Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik 65 Watt an USB C


von Peter F. (astropfr)


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Ich wundere mich, dass über USB C 65 Watt (manchmal auch mehr) geleistet 
werden sollen. Wenn wie bisher die Spannung 5 Volt ist, dann bedeutet 
das einen Strom von 13,5 Ampere. Kann ein kleines USB-C-Ladegerät so 
einen hohen Strom verkraften? Der Anschluss und die Leiterbahnen sind 
doch ziemlich filigran! Bin ich vielleicht auf dem Holzweg und übersehe 
irgend etwas?

von TestX (Gast)


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USB-C ist für 5V@3A spezifiziert... es gibt da allerdings noch den 
USB-PD Standard: 
https://www.elektronik-kompendium.de/sites/com/1809251.htm

von Martin (Gast)


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Schon mal in die Spezifikationen geschaut. USB kann auch höhere 
Spannungen.

www.wikipedia.org

von (prx) A. K. (prx)


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Peter F. schrieb:
> und die Leiterbahnen sind doch ziemlich filigran!

Ein 100W Kabel für USB-PD ist nicht ganz so filigran wie die üblichen, 
und hat einen Chip zur Identifikation drin. Ohne den gibts die Leistung 
nicht.

Ausserdem ist der Steckvorgang praktisch leistungslos. Erst wenn die 
Steuerverbindung steht, wird die Leistung draufgelegt. Die Kontakte 
werden also wesentlich weniger belastet als bei Stecksystemen, die unter 
voller Last gesteckt werden.

: Bearbeitet durch User
von Martin (Gast)


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Einmal beim Recherhieren für USB-C habe ich einen neuen LTC'ler gesehen.
Der für USB-C PD 60W rausgibt.
https://www.analog.com/en/products/lt8253.html#product-overview

Laut dem Datenblatt bis 100W sogar.
Schau mal ob dir passt irgendwie.

von Stefan F. (Gast)


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Peter F. schrieb:
> Kann ein kleines USB-C-Ladegerät so
> einen hohen Strom verkraften?

"So" klein sind die dann auch nicht mehr. Eher wie die sonst üblichen 
Laptop Netzteile.

von Peter F. (astropfr)


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Die Geräte. die man mit einem USB-C-Kabel an so ein USB-C-Netzteil 
anschließt, wie z.B. Handys, sind doch für eine Eingangsspannung von ca 
5 Volt ausgelegt.
Wenn so ein Gerät viel mehr an Spannung angeboten bekommt, muss es das 
Zuviel ja irgendwie "vernichten". Selbst wenn man einen 
Step-Down-Schaltregler voraussetzt, entsteht da doch eine Menge 
Verlustleistung. Wenn das Gerät nicht soviel Strom zieht, dann sind es 
eben keine 65 Watt bei 5 Volt interner Spannung.

von Soeren K. (srkeingast)


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Peter F. schrieb:
> Die Geräte. die man mit einem USB-C-Kabel an so ein USB-C-Netzteil
> anschließt, wie z.B. Handys, sind doch für eine Eingangsspannung von ca
> 5 Volt ausgelegt.
> Wenn so ein Gerät viel mehr an Spannung angeboten bekommt, muss es das
> Zuviel ja irgendwie "vernichten". Selbst wenn man einen
> Step-Down-Schaltregler voraussetzt, entsteht da doch eine Menge
> Verlustleistung. Wenn das Gerät nicht soviel Strom zieht, dann sind es
> eben keine 65 Watt bei 5 Volt interner Spannung.

Es bekommt die Spannung ja nicht geliefert. Erst nach Aushandlung liegen 
mehr als 5V an. Wenn das Gerät die nicht möchte bekommt es sie nicht.

Lies doch einfach mal die Spezifikation. Webseiten wo das steht und 
Suchbegriffe wurden doch schon genannt.

von (prx) A. K. (prx)


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Stefan ⛄ F. schrieb:
> "So" klein sind die dann auch nicht mehr. Eher wie die sonst üblichen
> Laptop Netzteile.

Gibts heute mit 65W in einer Zigarettenschachtel.

von Stefan F. (Gast)


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(prx) A. K. schrieb:
> Gibts heute mit 65W in einer Zigarettenschachtel.

Ja, das ist die übliche Größe die ich meinte.

von DANIEL D. (Gast)


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Von Xiaomi gibt es ja ein Ladegerät für Handys, welches diese mit bis zu 
50 Watt laden soll, und Laptops mit bis zu 65 Watt Leistung. Und als 
Kabel wird USB C verwendet.

