MBP 2021: max. Stromstärke am TB4-Port

[Rubashov]

Hallo,

mal eine etwas ungewöhnliche Frage, obwohl der Hintergrund ganz trivial ist:

Was ist die maximale Stromstärke, die von den TB4/USB4-Ports an den MBP 2021 — abgegeben — wird?

Apple kann mir diese Frage nicht beantworten. Steht nicht in deren internen Dokumenten. Mehr als "15W pro Port" wissen die nicht. Toll. Beantwortet aber meine Frage nicht.

Hier liegen ein paar Festplatten mit USB-C rum, die brauchen 2,0A zum Anlaufen. An den USB-A 3.0 Ports der MBP die hier rumstehen laufen die nicht an. Weil USB 3.0 nur 7,5W abgibt. Die Platten brauchen aber 10W (5Vx2A).


Apple (technischer Support als auch Vertrieb ) kann mir nicht sagen, ob externe Festplatten mit 10W an TB4 bei ihren neuen MBP 2021 laufen.

Naja, ist halt eine Hipster-Bude. Mit technischer Doku haben die das nicht so, wie mir scheint. Die kaufen wohl die Platinen nur zu und nehmen was die Chinesen ihnen zusammenlöten. Auch ganz ohne Doku zu den technischen Eigenschaften der Komponenten...

So, genug gemotzt: Laufen 10W-Platten an den aktuellen TB4-Ports?

Danke für die Antworten schon vorab.

 

[Marcel Bresink]

Was ist die maximale Stromstärke, die von den TB4/USB4-Ports an den MBP 2021 — abgegeben — wird?

Die Frage lässt sich so nicht stellen, da Spannung und Strombegrenzung von den beteiligten Geräten und deren Kabeln ausgehandelt wird. Theoretisch darf ein USB4-Port 240 W (5 A bei 48 V) liefern. Wird eine USB-Datenverbindung ausgehandelt, sind die angegebenen 15W möglich, d.h. 3 A bei 5 V. Was soll da jetzt genau unklar sein?

 

[Rubashov]

Die Frage lässt sich so nicht stellen, da Spannung und Strombegrenzung von den beteiligten Geräten und deren Kabeln ausgehandelt wird. Theoretisch darf ein USB4-Port 240 W (5 A bei 48 V) liefern. Wird eine USB-Datenverbindung ausgehandelt, sind die angegebenen 15W möglich, d.h. 3 A bei 5 V. Was soll da jetzt genau unklar sein?

Schlau. Ist das jetzt eine Marketing-Aussage? Alles geht? Kaufen Sie bei uns, wir können alles?
Eine Aussage eines Technikers ist es zumindest nicht. Ein Techniker kennt Schaltzustände. Die können entweder realisiert werden oder nicht.

Die externen Geräte haben einen klar bestimmten Betriebszustand: 5V bei max. 2A, maximale Leistungsaufnahme 10W. Um diesen Betriebszustand zu erhalten ist es völlig unerheblich was USB4 vielleicht nach "Aushandeln" kann oder nicht kann. Für den Anschluss von Verbrauchern mit 10W bei 5V (2A) gibt es genau eine Aussage: Ja, geht / geht nicht.

Mal ein Beispiel:

Auf jedem Schaltnetzteil sind die maximalen Spannungen und maximalen Stromstärken angegeben, die dieses Netzteil liefern kann. Nicht einfach nur 10W. Weil diese 10W mit sehr verschiedenen Spannungs-/Stromstärkenkombinationen erreicht werden können. "10W" ist für ein Netzteil technisch völlig eine unzureichende Angabe. Denn 10W können mit 0,05A genau so realisiert werden wie mit 5A. Der Unterschied sind bei der Stromstärke aber nicht nur zwei Größenordnungen sondern auch der zwischen Leben und Tod.

Und deshalb ist die Aussage: 15W an TB4 eben auch völlig unzureichend wenn TB4 Spannungsbereiche von 0-20V und Stromstärken von 0 bis 5A zuläßt. Sind die 15W am TB4-Port des MBP 2021 nun 5A bei 3V oder 3A bei 5V? Oder 1,66A bei 9V?

Das ist die Frage. Liefert der Port — garantiert — 2.0A bei 5V oder nicht? Oder kann er bei 5V nur 3A?

Die Geräte haben diskrete Schaltzustände bei bestimmten Spannungen bzw. Stromstärken. Welche sind das?

