberry Pi やその他の同様のギズモの電源としてよく使用されます。充電器にはたくさんの種類があります。手元にあるという理由だけで 4 つを選び、出力電圧が接続されているデバイスによって消費される電流にどのように依存するかを確認しました。次の充電器について話しています: Baseus FC67E (優れた充電器)、Lenovo タブレットに付属していた充電器、他のデバイスに接続されていた名前のない充電器のペア。私の知る限り、どこかに1.5Aと2Aの充電器がありましたが、見つけることができませんでした。
興味深いことに、これらの充電器はすべて、サポートされているアンペア数範囲全体でかなり一貫して動作することがわかりました (正直なところ、これらの充電器がそれほどうまく機能するとは思わなかった)。
試験方法
電源に接続するケーブルのUSBコネクタ（オス）に直接接続したTENMA 72-13200電子負荷装置を使用しました。電子負荷の端子で多少の電圧降下が発生するので、マルチメータを直接テストポイントに接続した方が良いのですが、テストリードはかなり太いので今回は気にしないことにしました（実はそれを忘れて、最初の 2 つの充電器をチェックしていたので、同じ測定をもう一度やりたくありませんでした)。さらに、ここでは全体像だけを見ようとしているので、この電圧降下は特別な役割を果たしません。
充電器試験結果
アシスト<0x96><0x8D><0x8D>バーサス FC67E (5V / 3A, 9V / 2.66A, 12V / 2A)
| 現在の強さ | 電圧 |
| 0.0A（開回路） | 5.057V |
| 0.1A | 5.056V |
| 0.5A | 5.056V |
| 1.0A | 5.055V |
| 1.5A | 5.054V |
| 2.0A | 5,052V |
| 3.0A | 5,048 |
| 3,4 | 5,056 |
| 3,5 | 0 () |
▍Lenovo 5/1
| 0,0 ( ) | 4,986 |
| 0,1 | 5,073 |
| 0,5 | 5,061 |
| 1,0 | 5,068 |
| 1,5 | 5,025 |
| 1,7 | 5,008 |
| 1,8 | 0 () |
▍ no-name №1 5/1
| 0,0 ( ) | 4,870 |
| 0,1 | 4,929 |
| 0,5 | 4,992 |
| 1,0 | 5,069 ( 5,06 5,08) |
| 1,1 | 0 () |
▍ no-name №2 5/1
| 0,0 ( ) | 5,075 |
| 0,1 | 4,960 |
| 0,5 | 5,073 |
| 1,0 | 5,178 |
| 1,2 | 5,240 |
| 1,3 | 4,335 |
| 1,4 | 0 () |
▍
名前のない 2 つの充電器が、宣言された電流範囲全体で電圧降下なしでうまく機能するとは思いませんでした。さらに、Lenovo 充電器が公称値を超えることができたことに注意する必要があります (充電器を 10 ～ 20 秒間テストしただけなので、おそらく長くはありませんでした)。その結果、テストした充電器は非常に安定していると結論付けることができます (静的テストのみを実施しましたが、電源の動的特性はテストしませんでした)。
ケーブル
ワイヤーの入った箱の中にいくつかのケーブルが入っているのを見つけ、別のケーブルを取りました。
ケーブルをテストするために、私はお気に入りの電源である Envox BB3 を使用しました。電子負荷にはTENMA 72-13200デバイスを使用しましたが、今回は正確な測定結果を得るためにマルチメータ（Brymen BM869S）もテストポイントに接続しました。BB3 出力は USB-A コネクタ (メス) に接続されます。TENMAとマルチメータはMicro-USBコネクタ（メス）に接続されており、試験時にはこれらのコネクタを被試験ケーブルで接続します。
4 つのケーブルをテストしました。
- 通常の短いケーブル (25 cm) には、何か混乱しない限り、何らかの電源バンクが付属しています。
- ソフトウェア開発およびデバッグ用の何らかのボードを備えた、長さ 90 cm の通常のケーブル。
- Raspberry Pi 1 に電力を供給するために何年も前に購入した通常の 200cm ケーブル。