Wie das genau mit dem Handy funktioniert würde mich auch mal 
interessieren.

von Stefan F. (Gast)


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DANIEL D. schrieb:
> Von Xiaomi gibt es ja ein Ladegerät mit bis zu 65 Watt...
https://www.mi.com/de/mi-65w-fast-charger-with-gan-tech/

> Wie das genau mit dem Handy funktioniert würde mich auch mal
> interessieren.

Die meisten Smartphones können davon nur 5V 3A (15W) nutzen.

Maximal möglich sind 20V 3.25A (65W). Wenn ein Smartphone das mit 90% 
Wirkungsgrad auf 3 bis 4,3V herunter transformierst kommst du auf einen 
Ladestrom von 19,5 bis 13,6A. Es gibt inzwischen Akkus, die das 
tatsächlich mit machen.

von Christian H. (netzwanze) Benutzerseite


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Soeren K. schrieb:
> Es bekommt die Spannung ja nicht geliefert. Erst nach Aushandlung liegen
> mehr als 5V an. Wenn das Gerät die nicht möchte bekommt es sie nicht.

Geliefert werden standardmäßig nur 5V. Ohne Aushandlung dürfen nur 100mA 
gezogen werden. Mit Aushandlung an einem normalen USB-C sind es maximal 
3A.

Mehr Strom gibt es nur, wenn der Anschluss USB-PD beherrscht und es 
entsprechend ausgehandelt wurde. Maximal sind es 5A. Die Spannung kann 
dabei 5/9/15 oder 20V sein. Das ergibt bei 20V also 100W.

von Jens M. (schuchkleisser)


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DANIEL D. schrieb:
> Wie das genau mit dem Handy funktioniert würde mich auch mal
> interessieren.

Das geht so:
> Ey!
< Wat?
> Gimma!
< Wat?
> Ja genau, Watt, viele davon!
< Watt willste?
> Och, 20V und 3A wär geil!
< Sicher dat?
> Sicher dat!
< Ok, da hasse!
Und schon sind gute 20V auf dem Stecker, und das 65W-Netzteil liefert 
satt 3A damit.

Unsalopp gesagt unterhalten sich die Geräte, was sie jeweils können, und 
dann benutzen sie das höchste was beide können.
Auf dem Handylader steht normalerweise auch 5V/9V/12V/20V oder so.

Es gibt zumindest Überlegungen, sogar 240W zu übertragen, in dem man auf 
60V und 4A hoch geht. Hab ich irgendwo aufgeschnappt.

: Bearbeitet durch User
von DANIEL D. (Gast)


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Jens M. schrieb:
> < Ok, da hasse!
> Und schon sind gute 20V auf dem Stecker, und das 65W-Netzteil liefert
> satt 3A damit.

Ja ist verständlich, aber wie oben angemerkt muss dann ja das Handy aus 
den 20 Volt wieder etwas machen, was für den Akku geeignet ist. Ich gehe 
stark davon aus, dass nur ein Akku verbaut ist, mit einer Akkuzelle.

Naja aber 5 Watt Verlustwärme oder etwas mehr müsste ja ein Handy 
abkönnen oder?

von (prx) A. K. (prx)


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USB Power Delivery 3.1: 5 A, 48 V = 240 W

von Christian H. (netzwanze) Benutzerseite


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Christian H. schrieb:
> Maximal sind es 5A

Das ist übrigens die Maximalbelastbarkeit der Buchse. Gängige 
USB-Controller (zB STUSB1700) unterstützen meist "nur" 3A bei 20V.

von GHz N. (ghz-nerd)


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Laptop-Netzteile mit USB-C sind ziemlich komplexe Gebildee und können 
verschiedene Spannungen bereitstellen. Diese müssen aber erst einmal 
durch entsprechende "Verhandlungen" mit dem Endgerät freigeschaltet 
werden.
Hängt ein "dummes" oder nicht näher spezifiziertes Gerät dran, werden 
rückwärts-kompatible 5V bereitgestellt mit typischerweise 2-3 Ampere.
Für Tablets und andere mittelgrosse Geräte kann das Netzteil auf 9V 
umgeschaltet werden (meist auch bis zu 3A) während Laptops in der Regel 
mit 20V versorgt werden (Ich glaube USB-C verträgt offiziell bis zu 5A 
was dann die nominell 100W ergibt).

mehr als 15W mit 5V zu übertragen wäre in der tat ziemlich ineffizient 
oder aber reine Verschwendung von Kupfer :)

von Stefan F. (Gast)


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DANIEL D. schrieb:
> Naja aber 5 Watt Verlustwärme oder etwas mehr müsste ja ein Handy
> abkönnen oder?

