Stromversorgung für den USB-Anschluss

Dieser Artikel beantwortet wichtige Fragen rund um die Stromversorgung externer Geräte am USB-Anschluss. Sie lesen auch, wie Sie selbst den Stromverbrauch Ihrer USB-Geräte messen. Entweder — schnell und einfach — mit einem Spezial-Tool. Oder — aufs Milliampere genau — mit einem Multimeter und einem selbst gelöteten USB-Messadapter.

Was ist eigentlich…Strom, Ampere, Volt und Watt?
Hier sind Erklärungen zu den wichtigsten Begriffen rund um den Strom am PC.

Das kommt darauf an, welche USB-Version gemeint ist. Ein USB-2.0-Anschluss liefert bis zu 500 Milliampere (mA). Ein USB-3.0-Anschluss stellt maximal 900 mA zur Verfügung. Die Ampere-Leistung wurde bei USB 3.0 erhöht, damit auch Geräte mit großem Stromhunger bedient werden können.

Die Spannung, die an den USB-Anschlüssen anliegt, ist hingegen immer gleich: Sie beträgt 5 Volt.

Der Stromverbrauch wurde in zwei Zuständen gemessen, im Leerlauf und unter Last. Es zeigt sich: Die 2,5-Zoll-Festplatte und der DVD-Brenner (unten in der Tabelle) verbrauchen mehr Strom als die 500 mA, die ein USB-2.0-Anschluss maximal bereitstellt.

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Wahrscheinlich hängt Ihre Festplatte an einem USB-2.0-Anschluss, braucht aber mehr als 500 Milliampere Strom. Beim Hochfahren (Spin-up) benötigt die Festplatte nämlich besonders viel Strom — bis zu 750 mA. Der USB-2.0-Anschluss liefert jedoch höchstens 500 mA. Sie hören deshalb ein leises Klacken oder Fiepen: Die Festplatte unterbricht daraufhin das Hochfahren, beginnt von Neuem mit dem Rotieren, bricht wieder ab und so weiter.

Ja, zum Beispiel bei DVD-Brennern. Sie lassen sich zwar anschließen und erscheinen auch im Windows-Explorer. Sobald jedoch eine CD oder DVD eingelegt wird und das Laufwerk versucht, die Scheibe einzulesen, steigt der Stromverbrauch kurzzeitig auf knapp 700 mA an. Das ist zu viel für den USB-Anschluss. Der Brenner meldet sich dann bei Windows kurzzeitig ab, um sich gleich darauf wieder anzumelden. Der Vorgang beginnt von vorn und scheitert erneut. Dieser Prozess setzt sich so lange fort, bis das USB-Kabel entfernt wird.

Schließen Sie das Gerät an einem USB-Anschluss an der Gehäuserückseite an. Während die Frontanschlüsse des PCs nämlich per Kabel — oft mit Leistungsverlust — nach vorn geführt werden, sind die hinteren USB-Anschlüsse direkt mit dem Mainboard verbunden und verkraften kurzzeitig hohe Leistungsspitzen, etwa die 700 mA Anlaufstrom einer externen Festplatte.

Das kann durchaus sein. Die Leistungsfähigkeit eines USB-Anschlusses hängt auch von der Qualität der Bauteile ab, aus denen er zusammengesetzt ist. Bei manchen USB-Anschlüssen ist eine kurzzeitige Überlastung kein Problem. Es kann aber auch passieren, dass durch die Leistungsspitzen der USB-Port beschädigt wird.

Bei Notebooks ist es Erfahrungsberichten zufolge auch vorgekommen, dass der USB-Anschluss durch die hohe Strommenge beschädigt wurde.

Das Programm USB Deview misst, wie viel Strom ein Gerät von Windows anfordert und Windows deshalb dafür reserviert.

Wie die Bedienoberfläche des Programms aussieht, zeigt die nebenstehende Infografik . Damit das Tool nur die USB-Geräte anzeigt, die gerade angeschlossen sind, deaktivieren Sie in den „Optionen“ die Einstellung „Getrennte Geräte anzeigen“. Öffnen Sie dann erneut die „Optionen“ und setzen Sie ein Häkchen bei „USB-Leistungsangaben abrufen“. In der Spalte „Leistung“ sehen Sie, wie viel Strom Windows für das Gerät bereithält.

Richtig. Den aktuellen Stromverbrauch eines USB-Geräts können Sie mit Software nicht ermitteln. Dafür brauchen Sie ein Messgerät. Genauer gesagt: ein Multimeter. Es kostet etwa 16 Euro. Außerdem benötigen Sie ein USB-Verlängerungskabel für rund 3 Euro (www.conrad.de).

