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【原创】关于USB口带移动硬盘的的那点事儿

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newcathay

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2008-7-27
发表于 2008-12-6 17:11:15| 字数 2,448| - 中国–广东–深圳–福田区 电信 | 显示全部楼层 |阅读模式
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51nb上发表的另外一篇文章“i.HUB.4 NEC芯片 USB 2.0 HUB 拆解”http://www.ibmnb.com/tid750659
文中涉及的另一篇文章“小东西，大文章-USB 线缆分析”,http://www.ibmnb.com/viewthread.php?tid=747743&extra=&page=1

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独来独往

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发表于 2008-12-6 17:24:12| 字数 7| - 中国–江苏–宿迁–沭阳县 电信 | 显示全部楼层
不错，帮顶……
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kaiza

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发表于 2008-12-6 20:08:35| 字数 8| - 中国–江苏–南京 电信 | 显示全部楼层
好帖好帖 帮顶！！
X61t 12.1 SXGA+ L7500
T60p 15.1 SXGA+ T7600
R61i 15.1 AFFS LED T7700 BD
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newcathay

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 楼主| 发表于 2008-12-8 11:01:23| 字数 46| - 中国–广东–深圳–福田区 电信 | 显示全部楼层
QUOTE:
Posted by kaiza on 2008-12-6 20:08
好帖好帖 帮顶！！

多谢！
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ycren

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发表于 2008-12-8 12:25:54| 字数 11| - 中国–广东–阳江 电信 | 显示全部楼层
写得不错，学习了，，，
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spaceQ

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发表于 2008-12-8 16:33:21| 字数 18| - 中国–吉林–长春 联通 | 显示全部楼层
HUB这东西有必要仔细研究一下！！！
R60i LHC
D630
X201i 3DC
X61T CTO
T60P AD1
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红色五月

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发表于 2008-12-8 18:14:48| 字数 57| - 中国–海南–海口 移动 | 显示全部楼层
总结楼主的研究成果：USB口带移动硬盘，能否成功完全看USB线，线好，胃口就好，吃嘛嘛香，啥移动硬盘都能带动。。。
R52 P1.86G 2G 60G ATI X300 ￥11000
R61E CM550 2.5G 120G  GMA X3100 ￥3288
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newcathay

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 楼主| 发表于 2008-12-8 21:52:41| 字数 413| - 中国–广东–深圳–福田区 电信 | 显示全部楼层
QUOTE:
Posted by 红色五月 on 2008-12-8 18:14
总结楼主的研究成果：USB口带移动硬盘，能否成功完全看USB线，线好，胃口就好，吃嘛嘛香，啥移动硬盘都能带动。。。

一般的主机供电，符合上文要求，可以这么说，而且具有普遍性。但是任何事物均有特例，有些笔记本使用了USB电源管理芯片来做限流，这种芯片在1A电流下仅能保持约1秒持续供电就会因温升而切哦电源，因为它是严格按照协议来设计的。但协议在这里明显是不符合现实情况的，所以绝大部分应用开始悄悄的提高电流上限，比如USB口典型的PPTC可恢复保险丝用的是750（750mA）在大规模使用，即可知！
部分供电能力差的笔记本即不在此文关注之列，比如DELL 的X300，三星的Q20等！由于没能拆解，其具体的供电弱的原因有待分析。
楼上的也可提出自已的观点嘛，放出文章来有人来讨论一下那是非常欢迎的！

[ Edited by  newcathay on 2008-12-8 21:55 ]
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yaodu

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发表于 2008-12-8 23:03:40| 字数 13| - 中国–陕西–西安 电信/西安电子科技大学 | 显示全部楼层
如此强悍的技术贴怎能不顶？
x1c2014出差，惠普8460p家用
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uc1234

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逃学生

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发表于 2008-12-9 03:00:51| 字数 5| - 中国–江西–南昌 移动 | 显示全部楼层
好帖啊 呵呵
最近玩3G。。。。。。
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离去的身影

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发表于 2008-12-9 12:55:47| 字数 4| - 中国–河北–石家庄–长安区 联通 | 显示全部楼层
看不懂哦
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topcor

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2008-5-30
发表于 2008-12-9 13:30:26| 字数 17| - 中国–北京–北京 中移铁通 | 显示全部楼层
强人阿，MB，，，看了之后恍然大悟
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meshan

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月全勤勋章
发表于 2008-12-9 22:46:53| 字数 32| - 中国–上海–上海–杨浦区 电信 | 显示全部楼层
真的是分析得太精辟了，看过之后醍醐灌顶，彻底明白了
感谢LZ！！！
T60-FA5/T5600/1G*2/120G+1T/X1300/XGA;
X200-AD2/P8400/2G*2/64GSSD/X4500/WXGA；
T430/T570/X390
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ZiDing