- Tronsmartケーブル長 180 cm (20AWG ワイヤーで作られた電源ライン付き)。Anker にも同様のケーブルがあります。
このテストでは、スマートフォン (特に高速充電をサポートするもの) に付属するケーブルをもう 1 つ含めることができます。私はそのようなケーブル (Micro-USB コネクタ付き) を持っていますが、テスト中に別の場所で使用されていたため、テストはしませんでした。確かに、これをチェックすると、良い結果が表示されるはずです。現在、1 台の Raspberry Pi に電力を供給するために使用されており、電圧低下の警告は表示されません。
マイクロUSBケーブルのテスト結果
アシスタント<0x96><0x8D><0x8D> 通常のケーブル長25cm
| ケーブル電流 | 入力電圧 | 出力電圧 |
| 0.1A | 5.0V | 4.962V |
| 0.5A | 5.0V | 4.821V |
| 1.0A | 5.0V | 4.638V |
| 2.0A | 5.0V | 4,272V |
| 3.0A | 5.0V | 3.903V |
補助<0x96><0x8D><0x8D>ノーマル90cmケーブル
| ケーブル電流 | 入力電圧 | 出力電圧 |
| 0.1A | 5.0V | 4.936V |
| 0.5A | 5.0V | 4.672V |
| 1.0A | 5.0V | 4.341V |
| 2.0A | 5.0V | 3.672V |
| 3.0A | 5.0V | 2.978V |
アシスタント<0x96><0x8D><0x8D> 通常のケーブル長200cm
| ケーブル電流 | 入力電圧 | 出力電圧 |
| 0.1A | 5.0V | 4.892V |
| 0.5A | 5.0V | 4.454V |
| 1.0A | 5.0V | 3.908V |
| 2.0A | 5.0V | 2.809V |
| 3.0A | 5.0V | 1,665V |
コンセントツア Tronsmart ケーブル 180cm 長 (20AWG 電力線付き)
| ケーブル電流 | 入力電圧 | 出力電圧 |
| 0.1A | 5.0V | 4.963V |
| 0.5A | 5.0V | 4.803V |
| 1.0A | 5.0V | 4.604V |
| 2.0A | 5.0V | 4.209V |
| 3.0A | 5.0V | 3.811V |
この場合、入力電圧を 5.2V に上げると (Raspberry Pi の公式電源で行われているように)、1.2A で 4.37V、1.5A で 4.61V を得ることができます。その結果、このケーブルは、より長いケーブルが必要な場合に Raspberry Pi 3/4 に電力を供給するのに非常に適しています。
成果
電話用の充電器は、名前のないものでさえ、サポートされる電流強度の範囲全体で非常に安定していることが判明しました (ただし、この結論は、4 つの充電器のみをテストしたことに基づいて作成しました)。しかし、USB ケーブルが引き起こす電圧降下を考えると、電源からさまざまなデバイスへの電力の転送に大きな影響を与えます。最初の 3 つのケーブルは通常の安価なケーブルであり、「電力を必要とする」デバイスに電力を供給するために使用すべきではありません。通常、スマートフォンに付属するケーブルで十分なので、同じ Raspberry Pi に電力を供給するために使用できます。より長いケーブルが必要な場合、またはより高品質のケーブルが利用可能な場合は、他の何かを使用するのが理にかなっています。
ほとんどのメーカーがケーブルの仕様で使用される電源線の太さを指定していないため、適切な Micro-USB ケーブルを見つけるのは難しいです。使用する電線の太さでガイドできるケーブルを選ぶ場合は、最低でもAWG20以上の電線を使用したものを選んでください（AWGxxタイプの表記が少なくなります）。
その結果、Raspberry Pi (周辺機器なし) が全負荷時に最大 1A (3 / 3B / 3B +) または最大 1.5A (Raspberry Pi 4) を消費する場合、稲妻アイコン (または電圧低下に関する dmesg 通知の発行) は、電源ではなくケーブルが原因である可能性があります。
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