Ich hatte vor einiger Zeit mal einen 5W Qi Charger (Nachrüst-Set) weg 
geworfen, weil unsere Smartphones darauf ziemlich heiß wurden. Für den 
Akku ist das sicher nicht gut, und für OLED auch nicht.

Mein aktuelles Smartphone lädt per Kabel mit 20W und wird dabei nur ganz 
leicht warm, wirklich erstaunlich. Da muss ein ein sehr effizienter 
Spannungswandler drin sein.

von Christian H. (netzwanze) Benutzerseite


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(prx) A. K. schrieb:
> USB Power Delivery 3.1: 5 A, 48 V = 240 W

Ich sehe gerade, die USB-C-Buchse unterstützt eine maximale Nennspannung 
von 100 Volt DC/AC.

von Jens M. (schuchkleisser)


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DANIEL D. schrieb:
> Ja ist verständlich, aber wie oben angemerkt muss dann ja das Handy aus
> den 20 Volt wieder etwas machen, was für den Akku geeignet ist. Ich gehe
> stark davon aus, dass nur ein Akku verbaut ist, mit einer Akkuzelle.

Das Ladegerät in der Wand ist nur ein Netzteil, die eigentliche 
Ladeschaltung sitzt im Handy.
Und die hat man halt so ausgelegt, das sie nicht nur 5 sondern eben auch 
9, 12 oder gar 20V verträgt, sofern das Netzteil das liefert.
Die Verlustleistung dürfte bei deutlich unter einem halben Watt liegen, 
und die 65W Ladeleistung nimmt der Akku auch nur wenige Minuten auf, der 
ist ja nur ~10Wh groß.

von Stefan F. (Gast)


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Jens M. schrieb:
> Die Verlustleistung dürfte bei deutlich unter einem halben Watt liegen,
> und die 65W Ladeleistung

Das würde einem Wirkungsgrad von ca 99% entsprechen. Kann ich mir nicht 
vorstellen. 90% ist sehr gut, 95% halte ich für technisch möglich aber 
mehr wohl kaum.

von (prx) A. K. (prx)


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Stefan ⛄ F. schrieb:
> Ich hatte vor einiger Zeit mal einen 5W Qi Charger (Nachrüst-Set) weg
> geworfen, weil unsere Smartphones darauf ziemlich heiß wurden. Für den
> Akku ist das sicher nicht gut, und für OLED auch nicht.

Genau deshalb empfiehlt sich die vertikale Bauweise von QI Ladern. 
Horizontal ist der Wärmestau unvermeidlich. Beim Anker 5W wird das Handy 
nur leicht warm. Bei einem flachen Billigteil, das man leichter 
mitnehmen kann, sieht das anders aus.

von Peter F. (astropfr)


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Die fiktive Unterhaltung ist sehr unterhaltsam und hat einige 
Wissenslücken bei mir beseitigt. Inzwischen habe ich mich schlau 
gegoogelt und sehe meine Frage beantwortet. Danke an alle für die 
tiefgreifende Diskussion über dieses Thema. Aber eines ist das Fazit: 
Über den USB-C-Stecker sollten nicht mehr als 5 Ampere fließen.

von DANIEL D. (Gast)


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Stefan ⛄ F. schrieb:
> Mein aktuelles Smartphone lädt per Kabel mit 20W und wird dabei nur ganz
> leicht warm, wirklich erstaunlich. Da muss ein ein sehr effizienter
> Spannungswandler drin sein.

Mittlerweile ist da für mich ein Schuh draus geworden, auf der Xiaomi 
Webseite wurde auch mit einem Kühlsystem im Handy geworben. Jetzt 
verstehe ich auch warum das nötig ist.

von udok (Gast)


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Das ist auch für Laptops interessant.  Dell XPS z.B hängt über
USB-C am Monitor, und wird auch über USB-C versorgt, kein Netzeil mehr
notwendig.

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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udok schrieb:
> Dell XPS z.B hängt über
> USB-C am Monitor, und wird auch über USB-C versorgt, kein Netzeil mehr
> notwendig.

