OSASK-WikiのKの落書きの過去ログ

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バスパワー電圧について考えてみた

  • (2004.01.31 16:50)
  • がちゃぴんPCで3.3V単一電源化を検討してみるところから考察が始まった・・・。
    • USBはコネクタの形状を少し変えてバスパワー3.3V版がでればいいんだ。もし従来のものとの互換性が問題になるなら、セルフパワー機能付きの変換USBハブを経由すればいいだけだ。USBデバイスの中にも、5Vより3.3Vのほうが都合がいいやつもあるはずだ。
    • PCカードは5Vのやつは見捨てる方向で。
    • PS/2キーボードやPS/2マウスもこれを機に見捨てよう。USB-3.3V対応のキーボードにするか、もしくは変換USBハブで5VのUSBキーボードを。
    • HDDは1.8インチ以下ならすでに3.3V対応なので問題なし。
    • なんでバスパワーなどの互換性を犠牲にしてまで3.3Vにこだわるのかといえば、それはもちろん省エネのため。M/B上の変圧回路も減らせるからコンパクト化がやりやすくなる。
    • 10年後くらいには、オール2.0V化できないかなあ。そして20年後にはオール1.0V化を。1.0Vまでいったらもう下げなくていいや。
    • ・・・と調子よく行くわけでもないらしい。バスパワーを考える場合、ケーブルでの電力消費(電圧降下)が重要になりそうだ。
    • アルミニウムの場合、抵抗率は2.66e-8Ωm。断面が0.1mmx0.1mmの正方形の線材を10本束ねた線を3メートル引っ張ると、抵抗は0.798Ωになる。ここに1Aの電流を流せば、電圧降下は0.798Vになる。
    • バスパワー1Vの場合、1A送ってもエネルギーは1Wにしかならないが、目的のデバイスに1Vを与えるためには往復の電圧降下分を想定して、1.6Vを加算した2.6VをPC側の端子電圧にする必要があるのだろう。うむう、デバイスは1Wで稼動しているのに、ケーブルが1.6Wを消耗しているというのはなんとも情けない。
    • バスパワー3.3Vなら、デバイスに1Wのエネルギーを送るには0.30Aの電流で済む。そうなると往復の電圧降下は0.48Vに減少する。その分加圧して送るとすると、ケーブルの電力消費は0.14Wになる。おお、まともになった。なるほどな、だからバスパワーは下げたらまずいのか。
    • ちなみにバスパワー5.0Vの場合は、デバイス1Wに対してケーブルでの電力消費は64mW、バスパワー12Vなら11mWにまで減少する。なるほどなあ、だからIEEE-1394のバスパワーは12Vなんだろうなあ。
  • よしこうしよう。がちゃぴんはやっぱり5V単一電源を目指す。
    • もしかしたら3.3V単一電源も目指すかもしれないけど、その場合はUSBにバスパワーを提供しない(何気なく3.3Vを供給しちゃうかもしれない(笑)。もしくはプラグの形を少し変えて、3.3Vバスパワーということにする)。がちゃぴんPCには5VDCプラグをつけるところが主電源とは別にもう一個あって、これをつけるとバスパワーが供給される。AC-DC変換部分とちゃぴんPCとの距離も短く!電源線は太く!それでも一体化はしない。
      • 一体化しなければがちゃぴんPCを改造しないでもいろんな電源形態が選べる。コンセントから直接とるのではなく、間に無停電電源装置をはさみたくなるかもしれない。バッテリで動かしてみたくなる人もいるかもしれない。
    • USBケーブルはかなり太くして、総断面積が1mmx1mm相当になるようにする。これで抵抗は1/10になる。長さも短く。
  • M/Bで10W、HDDとかCFとかPCカードとかUSBとかの合計で10W、合計20Wくらいの目標ならそんなにハードルは高くないんじゃないかなあ。5Vで20Wというと4Aを流さないといけないんだけど、そんなアダプタってないかな。
    • あった。秋月電子で消費税込みで1,100円だった。15Wにまで抑えられるなら、400円のモジュールもある(100個で注文すると150円にまで値下がりする)。このモジュールを厚さ2cm〜3cmの薄い箱に詰めて、がちゃぴんの真下におけばよさそうだ。そうすれば電源ケーブルは10cmくらいにできるから太くてみじかくできそうだ。うわーいい感じ。

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Last-modified: 2006-02-16 (木) 17:59:44 (5977d)