 

[NorbertM]

Naja, ist halt eine Hipster-Bude. Mit technischer Doku haben die das nicht so, wie mir scheint. Die kaufen wohl die Platinen nur zu und nehmen was die Chinesen ihnen zusammenlöten. Auch ganz ohne Doku zu den technischen Eigenschaften der Komponenten...

Sehr fundierte Behauptung.

 

[Marcel Bresink]

Eine Aussage eines Technikers ist es zumindest nicht.

Wenn du so wenig Ahnung von Elektro- und USB-Technik hast, solltest du dich nicht weiter blamieren.

maximale Leistungsaufnahme 10WUm diesen Betriebszustand zu erhalten ist es völlig unerheblich was USB4 vielleicht nach "Aushandeln" kann oder nicht kann.

Das ist nicht richtig, denn dieser Betriebszustand wird nur dann freigeschaltet, wenn das Kabel eine USB-Datenverbindung aushandelt und das Endgerät einen Strombedarf bis 2 A anmeldet.

Für den Anschluss von Verbrauchern mit 10W bei 5V (2A) gibt es genau eine Aussage: Ja, geht / geht nicht.

Wenn gesagt wird, dass der Port bei USB-Datennutzung eine Leistungsanmeldung bis 15 W akzeptiert, ist offensichtlich, dass 10 W entnommen werden können.

"10W" ist für ein Netzteil technisch völlig eine unzureichende Angabe. Denn 10W können mit 0,05A genau so realisiert werden wie mit 5A.

Das ist hier allen klar. Wenn eine USB-Datenverbindung ausgehandelt wird, wird der Port auf 5V geschaltet. Bei 15 W ergeben sich also maximal 3 A. Würde dagegen eine USB-Ladeverbindung ausgehandelt, wird eine Strombegrenzung auf 1,5 A gesetzt.

15W an TB4 eben auch völlig unzureichend wenn TB4 Spannungsbereiche von 0-20V und Stromstärken von 0 bis 5A zuläßt.

Thunderbolt 4 würde theoretisch wie gesagt 48 V / 5 A zulassen, wenn eine Thunderbolt 4-, bzw. USB-Power-Delivery-Verbindung nach Version 3.1 Profil EPR ausgehandelt wird. Für tragbare Computer sind diese 240 W Leistung pro Port aber schon aus Gründen der Flugsicherheitsgesetze nicht zulässig.

Liefert der Port — garantiert — 2.0A bei 5V oder nicht? Oder kann er bei 5V nur 3A?

Diese Frage ist physikalischer Blödsinn. Wieviel Strom fließt, bestimmt der Innenwiederstand des angeschlossenen Gerätes, und der wird sich je nach Betriebszustand ständig ändern. Ob eine Strombegrenzung aktiviert wird, hängt von der vorherigen Aushandlung ab, also USB-Standard des angeschlossenen Gerätes, der Maximalleistung, die das Kabel freischaltet, und dem Leistungsbedarf, das das angeschlossene Gerät anmeldet.

Die Geräte haben diskrete Schaltzustände bei bestimmten Spannungen bzw. Stromstärken. Welche sind das?

Das wird durch das verwendete Kabel und das gemeldete Leistungsprofil bestimmt, zusammen mit der Aussage "aber nicht mehr als 15 W":

- bei USB-1-Protokoll: 5 V / 0,1 A
- bei USB-2-Protokoll: 5 V / 0,5 A
- bei USB-3.2-Protokoll: 5V / 0,9 A
- bei USB-Ladeprotokoll Version 1.2: 5 V / 1,5 A
- bei USB-3.2-Protokoll über USB-C-Stecker: 5 V / 3 A
- bei USB-Power-Delivery-Protokoll: 5 bis 48 V bei 2 A bis 5 A als diskrete Werte gemäß PD-Profiltabelle, hier bei der Verwendung als Ausgang jedoch auf die Profile unter 15 W beschränkt.

 

[Rubashov]

Sehr fundierte Behauptung.

Keine Hipster-Bude? Ich dachte Hipster-Buden zeichnen sich dadurch aus, dass deren Produkte "alles können", die "besten der besten der besten" sind und auf die Frage nach der technischen Dokumentation die Reaktion kommt: "technische was?"

