聊聊数据线的压降

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，今天我们就科普细化说明下，压降是什么引起的？线阻对压降的大小起决定性作用。

为什么压降对充电效率有明显影响？

在开始讲这个充电效率之前，我们先来将一个关键词叫“压降”。压降就是指线材两端的电压差，例如线材的输入端接上了一个5V的电源，但是在输出端只检测到4.8V的电压，那这条线材的压降就是0.2V。那么压降是怎么产生的呢？实际上我们数据线所用的材料虽然是良好的电导体，但是其终归不是超导体，内部是存在电阻的，因此当我们用数据线把充电器和手机连起来后，就相当于在一个电路中串联了一个电阻，而充电回路形成后，数据线中就会有电流通过，有电阻和电流的存在，线材两端自然就会产生电压，而这个电压的值就是压降值。

那为什么说压降会是一个判断充电效率的关键词呢？那是因为在充电过程中，终端设备的输入电压都是经过数据线“压降”处理的，举一个简单的例子，当充电器输出电压为5V，充电回路电流为2A的时候，使用压降为0.2V的数据线意味着终端设备的输入电压为4.8V，总输入功率为9.6W；而使用压降达到0.4V的数据线时，则就意味着终端设备的输入功率只有2A*4.6V=9.2W了，线材带来了额外的0.4W损耗。输入功率越低意味着充电速度越慢，这就是线材的压降能影响着充电效率的主要原因。

而且上述往往只是一个理论计算，实际上不少终端设备都是有最低充电电压要求的，例如某款设备支持5V±5%的充电电压，也就是4.75V到5.25V，当你使用一条在2A电流下压降达到0.4V的线材时，很可能会因为充电输入电压只有4.6V，而不得不降低充电电流以减少压降，甚至是会直接停止充电，待更换一条压降低的数据线后方能恢复。理论上说，当一条数据线在2A电流下压降达到0.4V时，想要器其降变为0.25V，那么通过的电流必须下降到1.25A，此时终端设备的输入功率仅相当于4.75V*1.25A≈5.94W，相比原本理论上的5V*2A=10W就有了明显的下跌。

压降是怎么引起的，线阻对压降的大小起到决定性作用

既然“压降”对于数据线的充电效率有明显的影响，那么数据线的哪一个属性对“压降”会有明显的影响呢？其实根据压降的计算公式“电压=电流*电阻”这点我们就可以得知，线材的电阻对于压降会有明显的影响。线材的电阻也就是我们常说的“线阻”了，根据“电阻=电阻率*长度/截面积”的计算公式可以得知，当线缆的材质相同也就是电阻率相同的情况下，线材的电阻与长度成正比，与截面积则成反比，因此想要降低线缆的电阻，缩短长度、加大截面积就是最直接的方法。

这就是为什么部分比较长的数据线往往也会比较粗的原因，因为它需要通过增大截面积的方式来弥补长度所带来的线阻，但这样的做法往往会大幅度增加线材的成本，因此这些更长也更粗数据线往往也会卖得更贵。不过也有部分产品在增加长度的同时并不改变线材的截面积，这样的数据线往往长度越长压降就越明显，当然我们并不是说这样的数据线不能使用，只是这样的线材充电效率确实会低一些，再直接简单一点说就是 ：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.

此外长度和截面积都相等线材也不见得线阻会相同，线材使用的是何种材料也是很关键的因素。目前数据线里面普遍都采用铜质线材，有部分高端产品可能会使用镀银线甚至是纯银线来降低线阻，但也有部分低端线材会采用铝材质，铝材质的导电率不差，但相比铜是要低很多。对于长度很短的数据线来说可能影响不大，例如长度仅10-15cm的产品，但是对于长度达到1米、1.5米甚至2米或以上的线材，铝材质带来的线阻影响就不可忽略了。

以纯铜和纯铝来计算，后者的电阻率为前者的1.6倍，这就意味着在相同长度和相同截面积的情况下，后者带来的压降会是前者的1.6倍。我们此前曾经对苹果的MacBook Pro 16标配的充电数据线进行过测定，其线阻为0.125Ω，通过4.7A电流时产生的压降约为0.6V，相当于损失了2.82W能量。假如这条线从铜材质变为铝材质，那么理论上其线阻将变为0.200Ω，4.7A电流下的压降就变成0.94V，相当于损失了4.42W的能量。

值得一提的是，目前仍然处于主流快充模式的“高压低电流”就是为了解决线材线压降引起的充电效率降低问题而开发的，同样是充电器输出18W功率，在5V环境下就相当于3.6A的电流，在一条线阻为0.1Ω的线材上是压降0.36V，既超出了±5%的要求，损耗的能量也高达1.3W；而对于9V环境来说的话就是2A电流，压降仅0.2V，相当于0.4W的功率损失，后者的功率损失还不到前者的三分之一。因此无论是目前主流的“高压低电流”模式还是逐步趋向统一PD充电协议，随着充电功率的提升，电压提升的幅度往往会比电流提升的幅度更大，这样既可以减少线材上的功率损失，同时也可以避免线材为了通过大电流而变得过于粗壮，不便于用户使用。

当然数据线可不仅仅是用于充电，传输数据也是一个很重要的作用。但是相比于用于充电的线路，用于传输数据的线路对线材的要求可以说是相当低了，因为其上面所经过的电流是很小的，更多时候只是用来表达电平的高低，因此当我们剪开一条数据线后，就会看到其供电线路的线缆明显会比数据线路的线缆更粗。也正是因为这样，对于传输数据的线材，连接是否牢固会比线材是否够粗、电阻是否够低要更为重要。也正因为这样，现在大部分的第三方数据线都会强调自家产品的电流通过能力，数据传输能力更多地是以是否支持USB 3.0/3.1或者雷电3等来进行表示。

行业经验分享

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；协会推荐以下5种规格导体电源截面积：

如何选择一条好的数据线

一般普通消费者选择粗的数据线即可，一般正规厂商都是采用增大截面积的方式来弥补长度所带来的线阻，但这样得做法往往会大幅度增加线材的成本，因此这些更长也更粗数据线往往也会卖得更贵。不过也有部分产品在增加长度的同时并不改变线材的截面积，这样的数据线往往长度越长压降就越明显，当然我们并不是说这样的数据线不能使用，只是这样的线材充电效率确实会低一些。此外长度和截面积都相等线材也不见得线阻会相同，线材使用的是何种材料也是很关键的因素。目前数据线里面普遍都采用铜质线材，有部分高端产品可能会使用镀银线甚至是纯银线来降低线阻，但也有部分低端线材会采用铝材质，铝材质的导电率不差，但相比铜是要低很多。对于长度很短的数据线来说可能影响不大，例如长度仅10-15cm的产品，但是对于长度达到1米、1.5米甚至2米或以上的线材，铝材质带来的线阻影响就不可忽略了。