W materiale "HDD vs SSD - zmierzyliśmy pobór prądu" udało się oszacować jaką moc pobierają dyski z interfejsem SATA. W prostszych platformach bardziej popularne jest złącze USB, które może pozwolić na łatwe dołączenie pamięci masowej USB o pojemności wielu GB.
Jaką moc pobierają pamięci USB podłączone do tabletu, smartfona, lub platformy posiadającej możliwość podłączenia takiej pamięci ?
Niektóre pamięci USB dość mocno nagrzewają się podczas pracy, co może świadczyć o dużym poborze prądu, sprawdźmy o jakim zakresie mocy oraz wpływie na rozładowanie baterii możemy mówić.
Pomiary i oszacowanie ich dokładności zostało przeprowadzone w oparciu o metodę zastosowaną w materiale HDD vs SSD - pobór mocy część II. W przewód zasilający (pin 1 USB A) w przedłużaczu USB został włączony przetwornik prąd->napięcie zapewniający niewielki spadek napięcia (w porównaniu do multimetrów na zakresie ~200-400mA).
Jedyną różnicą w porównaniu do pomiarów dysków jest jednoczesny pomiar prądu i napięcia zasilającego urządzenie USB. Pobierane moce będą mniejsze, natomiast napięcie dostępne na USB może być "mniej sztywne" niż ze złącza zasilającego HDD (bezpośrednio z zasilacza). Na spadek napięcia będą miały wpływ wewnętrzne obwody zabezpieczające USB, przedłużacz USB 3m, konwerter prąd->napięcie oraz styki wtyczek. Aby zwiększyć dokładność przy każdym pomiarze prądu, mierzone jest także napięcie w gnieździe zasilającym urządzenie. Dla wyjściowych napięć konwertera prąd->napięcie poniżej 200mV do pomiaru zastosowany został multimetr UT58D ustawiony na zakres 200mV, dla napięć >=200mV wykorzystany był KEW 1009. Pomiar napięcia w szynie zasilającej USB wykonywany był multimetrem UT58D ustawionym na zakres 20V.
Urządzenia z interfejsem USB3.0 zostaną przetestowane przy połączeniu USB3.0 i USB2.0, zobaczymy jaki będzie to miało wpływ na pobór mocy.
Do testu zebrałem własne i pożyczone urządzenia o różnych parametrach oraz dacie produkcji.
Każde urządzenie zostanie sprawdzone w stanie bezczynności (idle), zapisu sekwencyjnego (seq write), odczytu sekwencyjnego (seq read).
Ile mocy pobiera pendrive ?
Urządzenia USB 3.0.
Do testu zostały użyte:
-32GB Kingston Data Traveler 100 G3 (32GB wersja 16GB pendrive będącego gadżetem elektroda.pl).
-8GB MXES (prawdopodobnie pamięć SLC) pracujący jako dysk systemu operacyjnego macierzy dyskowej.
-16GB Patriot TAB (pendrive o bardzo małych rozmiarach).
-32GB MX OTG-GUARD (pendrive z wtyczką typu A do komputera, oraz micro USB np. do smartfona).
| pendrive | stan | wynik | napięcie [V] | prąd [mA] | moc [mW] | niepewność [mW] |
| 32GB Kingston Data Traveler 100 G3 | ilde | - | 5,04 / 5,07 | 169,9 / 85,9 | 856 / 436 | 7 / 4 |
| 32GB Kingston Data Traveler 100 G3 | seq write | 19MB/s | 5,02 | 220,4 | 1106 | 11 |
| 32GB Kingston Data Traveler 100 G3 | seq read | 41MB/s | 5,05 | 207,1 | 1046 | 11 |
| 8GB MXES | idle | - | 5,06 | 132,7 | 671 | 6 |
| 8GB MXES | seq write | 41MB/s | 5,04 | 165,0 | 832 | 7 |
| 8GB MXES | seq read | 143MB/s | 5,06 | 176,1 | 891 | 7 |
| 16GB Patriot TAB | idle | - | 5,10 | 34 | 173 | 2 |
| 16GB Patriot TAB | seq write | 6MB/s | 5,09 | 81,1 | 413 | 4 |
| 16GB Patriot TAB | seq read | 38MB/s | 5,09 | 90,9 | 463 | 4 |
| 32GB MX OTG-GUARD | idle | - | 5,10 | 40,6 | 207 | 2 |
| 32GB MX OTG-GUARD | seq write | 11MB/s | 5,08 | 107,8 | 548 | 5 |
| 32GB MX OTG-GUARD | seq read | 51MB/s | 5,09 | 90,2 | 459 | 4 |
Dla Kingston Data Traveler moc pobierana przez urządzenie dochodziła do 1W przy intensywnym zapisie i odczycie. W stanie bezczynności urządzenie przełączało się pomiędzy dwoma stanami, w jednym z nich pobór mocy wynosił ~430mW w drugim ~850mW, poniżej widoczny kształt pobieranego prądu.