Entfernen Sie zunächst ein Stück der Isolierung des USB-Verlängerungskabels. Durchtrennen Sie dabei auch die Abschirmung, die die vier Adern umhüllt. Für die Messung ist die rote Ader wichtig, die den Strom führt. Zerschneiden Sie sie mit einem Seitenschneider und entfernen Sie die rote Isolierung an beiden Enden. Zwirbeln Sie jetzt die nackten Drähte zusammen oder verlöten Sie die Enden.

Konfigurieren Sie das Multimeter so, dass es die Stromstärke (Ampere) misst. Verbinden Sie dann die beiden Messleitungen mit den blanken Enden des roten Kabels. Am besten funktioniert das mit Klammern, die es als Zubehör für das Multimeter gibt — falls sie nicht bereits zum Lieferumfang gehören.

Schließen Sie das präparierte USB-Verlängerungskabel an Ihren PC an. Schalten Sie das Multimeter ein und stecken Sie das USB-Gerät in das freie Ende des USB-Verlängerungskabels. Das Multimeter zeigt dann den aktuellen Stromverbrauch an.

Wichtig: Achten Sie darauf, dass Sie nicht versehentlich einen Kurzschluss produzieren, denn dadurch kann der USB-Anschluss oder das Mainboard irreparabel beschädigt werden. Wer sich unsicher ist, sollte den USB-Messadapter USB-MA1 verwenden.

Dazu muss das USB-Gerät arbeiten. Im Fall einer Festplatte oder eines USB-Sticks kopieren Sie beispielsweise eine Datei auf den Datenträger und messen den Strom dabei.

Komfortabler ist die Strommessung mit einem USB-Messadapter, zum Beispiel dem USB-MA1 (etwa 12 Euro). Die Einzelteile müssen zusammengesteckt und verlötet werden. Mit ein wenig Geschick und einem Lötkolben ist das kein Problem. Mit dem fertigen Adapter lassen sich die Spannung des USB-Anschlusses und die Stromstärke bequem messen. Stecken Sie dazu die Stecker der Messleitungen des Multimeters in die dafür vorgesehenen Steckplätze. Verbinden Sie ein USB-Druckerkabel oder ein Mini-USB-Kabel mit den Buchsen auf der Seite „USB-IN“. Das USB-Gerät, dessen Verbrauch Sie messen wollen, stecken Sie auf der anderen Seite bei „USB-OUT“ ein. Konfigurieren Sie das Multimeter so, dass es die Stromstärke misst, und schalten Sie es ein. Auf dem Display erscheint der Stromverbrauch in Ampere.

Multiplizieren Sie einfach den Ampere-Wert, den das Multimeter anzeigt, mit der Spannung. Bei einem USB-Anschluss beträgt die Spannung 5 Volt. Wenn der Wert Ihres USB-Sticks beispielsweise 0,052 A beträgt, dann verbraucht der USB-Stick 0,26 Watt.

Wenn eine Tastatur mit USB-Anschlüssen ausgestattet ist, dann handelt es sich meist um einen passiven USB-Hub. Das ist ein USB-Verteiler, der aus einem USB-Anschluss mehrere USB-Anschlüsse macht. Die Tastatur selbst wird bereits über den USB-Anschluss mit Strom versorgt. Von den 500 mA, die zur Verfügung stehen, zweigt sich die Tastatur deshalb erst einmal ihren eigenen Strombedarf ab. Nur der Rest steht den übrigen Ports an der Tastatur zur Verfügung.

Das heißt: Die Tastatur und sämtliche angeschlossenen Geräte zusammen dürfen höchstens 500 mA Strom ziehen. Wenn Sie ein USB-Gerät mit einem höheren Strombedarf einstecken, dann meldet sich Windows mit dem Fehler „USB-Hubstromverbrauch wurde überschritten“. Nach Angaben verschiedener Anwender tritt der Fall meist auf, wenn ein USB-Headset in die USB-Anschlüsse einer Tastatur gesteckt wird.

Besorgen Sie sich einen Hub mit einer eigenen Stromversorgung. Man nennt ihn auch self-powered oder aktiven Hub. Er hat ein eigenes Netzteil, das die Ports mit Strom versorgt. Jedem angeschlossenen Gerät steht die volle Stromstärke von 500 mA zur Verfügung. Ein aktiver Hub mit vier Anschlüssen kostet 6 Euro (www.but-it.de).