Also von einer Hipster-Bude erwarte ich nichts anderes als: "Wir können Ihnen leider nicht sagen, ob der TB4-Anschluss an unserem aktuellen Vorzeige-Produkt 2A bei 5V liefert. Darüber haben wir keine Information und keine Unterlagen. Aber wir schlagen Ihnen vor das Gerät zu kaufen, es auszuprobieren und falls das Gerät keine 2A bei 5V ausgibt, dann innerhalb der üblichen Fristen zurückzugeben."

Von Apple habe ich bislang etwas anderes erwartet. Weil ich Apple bislang nicht für eine Hipster- und Life-Style-Bude gehalten habe. Aber vielleicht überdenke ich diese Einschätzung mal bei Gelegenheit.

Wenn du so wenig Ahnung von Elektro- und USB-Technik hast, solltest du dich nicht weiter blamieren.

Solange mir die qualifizierten Mitarbeiter der Apple-Hotline die Frage nach den Stromstärken nicht beantworten können, habe ich keine Angst davor als dümmster Mensch auf diesem Planeten zu sterben.

Das ist nicht richtig, denn dieser Betriebszustand wird nur dann freigeschaltet, wenn das Kabel eine USB-Datenverbindung aushandelt und das Endgerät einen Strombedarf bis 2 A anmeldet.

Handelt das Kabel (die USB-Kabel deren Stecker ich geöffnet gesehen habe, die hatten keine Elektronik) oder das Gerät die Stufen der Spannungs- und Stromstärken bzw. der Datenübertragung aus? Warum sollten die Kabel diese Aufgabe übernehmen? Wäre es nicht besser, wenn die Geräte diese Abstimmung machen und die Kabel nur dumme Verbindungen sind?

Wenn gesagt wird, dass der Port bei USB-Datennutzung eine Leistungsanmeldung bis 15 W akzeptiert, ist offensichtlich, dass 10 W entnommen werden können.

Mmh. Also den Mitarbeitern der Apple-Hotline (Technik und Vertrieb) ist dies nicht offensichtlich. Das beruhigt mich dahingehend, dass ich dann nicht alleine bin mit meinem Unwissen. Denn im Gegensatz zu den Apple-Mitarbeitern bin ich weder auf das Produkt geschult noch habe ich Zugriff auf interne Dokumentationen oder gar das hausinterne Netzwerk, mit welchem Apple versucht solche Fragen zu beantworten.

Diese Frage ist physikalischer Blödsinn. Wieviel Strom fließt, bestimmt der Innenwiederstand des angeschlossenen Gerätes,

Genau. Kurzfristig können deshalb durchaus Ströme fließen, die nicht fließen sollten, wenn man das Gerät noch einmal bestimmungsgemäß nutzen möchte.

Und genau das möchte ich vermeiden. Die Apple-Hotline meint ganz trocken: Anschließen und ausprobieren.

Das halte ich für eine interessante Herangehensweise. Die wissen nicht ob und bei welchen Stufen es Spannungs- und Strombegrenzungen gibt, schlagen aber vor, mal eben so elektrische Geräte zusammenzuschalten und zu gucken was dann passiert. Was kann da schon schief gehen?

- bei USB-1-Protokoll: 5 V / 0,1 A
- bei USB-2-Protokoll: 5 V / 0,5 A
- bei USB-3.2-Protokoll: 5V / 0,9 A
- bei USB-Ladeprotokoll Version 1.2: 5 V / 1,5 A
- bei USB-3.2-Protokoll über USB-C-Stecker: 5 V / 3 A
- bei USB-Power-Delivery-Protokoll: 5 bis 48 V bei 2 A bis 5 A als diskrete Werte gemäß PD-Profiltabelle, hier bei der Verwendung als Ausgang jedoch auf die Profile unter 15 W beschränkt.

Danke. Das ist für mich die Antwort auf meine Frage. Zumindest zum Teil.

Denn auf meinen externen Geräten steht nicht drauf: USB-Protokoll XYZ, sondern:

5,4V 2A Gleichstrom bzw. 5V 2A Gleichstrom oder 5V 1,5A Gleichstrom.

Und ich hatte gehofft, dass ich in den technischen Unterlagen zu dem MBP 2021 die Angabe finde:

TB4-Port unterstützt folgende Modi:

A — 5V / 0,1A
B — 5V / 0,5A
C — 5V / 0,9A

etc.