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2006-1-19
发表于 2009-1-13 01:35:26| 字数 5| - 中国–湖北–武汉 联通 | 显示全部楼层
好帖，我顶
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hughburg

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发表于 2009-1-13 10:15:38| 字数 12| - 中国–上海–上海 图像数据通信有限公司 | 显示全部楼层
技术帖，有理有据，真好。
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amdiyer

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发表于 2009-2-19 19:27:53| 字数 31| - 中国–河北–唐山 联通 | 显示全部楼层
台式机USB电源输出部分没有用稳压管提供稳定5V输出的设计么？
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ivylw

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发表于 2009-2-19 22:49:36| 字数 71| - 中国–江苏–南京 联通/广电网(联通出口) | 显示全部楼层
请问lz：我把手机充电的电源适配器（输出为5v，250ma）给移动硬盘供电,结果移动硬盘就不能识别了。为什么啊？有的不是2A的都用得好好的啊？
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newcathay

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 楼主| 发表于 2009-2-20 09:04:04| 字数 126| - 中国–广东–深圳–福田区 电信 | 显示全部楼层
QUOTE:
Posted by ivylw on 2009-2-19 22:49
请问lz：我把手机充电的电源适配器（输出为5v，250ma）给移动硬盘供电,结果移动硬盘就不能识别了。为什么啊？有的不是2A的都用得好好的啊？
您这个才250mA，怎么可能带得动硬盘！
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newcathay

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 楼主| 发表于 2009-2-20 09:05:05| 字数 89| - 中国–广东–深圳–福田区 电信 | 显示全部楼层
QUOTE:
Posted by amdiyer on 2009-2-19 19:27
台式机USB电源输出部分没有用稳压管提供稳定5V输出的设计么？

至少我们分析的都没有，再说，有这个必要吗？
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merrykid 该用户已被删除
发表于 2009-2-20 18:21:16| 字数 17| - 中国–山东–枣庄 电信 | 显示全部楼层
提示: 作者被禁止或删除 内容自动屏蔽
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hezhouxing

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发表于 2009-2-20 19:43:20| 字数 12| - 中国–广东 电信 | 显示全部楼层
只要是技术帖，都要顶。。
X201-NT9
IPHONE5
LG G2
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newcathay

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 楼主| 发表于 2009-2-20 21:36:27| 字数 85| - 中国–广东–深圳 电信 | 显示全部楼层
QUOTE:
Posted by merrykid on 2009-2-20 18:21
为什么我本本内部的硬盘也有嗒嗒声？

有的硬盘正常工作也会有声音的！和起不动那种可不一样的声音喔！
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mrdestiny

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2005-3-31
发表于 2009-2-21 05:05:04| 字数 6| - 美国 佛罗里达国际大学 | 显示全部楼层
不错谢谢分享
i9-7900x 64GB 1T NVMe Titan XP; XPS 9360顶配; Macbook Pro 15 w/touchbar顶配
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wwzbohr

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2008-12-28
发表于 2009-2-22 09:23:06| 字数 10| - 中国–广东–东莞 电信 | 显示全部楼层
技术，让我明白。谢谢
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fish_swing

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发表于 2009-2-22 10:23:36| 字数 9| - 中国–上海–上海–浦东新区 电信 | 显示全部楼层
比较严谨，赞一个。
T42 + iphone 3G的悠闲生活-**
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AlexQ

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发表于 2009-2-23 13:39:31| 字数 9| - 中国–江苏–苏州 电信 | 显示全部楼层
学习了,记号一下.
I wandered lonely as a cloud.
Left X - Right T
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okay77

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发表于 2009-3-28 10:59:20| 字数 40| - 中国–广东–广州 电信 | 显示全部楼层
终于找到我移动硬盘 不能用的原因了
之前我也怀疑是usb线的问题

有的线可以

有的就不行
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YN3015

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发表于 2009-3-28 12:15:41| 字数 4| - 中国–北京–北京–海淀区 联通 | 显示全部楼层
好专业 顶
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发表于 2009-4-16 14:27:53| 字数 15| - 中国–北京–北京 联通 | 显示全部楼层
如此强悍的技术贴岂有不顶之理？
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xinliang75

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发表于 2009-4-17 16:06:49| 字数 12| - 中国–广东–广州–天河区 电信 | 显示全部楼层
写的确实好，分析很到位。
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