Kształt prądu podczas operacji zapisu i odczytu wygląda dość typowo.
Pendrive MXES 8GB mimo dużej szybkości pobierał moc <1W.
Patrot TAB 16GB pobierał mniejszą moc niż poprzednie urządzenia, jednak szybkość zapisu była ograniczona do 6MB/s dodatkowo podczas ciągłego zapisu występowały dziwne zatrzymania pracy urządzenia. Kształt prądu pobieranego przez urządzenie wskazuje na kilka wewnętrznych stanów pracy.
Możliwe że 32GB MX OTG-GUARD oparty jest o podobny kontroler jak ten zastosowany w Patrot TAB, gdyż kształt prądu był bardzo zbliżony, szybsze działanie być może zawdzięcza innemu typowi pamięci flash. Szybsze działanie przekłada się na nieco większy pobór prądu. Urządzenie posiada dwie wtyczki, jedną można wykorzystać do połączenia np. z PC/laptopem, drugą microusb do podłączenia np. ze smartfonem.
Urządzenia USB 3.0 pracujące w trybie USB2.0
| pendrive | stan | wynik | napięcie [V] | prąd [mA] | moc [mW] | niepewność [mW] |
| 32GB Kingston Data Traveler 100 G3 | ilde | - | 5,08 | 101,1 | 514 | 4 |
| 32GB Kingston Data Traveler 100 G3 | seq write | 19MB/s | 5,07 | 168,1 | 852 | 7 |
| 32GB Kingston Data Traveler 100 G3 | seq read | 38MB/s | 5,08 | 168,2 | 854 | 7 |
| 8GB MXES | idle | - | 5,09 | 49,8 | 253 | 2 |
| 8GB MXES | seq write | 30MB/s | 5,09 | 71,5 | 364 | 3 |
| 8GB MXES | seq read | 39MB/s | 5,09 | 70,2 | 357 | 3 |
| 16GB Patriot TAB | idle | - | 5,10 | 32,2 | 164 | 2 |
| 16GB Patriot TAB | seq write | 6MB/s | 5,10 | 71,0 | 362 | 3 |
| 16GB Patriot TAB | seq read | 24MB/s | 5,09 | 68,6 | 349 | 3 |
| 32GB MX OTG-GUARD | idle | - | 5,10 | 38,1 | 194 | 2 |
| 32GB MX OTG-GUARD | seq write | 10MB/s | 5,09 | 95,9 | 488 | 4 |
| 32GB MX OTG-GUARD | seq read | 25MB/s | 5,09 | 65,1 | 331 | 3 |
Testowane urządzenia USB3.0 pracujące w trybie USB2.0 pobierały mniej energii, jednak widoczny był efekt mniejszej wydajności interfejsu USB2.0. W prostych platformach dostępnym interfejsem będzie zwykle USB2.0.
Urządzenia USB 2.0
Do testów urządzeń USB 2.0 udało się pozyskać zarówno tanie nośniki, gadżety reklamowe, jak również pamięci miniaturowe a także o dużej pojemności oraz o wysokiej prędkości zapisu.