Dann kann ich nämlich die Werte auf den externen Geräten mit dieser Tabelle abgleichen und weiß, ob diese Spannungen und Stromstärken zueinander kompatibel sind, oder ob man das Verbinden tunlichst sein lassen sollte, wenn man keine Schäden riskieren möchte.


Was nützen mir als Laien die Angaben irgendwelcher Optionen in irgendwelchen Standards? Für mich als Laien sind ausschließlich die Spannungs- und Stromstärkenangaben relevant, um Schäden an den Geräten zu vermeiden.

Und deshalb ist es für mich überraschend, dass Apple eine solche Tabelle der Leistungsstufen nicht zu haben scheint.

Unabhängig davon: Nochmals Danke für die Übersicht über die Leistungsstufen je USB-Protokoll. Hat mir geholfen.

 

[Marcel Bresink]

Handelt das Kabel (die USB-Kabel deren Stecker ich geöffnet gesehen habe, die hatten keine Elektronik) oder das Gerät die Stufen der Spannungs- und Stromstärken bzw. der Datenübertragung aus?

Das kommt auf die Verwendung an. Bei USB-Power-Delivery-Kabeln, die mehr als 60 W unterstützen, ist zum Beispiel eine interne elektronische "Markierung" Pflicht. Thunderbolt-3/4-Kabel enthalten zum Beispiel ab einer bestimmten Länge Modems in beiden Steckern, die auf das jeweilige Kabel exakt eingemessen sind.

Du verwechselst möglicherweise USB mit USB-C. USB-C ist ein Multifunktionssteckersystem, das nicht nur für verschiedene USB-Normen, sondern auch für Thunderbolt, für DisplayPort-Video, zum Akkuladen oder zur Stromversorgung in verschiedene Richtungen verwendet werden kann.

Die wissen nicht ob und bei welchen Stufen es Spannungs- und Strombegrenzungen gibt, schlagen aber vor, mal eben so elektrische Geräte zusammenzuschalten und zu gucken was dann passiert. Was kann da schon schief gehen?

Da kann nichts schief gehen, denn jedes Gerät, das einen USB-C-Anschluss hat, ist verpflichtet, die Verwendungsart und die Parameter vorher mit dem verbundenen Gerät und dem Kabel auszuhandeln. Ist kein sicherer Betrieb möglich, schalten sich die Ports auf beiden Seiten ab oder begrenzen die Nutzung sozusagen auf den kleinsten gemeinsamen Nenner.

Wenn Du z.B. das beim MacBook Pro mitgelieferte USB-C-Ladekabel fälschlicherweise als USB-Datenkabel verwendest, schalten sich die Ports auf USB 3.0 oder sogar nur USB-2.0-Betrieb zurück. Da darf man sich also nicht wundern, wenn statt 40 GBit/s die Daten nur mit 0,48 GBit/s übertragen werden.

Dann kann ich nämlich die Werte auf den externen Geräten mit dieser Tabelle abgleichen

Das ist überflüssig, da das die beiden Geräte bereits machen.

Für mich als Laien sind ausschließlich die Spannungs- und Stromstärkenangaben relevant

Ein Laie wird sich für diese Angaben überhaupt nicht interessieren.

 

[Rubashov]

Das kommt auf die Verwendung an. Bei USB-Power-Delivery-Kabeln, die mehr als 60 W unterstützen, ist zum Beispiel eine interne elektronische "Markierung" Pflicht. Thunderbolt-3/4-Kabel enthalten zum Beispiel ab einer bestimmten Länge Modems in beiden Steckern, die auf das jeweilige Kabel exakt eingemessen sind.

Du verwechselst möglicherweise USB mit USB-C. USB-C ist ein Multifunktionssteckersystem, das nicht nur für verschiedene USB-Normen, sondern auch für Thunderbolt, für DisplayPort-Video, zum Akkuladen oder zur Stromversorgung in verschiedene Richtungen verwendet werden kann.

Mir ist schon klar, dass USB-C ein Steckersystem ist und darüber unterschiedlichste Nutzungskonzepte abgewickelt werden. Das ist ja ein Grund dafür, warum ich nach den elektrischen Werten gucke. Weil der Stecker (und die passende Buchse) als solcher gar nichts darüber aussagt, welche Spannung an diesem anliegt. Kann Spannung nach USB 2 oder 3 sein, kann Thunderbolt 3 oder 4 sein, kann USB 4 sein. Oder einfach nur Strom, ohne Daten. Ich habe hier reine Stromkabel mit USB-C Stecker, die als solche nicht gekennzeichnet sind. Da läuft aber nur Stromversorgung drüber, was man nur dadurch sicher erfährt, wenn man die Stecker aufmacht und nachguckt wieviele Adern an welche Pins gelötet sind.