Ach, der Strom kommt dann per Luftpost direkt vom Kraftwerk? ;-) Oder 
hat das Gefummel hinter dem USB-C-Stecker vielleicht doch ein Netzteil? 
:)

Machen mittlerweile wohl alle so. Leider ist der USB-C-Stecker für die 
"docking station" eben mechanisch viel fragiler als ein richtiges 
"Dock", wie es früher üblich war.

von (prx) A. K. (prx)


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Jörg W. schrieb:
> Ach, der Strom kommt dann per Luftpost direkt vom Kraftwerk? ;-) Oder
> hat das Gefummel hinter dem USB-C-Stecker vielleicht doch ein Netzteil?

Jedenfalls ist es ein Netzteil weniger, wenn das andere Ende des Kabels 
direkt im Bildschirm steckt. Ein Platz weniger in der stets zu kurzen 
Stromleiste.

> mechanisch viel fragiler als ein richtiges "Dock", wie es früher üblich war.

Auch ein USB-C- oder Thunderbolt-Dock mit PD ist ein richtiges Dock, nur 
der Stecker ist kleiner. Und dieser USB-C Stecker ist schneller im 
aktuellen Laptop drin, als es der alte HP in seinem klassischen Dock 
ist. Das klappt bisher ausgesprochen gut.

Da sich die ganze Steckerei auf dem Arbeitstisch befindet, und recht nah 
am Dock oder Bildschirm, weil so ein USB-C-Kabel meist kurz ist, 
passiert mit dem Kabel auch nicht viel.

: Bearbeitet durch User
von Stefan F. (Gast)


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Ich musste schon so viele Geräte wegen gebrochener USB Anschlüsse weg 
werfen, dass ich da ganz skeptisch geworden bin.

Unsere Smartphones/Tablets/Headesets benutzen wir längst mit 
magnetischen Adaptern - seit dem ist uns an diesen Geräten keine USB 
Buchse mehr kaputt gegangen.

Das wird so an den Laptops mit PD aber nicht gehen - leider.

von Entenwickler (Gast)


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(prx) A. K. schrieb:
> Auch ein USB-C- oder Thunderbolt-Dock mit PD ist ein richtiges Dock, nur
> der Stecker ist kleiner. Und dieser USB-C Stecker ist schneller im
> aktuellen Laptop drin, als es alte HP in seinem klassischen Dock ist.
> Das klappt bisher ausgesprochen gut.

Zustimmung. Ich arbeite auch an so einem Ding. Aus Usersicht ist die 
Lösung schön.

Die reine Mechanik der Stecker ist aber durchaus kritikwürdig. Man hätte 
wirklich etwas mehr Metall verbauen können.
Bei meinem Telefon ist es beispielsweise eine Art Standardfehler, dass 
die Buchse nach ca. 1 Jahr immer schlechter wird (habe sie schon 2x 
getauscht).

von (prx) A. K. (prx)


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Jörg W. schrieb:
> Ach, der Strom kommt dann per Luftpost direkt vom Kraftwerk? ;-)

Zumindest per Luftpost vom Qi-Lader, wenn 30W ausreichen. ;-)

von Olaf (Gast)


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> Die Geräte. die man mit einem USB-C-Kabel an so ein USB-C-Netzteil
> anschließt, wie z.B. Handys, sind doch für eine Eingangsspannung von ca
> 5 Volt ausgelegt.

Das stimmt nicht. Selbst mein IMHO so 10Jahre altes Tablet Z schaltet 
bereits auf 9V hoch.

von (prx) A. K. (prx)


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Stefan ⛄ F. schrieb:
> Das wird so an den Laptops mit PD aber nicht gehen - leider.

Allerdings ist ein Handy am Ladeanschluss in der Praxis grösseren 
Kräften ausgesetzt als ein Laptop am USB-Dock. Weil es öfter 
unbeabsichtigt mit Kabel dran bewegt wird als der Laptop.

Für mich war das ein Motiv, das Handy vorwiegend an einem vertikalen 5W 
Qi-Lader zu laden. Eine besorgniserregende Wärmeentwicklung kann ich 
dabei nicht feststellen.

: Bearbeitet durch User
von (prx) A. K. (prx)


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Entenwickler schrieb:
> Bei meinem Telefon ist es beispielsweise eine Art Standardfehler, dass
> die Buchse nach ca. 1 Jahr immer schlechter wird (habe sie schon 2x
> getauscht).

