【原创】拆解正德诚技术“黑金” 20/28 USB线缆

newcathay

此次拆解基于正德诚技术新推出的“黑金”系列20/28 USB线缆作拆解分析，并选用一条贝尔金的黄金线作对比性能测试
黑金系列USB线缆规格：20/28镀锡无氧铜，镀金脚，外壳镀镍，双屏蔽（铝箔屏蔽+80编织屏蔽），HDPE包信号线，PVC包电源线，黑色PVC外包，5.0 OD(外直径)

本批黑金系列线提供30cm/100cm/150cm三种长度的mini usb 线缆，一端为A公USB接头（即接计算机的USB口的接口），一端为mini usb接头（即常见的hub/移动硬盘/mp4/mp3/手机等的接口）

30cm　miniusb 线

100cm　miniusb 线

150cm　miniusb 线


侧剖面

要拆解，先从协议出发来看看具体的规范和要求（USB的具体协议大家请到 http://www.usb.org/developers 上下载，USB协议和传统的IEEE封闭的只提供给会员的严格保密的协议不同，而是和IP协议的一样，是一个完全开放的协议，并不只提供给会员，而是提供给所有人免费下载，并公开所有细节，从这点来看，相比IＥＥＥ，就有了一种平民协议的味道）：
先来看看USB协议对电源线的要求：

从上图中，我们可以看到，USB建议的电源线的线粗从最粗的AWG20一直到AWG２８,关于AWG，即是American Wire Gauge，是美制电线标准的简称

由上图可看出，AWG数字越小，线径越粗，比如我们能在市面上买到的较好的线，是AWG２４，真径约为0.511mm，而黑金系列为AWG20，约为0.813。导线电阻计算公式为:Ｒ＝ρＬ／Ｓ（其中ρ表示电阻率，Ｒ表示电阻，Ｓ表示横截面积，Ｌ表示导体的长度），圆截面积为S=πR2 ,也就是说，导线电阻和线径的平方成反比，线径越粗，电阻也越低，那么线压降也就越小，这点在后面的测试中也证明了！
从协议中，我们也能看出对电源线的要求：非对绞，PVC绝缘，红线为正，黑线为地

“黑金”系列线材的电源线为多股镀锡无氧铜绞合而成的AWG20，非对绞。


接着再来看看USB协议对信号线的要求

从协议中我们可看出几点：
１.线粗为AWG28;
2. 线材至少要求stranded tinned copper,即多股镀锡铜；
3.绝缘要求：HDPE(高密度PE)或发泡PE或发泡PP;
4.颜色分别为绿、白两色；
5.两线对绞，绞距为60mm 到80mm这个范围;
从上面的截面详图中我们已能看到绿白两色的线。“黑金”为信号线所选用的绝缘材料为PE，实际上在这点上，我们是有所疑问的，因为当时我们在咨询负责贝尔金黄金线的兄弟的时候，他反复强调，这个信号线的绝缘材料一定要是PE，这样才能基本达到90欧的差分阻抗的要求。工厂第一批样线送过来的时候，我们通过燃烧测试，闻到的是煤油味，这和PE的焟烛味明显不合，后经过和工厂确认，样线采用了发泡PP，这个实际上也是在协议要求范围内，而且工厂也说明了发泡PP要好于PE，但鉴于前面那位兄弟的反复强调，在最后订线规格中，还是坚持采用了高密度PE材料，即HDPE，成线回来以后，燃烧测试也变成了焟烛味。不管是工厂的说明，还是我们的测试中，发泡PP不管是在阻燃性还是拉伸性方面都较HDPE要好，而且原材料价格方面更贵，所以对对HDPE的采用，还是有点疑问。如果哪位对材料学有所研究，还请为我们解一下疑。
“黑金”系列信号信由多股镀锡铜绞合而成的AWG28，绞距60mm，完全符合协议要求。
对于外层屏蔽，协议要求为铝泊加编织的屏蔽，铝箔在射频范围内通常比编织更加有效，网状编织屏蔽在保持良好的柔韧性及抗挠寿命的同时，提供了超群的结构整体性。对于工作在480MBPS的USB差分信号来说，明显是超高频率的射频波段，低频的信号对其影响较小，所以编织在这里更趋向提供结构整体性能。“黑金”系列的的屏蔽层为铝箔加80编的铝编织。

看完了线材，然后来看线头
USBA头(pin脚磷铜镀金，外壳铁镀镍)