| pendrive | stan | wynik | napięcie [V] | prąd [mA] | moc [mW] | niepewność [mW] |
| 4GB elektroda.pl | idle | - | 5,09 | 56,5 | 288 | 3 |
| 4GB elektroda.pl | seq write | 3MB/s | 5,08 | 78,3 | 398 | 4 |
| 4GB elektroda.pl | seq read | 18MB/s | 5,08 | 97,7 | 496 | 4 |
| 8GB San Disk cruzer fit | idle | - | 5,10 | 28,5 | 145 | 2 |
| 8GB San Disk cruzer fit | seq write | 4MB/s | 5,10 | 62,2 | 317 | 3 |
| 8GB San Disk cruzer fit | seq read | 16MB/s | 5,10 | 54,3 | 277 | 3 |
| 4GB mat. reklamowe | idle | - | 5,09 | 55,0 | 280 | 3 |
| 4GB mat. reklamowe | seq write | 1MB/s | 5,08 | 71,5 | 363 | 3 |
| 4GB mat. reklamowe | seq read | 5MB/s | 5,08 | 72,7 | 369 | 3 |
| 8GB San Disk cruzer contur | ilde | - | 5,09 | 39,6 | 202 | 2 |
| 8GB San Disk cruzer contur | seq write | 17MB/s | 5,07 | 126,4 | 641 | 5 |
| 8GB San Disk cruzer contur | seq read | 28MB/s | 5,07 | 118,3 | 600 | 5 |
| 16GB Adata C802 | idle | - | 5,09 | 43,8 | 223 | 2 |
| 16GB Adata C802 | seq write | 4MB/s | 5,08 | 74,6 | 379 | 3 |
| 16GB Adata C802 | seq read | 19MB/s | 5,07 | 93,1 | 472 | 4 |
| 4GB Patrot exporter | ilde | - | 5,09 | 63,6 | 324 | 3 |
| 4GB Patrot exporter | seq write | 5MB/s | 5,08 | 133,8 | 680 | 6 |
| 4GB Patrot exporter | seq read | 22MB/s | 5,08 | 118,9 | 604 | 5 |
| 8GB PNY | idle | - | 5,09 | 70 | 356 | 3 |
| 8GB PNY | seq write | 4MB/s | 5,09 | 93,6 | 476 | 4 |
| 8GB PNY | seq read | 24MB/s | 5,09 | 93,9 | 478 | 4 |
Rozrzut pobieranych mocy jest spory, małą moc pobiera miniaturowy pendrive 8GB San Disk cruzer fit, dodatkowo kształt poboru prądu był dość nietypowy w porównaniu z pozostałymi urządzeniami.
Co ciekawe szybszy model 8GB San Disk cruzer contur podczas pracy generował podobne kształty pobieranego prądu. Być może urządzenia posiadają podobny kontroler lecz wyposażone są w różne pamięci.
Wykorzystując pamięć USB w swoim projekcie lub podłączając ją do urządzenia mobilnego trzeba liczyć się z dodatkowym poborem prądu 0.2-0.5W a nawet ~1W, mimo wszystko pendrive może być wygodnym sposobem na proste zwiększenie dostępnej ilości pamięci masowej.
Pamięci masowe USB to także dyski twarde.
W materiale "HDD vs SSD - zmierzyliśmy pobór prądu." udało się ustalić, że dyski 2.5" zwykle zadowolą się pojedynczym zasilaniem 5V. Dostępne są dyski z interfejsem USB udostępniające pojemność liczoną w TB to znaczący skok w porównaniu z pendrivami USB, jaka moc potrzebna jest do zasilenia takiej pamięci masowej ?
| HDD | stan | wynik | napięcie [V] | prąd [mA] | moc [mW] | niepewność [mW] |
| 500GB WD elements | idle | - | 5,03 | 222,8 | 1121 | 11 |
| 500GB WD elements | seq write | 37MB/s | 4,86 | 678 | 3295 | 46 |
| 500GB WD elements | seq read | 39MB/s | 4,88 | 650 | 3172 | 45 |
Sprawdzany dysk USB 2.0 pobierał moc ~3W, prąd ~600mA może powodować problemy z wydajnością prądową portu USB, natomiast spadki napięć mogą wywołać niepewną pracę dysku. Jeżeli pokonamy te przeszkody i zapewnimy właściwe warunki pracy dysku, otrzymamy pojemną pamięć masową podłączoną z wykorzystaniem USB np. do systemu opartego o mikrokontroler lub mini komputera. USB 2.0 ograniczy szybkość zapisywania i odczytywania danych na dysk twardy.
Czy w swoich projektach wykorzystywaliście pamięci masowe podłączone uniwersalnym interfejsem USB,
czy wolicie np. karty SD lub mniej pojemne pamięci flash np. z interfejsem SPI ?
Fajne! Ranking DIY