Liegt das am Gerät oder an dir? ;-)

Ich habe weiterhin ein 10 Jahre altes Nokia Handy und ein 5 Jahre altes 
Samsung Tablet im Einsatz und deren Mikro-USB leben immer noch, in 
Erstausstattung. Und Mikro-USB ist fragiler als USB-C.

: Bearbeitet durch User
von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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(prx) A. K. schrieb:
> Da sich die ganze Steckerei auf dem Arbeitstisch befindet, und recht nah
> am Dock oder Bildschirm, weil so ein USB-C-Kabel meist kurz ist,
> passiert mit dem Kabel auch nicht viel.

Auf den Dell XPS fand ich es recht fragil. Da an der Dockingstation auch 
das Ethernet dran hing, war das dann für die Netzwerkverbindung so 
scheußlich, dass ich am Ende stattdessen einen separaten (leider nur 100 
Mb/s) USB-Ethernet-Adapter genutzt habe.

von (prx) A. K. (prx)


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Jörg W. schrieb:
> Da an der Dockingstation auch
> das Ethernet dran hing, war das dann für die Netzwerkverbindung so
> scheußlich

In meinem Dock von i-tec ist zwar der dafür übliche Realtek statt eines 
edlen Intels, aber ein Problem ist das bei mir nicht, egal ob Linux oder 
Windows. An Bandbreite für Ethernet, 2 Bildschirme und einer SSD für 
Backup mangelt es bei 40 Gbit/s nicht. Was konkret war das Problem?

Es gibt allerdings aktuelle Systeme, die in einer Dock-Situation alles 
über 5 Gbit/s eines USB-C 3.0 quetschen, und das aus Dusseligkeit des 
Herstellers auch noch mit DisplayLink statt DisplayPort. Da kanns dann 
schon mal eng werden.

: Bearbeitet durch User
von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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(prx) A. K. schrieb:
> Was konkret war das Problem?

Dass man den Laptop mal auf dem Platz verschiebt, der USB-C-Stecker kurz 
wackelt, und die Netzwerkverbindung futsch ist. Wackelt sich dann 
irgendwann wieder ein, aber wenn man gerade in irgendeiner 
Videokonferenz ist, ist das einfach lästig.

von (prx) A. K. (prx)


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Jörg W. schrieb:
> Dass man den Laptop mal auf dem Platz verschiebt, der USB-C-Stecker kurz
> wackelt, und die Netzwerkverbindung futsch ist.

Hatte ich noch nicht. Vielleicht ist es ja ganz gut, dass ich kein 
Billig-XPS von Dell genommen habe, sondern einen ordentliches Teil von 
Clevo. ;-)

Ausserdem ist der Laptop bei mir nicht im Weg, weil für Bildschirm, 
Tastatur und Maus nicht zuständig, wenn im Dock.

: Bearbeitet durch User
von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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(prx) A. K. schrieb:
> Ausserdem ist der Laptop bei mir nicht im Weg, weil für Bildschirm,
> Tastatur und Maus nicht zuständig, wenn im Dock.

Naja, so viel Platz hatte ich im Homeoffice damals nicht, da brauchte 
ich auch den Laptop-Bildschirm mit zum Arbeiten.

Das ist aber, was ich meinte: mit den mechanisch verriegelnden Docks war 
sowas nicht passiert.

von Entenwickler (Gast)


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(prx) A. K. schrieb:
> Liegt das am Gerät oder an dir? ;-)

Es wird wohl eine Kombination sein, wie immer.

Allerdings bin ich nicht der Einzige mit diesem Problem. Der Vorteil 
davon ist, dass das entsprechende Ersatzteil gut zu bekommen ist...
Andere Geräte scheinen das besser gelöst zu haben.

von DANIEL D. (Gast)


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(prx) A. K. schrieb:
> Ich habe weiterhin ein 10 Jahre altes Nokia Handy und ein 5 Jahre altes
> Samsung Tablet im Einsatz und deren Mikro-USB leben immer noch, in
> Erstausstattung. Und Mikro-USB ist fragiler als USB-C.

Also meiner Meinung nach ist der USB-C Stecker auch sehr robust. Ich 
benutze mein Smartphone schon fast 5 Jahre, ohne Qi Lader, weil in der 
Plastik Schutzhülle so ein Blech ist damit es an dem magnetischen 
Autohalter hält.

Und weil ich das relativ viel benutze wird andauernd der USB-C Stecker 
gesteckt, auf jeden Fall eine deutliche Verbesserung zu Micro USB.

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