第20课【聊聊数据线的压降，电阻和电流】
做USB数据线，最基本的电器参数就是电阻，压降，电压等，被客人问最多的当然就是对应数据线可以承受多少的电流，用多大的导体比较划算，今天我们就一起聊聊数据线的电阻，压降和电流等基础知识，现在用不到，存起来，也许某天和客户沟通的时候就会用得到.
基础知识普及：
电阻【Resistance】單位是Ohm
17.5÷截面积（平方毫米）=每千米电阻值（Ω）
导体电阻 — 导体之电阻与其长度成正比与其截面积成反比
导电率—以20℃时长度为1m、截面积为1mm2之标准软铜线之电阻1/58ohm(0.017241 ohm)为基准，称为100%导电率，电阻愈大，则导电率愈低，两者成反比例.电压与电流是同相的(in-phase).
▧R=ρL/S (其中，ρ表示材质的电阻率【导电系数conductivity】，是由其使用材质本身性质决定，L表示材质使用的长度，S表示使用材质的横截面积),
▧定义式：R=U/I
▧串联电路中的总电阻：R=R1+R2+R3+……+Rn
▧并联电路中的总电阻：1/R=1/R1+1/R2+……+1/Rn
▧通过电功率求电阻：R=U²/P；R=P/I²
一些常用物质的导电系数参考
阻抗是固定的, 也就是电压与电流的比值, 就是电阻值R, 与频率无关.
美制线规对应截面积及绞线节距
※ 这里需特别指出：上面的计算公式只适用于确定导体规格标准时截面积的计算，不能用于其它面积计算!
举例：请计算导体7/36AWG = 7/0.127mm(36AWG Solid = 0.127 mm)是属于什么规格的.
解：n = 7, d = 0.127*39.37mil, 则
S = 0.7854*n*d2 =7*(0.127*39.37)2 = 174.9993cmil
对照表UL758导体规格标准可知，它属于28AWG的导体
UL 758导体标准里有用mil(密尔)和 cmil(圆密尔)作单位，所以先要懂得它们和国际单位（公制单位）的换算。mil(密尔)是长度单位，cmil(圆密尔)是面积单位。
1inch = 25.4mm= 1000 mil；1mm =39.37mil；
1inch2 = 106 cmil；1mm2 = 39.372 cmil = 1550 cmil
电流：单位时间里通过导体任一横截面的电量叫做电流强度，简称电流
电流的国际单位：安培，简称“安”，符号 “A”
欧姆定律：电流 = 电压 除以 电阻 I = U/R
如果电压不变的情况下 : 电流的大小决定于电阻，电阻越大，电流越小，电阻越小电流越大.
再直接一点说就是 ：电阻也就是线的粗细【导体的AWG数大小】，电线越粗【导体的AWG数越小】电流越大，电线越细【导体的AWG数越大】，电流越大.
因为：线越粗，电流流的越快，阻力越小， 就像水管一个样，水管越细，水流越小 水管越粗，水流的越大，以上通俗的道理.
经验分享：
一般USB线材信号线按照2.0的测试标准设计为28AWG传输为主流，如果测试衰减，最长大约可以通过4米.
讯号线部分选择，如果考虑直流压降在协会要求的125mV条件，28AWG电源线使用长度建议在1米范围，26AWG电源线建议使用长度不超过1.7米，24AWG电源线建议使用长度不超过2.7米，22AWG电源线建议使用长度不超过4.3米，20AWG电源线建议使用长度不超过5米.按照USB2.0标准测试规格参考.
协会推荐以上5种规格导体电源截面积(28,26,24,22,20AWG)
电压降：计算公式/（输出电流*导体电阻）*线材长度+接触电阻
电压降又称为电压或电位差，表示为U，单位伏特（V），是描述电场力移动电荷做功本领的物理量.
举例说明：
▧一个电源的电压经过一段线路或其他部件的传送电压有一部分就会被消耗从而降低，这降低的部分就是这段线路的电压降，测量电源起点处的电压与终点处的电压，两者之差就是电压降.
▧举个简单的例子，例如变电站的输出电压是220V，而你家的电压是215V，那么从变电站到你家的这段电路的电压降就是220V-215V=5V.