USBA内部

USBAA侧面（可清楚的看到方便插拨的防滑齿）


mini USB头(pin脚磷铜镀金，外壳铁镀镍)

mini USB侧面（可清楚的看到方便插拨的防滑齿）


印字,所印字符为：NEWCATHAY TECH USB 2.0 SHIELDED HIGH SPEED CABLE 20AWG/2C 28AWG/1P VW-1 80C 30V ,表明这是一根20/28的高速USB 2.0线缆。






说了这么多关于线材的问题，其实大家最关心的问题莫过于此线和其他线的差别在什么地方。其实对于信号线来说，要求并不高，只要符合差分阻抗（也就是协议中提到的对绞、绞距和外包绝缘材料的问题），用铜或铜包钢差别并不大，因为这么高频率的信号，就会出现一种叫趋肤效应的现象，也就是说信号都基本上是在线材的表面传输，所以里面用什么，差别并不大。这也就是为什么会有铜包钢这种线出现的原因。但是，拜托，这只是针对信号线，如果在电源线对里用铜包钢，那就明显是JS作风了，因为走直流电流，最大的一个问题就是导线的直流电阻，也就是线所带来的线压降的问题，在这个方面，铜和铁不是一个数量级的材料，只能用铜或更高级的材料，当然从性价比来说，基本上只有铜可选。铜当然也有区别，普通铜和无氧铜，他们的电阻率是有差别的，工厂进线的时候确认铜的等级的一个重要指标就是测电阻率，无氧铜的由于含氧量低，电阻率是相当的低，所以最好的材料是无氧铜。“黑金”系列线所用的即是镀锡无氧铜。所以，USB线最大的差别就在两根电源线上，下表中列出了常见直径的铜线材的100米电阻对比

从上表中可以看出，即使是市面上现能见到的最好的24/28的线材，20线的电阻也只有24线的40%的，那是相当的牛，要不为什么贝尔金的黄金线要特别强调其电源线是20的！

废话不多说，以实战为准，我们来测试一下线材的实际表现，在线上带1A电流的负载，来测试一下这条线的表现。为什么选用1A这个电流呢？那是因为这个电流值在现在常用的移动硬盘的启动电流值附近，有一定的代表性，另外呢，选1A的电流，够大，而且由于除数是1，所以测得的电压值能直观看出其电阻值，因为数值上是一样的！选取的线材有30cm/150cm黑金mini usb线和belkin黄金线，
在1A负载下，30cm线的压降为0.08V,而150cm黑金线和belkin的黄金线同为0.17V,在同一个水平上，呵呵，同样规格的线当然是同一水平了！大家也许奇怪为什么这个值不成比例？那是因为不仅有线压降，还有线头的接头电阻和公母头之间的接触电阻，如果假设后两种电阻是相同的，那么代入二元一次方程式计算，可得出每米线的电阻为0.075欧姆，接头电阻为0.0575欧姆。换句话说，就是线头的电阻大约可等效于0.766米的线材！
那么我们来比较相同条件下测试得到的24/28镀锡铜线的相关参数。30cm的压降为0.26V,1.5m的为0.49v，相对于20/28线的0.08和0.17,呵呵，不在一个档次上。
另外，此种测试回路，电流是两次流经usb线缆，所以真正的电阻、压降这些结果都应除2才是真正的线的电阻和压降！
综合以上的拆解和测试，我们基本上可以得出“黑金”系列USB线材已达到20/28这个协议中规定的最高标准线材的性能和质量，和贝尔金的黄金线处于同一水平上！

相关文章参见：
小东西，大文章-USB 线缆分析
http://www.ibmnb.com/tid747743
【原创】关于USB口带移动硬盘的的那点事儿
http://www.ibmnb.com/tid759429
【原创】i.hub压降解析，对“关于USB口带移动硬盘的的那点事儿”的一点补充
http://www.ibmnb.com/tid775103

[ Edited by  newcathay on 2009-1-22 12:21 ]

xiaomilee

专业啊
小东西也能出大文章

独来独往

好，顶一个，给我两条玩玩

ccddee

广告

zd128

好东西
移动硬盘必备之物

dhll

不错  支持一个

能不能搞一些L头的usb线？
直头的某些场合很不方便

newcathay

QUOTE:

Posted by dhll on 2009-1-22 14:35
不错  支持一个

能不能搞一些L头的usb线？
直头的某些场合很不方便

好象L头的很少见啊，下次去问问厂里有没有这种模具。

dhll

QUOTE:

Posted by newcathay on 2009-1-22 15:19

好象L头的很少见啊，下次去问问厂里有没有这种模具。

恩 好啊
之前只有日本ylj货见过带关节的usb头 可以转方向的

newcathay

QUOTE:

Posted by dhll on 2009-1-23 10:14

恩 好啊
之前只有日本ylj货见过带关节的usb头 可以转方向的

还........还能转向，那可能难度有点大喔

dhll

QUOTE:

Posted by newcathay on 2009-1-23 11:06

还........还能转向，那可能难度有点大喔

所以我说能做成L头就可以了
我觉得转向成本太高了
不过L头就的做出各种方向的。。。

vking_lw

哈哈,顶一下,我已经购了三根30CM一根1.5M的,线的确不错

kaiza

好啊 要是有mini L头的线 我也要！！！

newcathay

QUOTE:

Posted by kaiza on 2009-1-24 00:41
好啊 要是有mini L头的线 我也要！！！

能大致说一下直mini头和弯mini L头对应用上的差别吗？有哪些地方不方便？多谢了

dhll

其实直头跟弯头的区别  就在某些地方  笔记本 刚刚好能放到某个槽里面
用直头的usb 可能就放不下了
其实市场需求并不大
而且L头的要做出多种方向的  成本不会太低
如果确实能生产 10cm  8快左右的价格 我还是能接受的

[ Edited by  dhll on 2009-1-24 14:11 ]

leezxw

不错，想买一条

hmz1053

其实鼠标完全可以有L头的
或者有L头的线，自己改也行

haha103

多少钱一根？~~~~~~~~~~~

kaiza

估计市场需求一般吧 一般人也不会注意吧 比如移动硬盘上那段mini线 都是直着伸出来的 不用的时候最好把线拔掉 不然容易折损插口 假如线设计成L形 就不容易折到 而且节省一点空间。
我表达不太清楚 可以参考SONY随身听耳机插口 长线耳机插主机上 都设计成L插头，而短线耳机是插线控上的 常常设计成直头

ivylw

我的摩托罗拉usb线，楼主给评价下：

E174089 (UL) CM 28AWG/2C+26AWG/2C SHIELDED USB V2.0 LONGWELL-P

yottnntg

你没事拆他干嘛 闲的？

temji

楼主说的线那里有卖的

newcathay

QUOTE:

Posted by ivylw on 2009-1-27 13:59
我的摩托罗拉usb线，楼主给评价下：

E174089 (UL) CM 28AWG/2C+26AWG/2C SHIELDED USB V2.0 LONGWELL-P

如果是motorola的配线，那么我们假设线上的丝印都是正确的。这条线就有点奇怪了，为什么呢？因为最重要的一点就是这个线的信号线不对绞，理应是1P，即1 pair，而不是2c，呵呵，如果不对绞，怎么能保证差分电阻的一致性，如果差分电阻不保证一致，那么，衍射、折射，甚至驻波都有可能产生，因为在电阻的切变点，会有阻抗匹配的问题。至于电源线，这个粗细对手机够了，因为这个电源线只管手机的充电用的，那个电流很小，就1/2百毫安，U=RI，电流小的话，压降效应并不很突出的！

newcathay

QUOTE:

Posted by temji on 2009-1-27 20:46
楼主说的线那里有卖的

抱歉，要把链接贴上来，实在就太不给版主面子了，呵呵，麻烦各位自行到taobao上搜一下，实在不好意思。
以后我们产品多一点了，我们会在51上开一个商铺，一个是回报，毕竟51提供了一个和大家交流的平台，一个就是方便大家，但现在的规模限制，暂时还没必要专门开一个商铺，也请大家理解！

newcathay

QUOTE:

Posted by kaiza on 2009-1-27 12:23
估计市场需求一般吧 一般人也不会注意吧 比如移动硬盘上那段mini线 都是直着伸出来的 不用的时候最好把线拔掉 不然容易折损插口 假如线设计成L形 就不容易折到 而且节省一点空间。
我表达不太清楚 可以参考SON ...

有道理，下次订线的时候和厂家确认一下，这个模具应是成熟的。

codo

小东西大文章啊。。。

ivylw

QUOTE:

Posted by newcathay on 2009-1-27 21:42

如果是motorola的配线，那么我们假设线上的丝印都是正确的。这条线就有点奇怪了，为什么呢？因为最重要的一点就是这个线的信号线不对绞，理应是1P，即1 pair，而不是2c，呵呵，如果不对绞，怎么能保证差分电阻 ...

lz非常专业。谢谢。这个线就是手机链接电脑的线。

一条流浪的鱼儿

专业啊
小东西也能出大文章
过年了就买2根

zuzi

顶一下，买了楼主的usb hub和三根线，用着感觉很不错呢。
长知识。

newcathay

开始挖坟了，黑金正在清仓。

nmd

N年前在赛格5元买过一根普通的USB线,也是铝箔+编织带屏蔽...

不过,这个省掉了磁环,也算是一般的了