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都是传数据,为什么 USB 线会发热而网线很凉快?

如果你经常用U盘、移动硬盘拷贝数据,就会发现在传输大文件或给平板手机充电时,除了设备之外,线材本身也容易发热,但同样是传

如果你经常用U盘、移动硬盘拷贝数据,就会发现在传输大文件或给平板手机充电时,除了设备之外,线材本身也容易发热,但同样是传输数据的网线通常摸起来却是凉凉的,这是为什么呢?

兼具供电功能,是 USB 发热的关键

最关键的一点,就是 USB 接口和线材的核心设计是同时为设备提供电力和数据传输,这意味着同一个接口和线缆既要传输数据信号,又要输送较大的电流,尤其是给设备充电时,考虑到现在的快充、闪充横行,按照 USB PD 3.1 规范,充电电流可达 5A,而根据焦耳定律,当较大的电流流 经导线电阻时,会产生显著的热量。

除此之外,USB 接口的金属触点存在微小的接触电阻,当插拔次数多、触点氧化或脏污都会增大接触电阻,导致更明显的发热。再加上当下流行的 USB Type-C 接口和接头都设计得非常紧凑,内部空间狭小,产生的热量不容易散发出去,容易在接口处积聚。

USB 快充的 5A大流就是导致高发热量

网线是纯信号传输,几乎没有电流通过

和 USB 设备不同,以太网并没有供电功能,设备本身的电源使用单独的电源适配器提供,除此之外,以太网线普遍使用差分信号传输数据,每对双绞线传输的是两个大小相等、极性相反的信号,这使其先天就拥有很强的抗干扰能力,当外部存在电磁干扰时会同时作用于两根线,产生的噪声基本相同,接收端通过比较两根线的电压差来判断信号,相同的噪声会被抵消掉。

而且差分信号有着低电压摆幅的优势,不需要很高的绝对电压就能工作,差分信号之间的电压差只有 ±1V 左右,也正因为电压摆幅低且差分接收灵敏度高,驱动这些信号所需的电流非常小,通常只有几毫安到十几毫安,这种极小的电流也意味着产生的热量极低。

当然,也不是所有的网络数据传输方式都没有发热,比如PoE(PowerOverEthernet),翻译过来就是以太网供电,像是IP电话、IP摄像头等互联网设备就可以仅通过 PoE 一条线就解决直流供电和数据传输,所以它也会发热。

不过,PoE供电最高不超过100W,电流一般在 2A 以内,2A 虽然不算很小,但与USB快充动辄 5A 的电流密度和接口模块集中度比起来,散热压力也小了不少,再加上PoE 的电流分摊在网线 8 根线芯上,所以符合标准的 PoE 设备在正常负载下网线本身通常也只是微温,设备也不会像高速充电的 USB 设备那样明显发烫。

即便是PoE 供电的网线,电流也最多不过 1.73A