Und da ich in meinem Leben schon genügend gegrillte Geräte gesehen habe, die nur deshalb getötet wurden, weil der Stecker passte, möchte ich das bei MBP und externen Geräten tunlichst vermeiden. Einfach um Datenverlust zu vermeiden. Mein letztes Erlebnis war ein mangelhafter Überspannungsschutz an einem Telefon. Da hat das "passende" Netzteil die USB-C Buchse im Telefon getötet. Es war ein Krampf von dem Gerät die Daten herunter zu bekommen, ohne funktionierende USB-Buchse und ohne funktionierende Ladefunktion.

Da kann nichts schief gehen, denn jedes Gerät, das einen USB-C-Anschluss hat, ist verpflichtet, die Verwendungsart und die Parameter vorher mit dem verbundenen Gerät und dem Kabel auszuhandeln. Ist kein sicherer Betrieb möglich, schalten sich die Ports auf beiden Seiten ab oder begrenzen die Nutzung sozusagen auf den kleinsten gemeinsamen Nenner.

Nur eine Verständnisfrage (ich bin ja Laie): Schalten die nicht vom USB 1-Standard (5V, 0,1A) schrittweise hoch? Also schrittweise bis zu dem Punkt, an welchem eine Verbindungsgeschwindigkeit X nicht mehr gehalten werden kann und dann wird wieder auf die darunter liegende Stufe zurückgegangen? Oder habe ich da etwas falsch verstanden?

Wenn Du z.B. das beim MacBook Pro mitgelieferte USB-C-Ladekabel fälschlicherweise als USB-Datenkabel verwendest, schalten sich die Ports auf USB 3.0 oder sogar nur USB-2.0-Betrieb zurück. Da darf man sich also nicht wundern, wenn statt 40 GBit/s die Daten nur mit 0,48 GBit/s übertragen werden.

Genau das ist doch der springende Punkt. Lieschen Müller verbindet Form mit Funktion. Sieht gleich aus = kann das gleiche. Als die verschiedenen Peripheriegeräte noch alle verschiedene Steckerformate hatten, da war allein durch die Form des Anschlusses klar, dass es sich hierbei um verschiedene Funktionen handelt. Parallel, VGA, DVI, BNC, Seriell, USB, PS2, etc.

Heute ist das alles in einem Stecker vereint. Und wenn dann der Spass anfängt, dass es Kabel gibt, die nicht alle Funktionen unterstützen, dann zweifelt Lieschen Müller eben schnell mal die Funktionstüchtigkeit der Geräte an. Denn es ist von außen (gerade bei den Billigkabeln) nicht zu sehen, ob über ein Kabel nun ein Video-, Audio- oder nur ein elektrischer Strom läuft.

Der Irrsinn mit den Mehrfachen Umbenennungen der USB-Leistungsklassen war für das Verständnis der Anschlussoptionen zusätzlich nicht besonders förderlich.

Ein Laie wird sich für diese Angaben überhaupt nicht interessieren.

Siehe oben. Nur weil ein Stecker mechanisch passt, muss über die Verbindung nicht zwingend die passende Stromverbindung hergestellt werden. Sollte, ja. Normativ. Aber die Erfahrung steht dem entgegen. Daher die Frage nach den einfach zu prüfenden Spannungs- und Stromstärkenangaben. Denn die — müssen — stimmen. Wenn da etwas nicht stimmt, dann wird es strafrechtlich relevant, sollte durch einen "Kabelbrand" die Bude niederbrennen. Das ist der Grund warum ich nach den Leistungsdaten gucke.

Weil ich bei anderen Laien schon mehrfach gesehen habe wie unpassende Netzteile in passende Buchsen gesteckt wurden und dann die Frage aufkam, warum die Geräte kaputt waren. Weil Lieschen Müller leider nicht auf die Leistungsangaben guckt. Aber diesen Fehler der anderen muss ich ja nicht wiederholen.

Nochmal: Danke für die Tabelle mit den USB-Standards. Hat es für mich verständlicher gemacht. Wäre schön, wenn Apple eine solche Tabelle in die Dokumentation packen würde.