电压降应该这样解释：电线本身存在电阻，当电流沿导线流动时，必须施加一个电压来克服这个电阻，否则电流就不能通过；在同样一根电线上，通过的电流越大，需要来克服这个电阻的电压就越高（V=I*R），克服这个电阻的电压对于供电电源来说，就是造成了“电压降”（送过去的电压降低了），用电量越大（I 加大）电压降也就越大，导线电阻率越大、导线截面积越小、导线越长（R 加大）电压降也越大.
解决方法：
1、换导电率较高的铜导线（减小R）
2、加大导线截面（减小R）
3、增加支路减小线路的负荷（减小 I）
电压降常规测试
通过usb接口串接一个电流表，并接一个电压表和可变电阻负载
逐渐增大负载，测得电压下降到4.8V(或要求值)时的电流值
所有的过程影响都会造成电压降
电压：电压（v）是以电荷形式存储的电源的势能
电压可以被认为是推动电子通过导体的力，并且电压越大，其“推动”电子通过给定电路的能力就越大。由于能量具有做功的能力，势能可以被描述为：围绕电路从一个节点到另一个节点的以电流形式移动电子，该移动过程所需要的焦耳数。
然后，电路中任何两个点、两端（或称为节点）之间的电压差被称为电势差（p.d.），通常称为电压降
两点之间的电势差用电路符号“V”或者小写“v”表示，以伏特测量，尽管能量E，小写“e”有时用于表示产生的电动势（emf，electromotive force）。电压越大，压力（或者推力）就越大，做功的能力也就越大。（译者注：概念有点模糊，没关系，继续往下看，不影响理解的。）
拥有恒定电压源的电压被成为直流电压（DC Voltage），而随时间周期性变化的电压称为交流电压（AC voltage）。电压以伏特为测量，其中1伏特定义为：使1安培电流通过1欧姆电阻所需要的电压。电压通常用伏特表示，其中前缀用于表示电压量的子倍数，例如：微伏（μV = 10-6），毫伏（mV = 10-3V）或千伏（kV = 103V）。电压数可正可负。
电池或电源主要用于在电子电路和系统中产生稳定的直流（D.C.）电压，例如5v，12v，24v等【我们线缆行业应用的电压等级】，而交流（A.C.）电压可用于家用和工业电源、照明以及电力传输。英国的电源电压目前为230V交流电，美国是110V交流电。（译者注：中国大陆普遍是220V交流电）
通用电子电路在1.5V到24V之间的低压直流电池电源上工作。恒定电压源的电路符号通常用电池符号，带有表示极性方向的正极+和负极-来表示。交流电压源的电路符号是用内部具有正弦波的圆来表示.
☞本文总结
（如果你对前文各种名词还是一头雾水，那么以下部分你能读懂99.99%，可以忘掉前文的模糊概念，这并不影响你对直流电路理论的理解）
相信现在的你对电压、电流和电阻之间的密切关系有着一定的了解，电压、电流和电阻之间的关系形成欧姆定律的基础，在固定电阻的线性电路中，如果增加电压，电流就会上升，类似地，如果降低电压，电流就会下降。这就意味着，电压高，则电流高；电压低，则电流低。
同样地，如果我们固定电压，增加电阻，电流就会下降；如果减小电阻，电流就会上升。这意味着，电阻大，则电流低，电阻小，则电流高.
因此，我们可以看出电路中电流与电压成正比（∝），（V↑导致I↑），但与电阻成反比（1/∝），因为（R↑导致I↓）.
下面给出这三个单位的基本概述：
电压或电位差是用来测量电路中两点之间的势能，通常被称为“电压降”。
当电压源连接到闭合电路时，电压将产生围绕电路流动的电流。
在直流电压源中，符号+ve（正）和-ve（负）用于表示电源的极性。
电压以“伏特”测量，用符号“V”表示电压，“E”表示能量。
电流是由电子流和通过电路的空穴流组合而成。（译者注：空穴，按我理解，就是一个原子中失去了一个电子后，变成了一个质子，叫做空穴）
电流是电路周围的连续均匀的电荷流，以“安培”测量，并用符号“I”表示。
电流与电压成正比（I ∝ V）
交流电流的有效值（rms，均方根值）具有与流过电阻元件的直流电流相同的平均功率损耗。
电阻是在电路中阻碍电流流动。
低电阻值意味着是导体，高电阻值意味着是绝缘体。
电流与电阻成反比（ I 1/∝ R ）
电阻以“欧姆”测量，单位为希腊符号“Ω”，用字母“R”表示.