Analyse Power-Z
Écrit par l’équipe HackGyver – Mai 2025
Retex de la séance improvisée de l'association HackGyver du Jeudi 1er mai, 18h30 sur la mesure de performance électrique de nos appareils USBs.
L'article qui suit utilise un Power-Z KM003C présenté lors du rendez-vous, utilisé pour diverses mesures.
0: Introduction
L’appareil présente une interface principale de mesure de tensions, celle-ci peut être utilisée par exemple sur un adaptateur multiport USB pour connaitre la tension traversante d'un port et de déceler un éventuel problème de sous-alimentation, ou bien simplement connaitre la négotiation du voltage.
1: Mesure de tension de matériel et interprétation avec le logiciel Power-Z Lab
Le Power-Z peut être relié à un ordinateur pour être interfacé avec son logiciel.
Il permet d'améliorer les fonctionnalités en permettant la visualisation des courbes, l'exportation/importation de données et la gestion multiappareils.
Il permet aussi de mettre à jour le firmware de son appareil, et d'accéder à ses captures hors-ligne.
1.a: Test avec un graveur de Blu-ray
Ce test a été effectué avec un USB Stabilizer de Deepspar agissant comme tampon matériel entre notre sujet de test et Windows.
Le Power-Z est connecté après le Stabiliser et notre graveur Blu-ray externe est un ASUS de référence SBW-06D2X-U.
Nous obtenons cette capture après notre test:
Voici à quoi correspond ce que nous voyons
- VBUS (vert) : Tension d'alimentation (reste stable à ~5 V pendant les phases actives
- IBUS (rose) : Courant consommé (varie selon les activités du graveur Blu-ray)
- PWR (bleu) : Puissance instantanée consommée (calculée en V x A)
Entre 11:17 et 11:24, le lecteur démarre brièvement à plusieurs reprises. Le courant est faible, car le graveur est connecté uniquement avec son câble USB de transfert de datas, en lecture celui-ci nécessite un câble USB 5V d'alimentation supplémentaire, il est donc sous-alimenté.
Nous n'avons d'ailleurs pas réussi à lire le Blu-ray dans le graveur de cette manière.
Ces brefs pics de tension reflètent nos tentatives de communication avec le graveur.
À partir de 11:26, nous alimentons le graveur correctement en branchant son USB 5V.
Le courant oscille, d’abord avec des pics en dents de scie entre 26:10 et 26:50 qui correspondent à notre phase de discussion/négociation entre l'USB Stabilizer et le graveur Blu-ray.
Puis à partir de 27:10 on a une consommation plus continue et stable qui correspond à la lecture active du disque Blu-ray dans notre graveur.
1.b: Test avec une clé USB
Même schéma de montage, le Power-Z se situe entre l'USB Stabilizer et notre clé USB. (une Kingston DataTraveler G4 de référence DTIG4)
La capture est assez similaire à celle de notre graveur, on y retrouve une consommation électrique avec des bursts de ~0.42 A en dents de scie indiquant la négociation, puis une phase électrique stable pendant le transfert de données.
À la fin, on a une chute lisse et rapide de la tension et du courant qui montre un arrêt maitrisé.
La clé USB a été correctement alimentée, utilisée brièvement, puis éjectée proprement.
1.c: Test avec un clavier
Pas d'USB Stabilizer cette fois-ci, le Power-Z est juste interfacé entre l'ordinateur et le clavier.
Dans notre test, un clavier filaire Dell de référence SK-3205.
Nous obtenons cette courbe électrique
La tension est stable au repos, les phases de pic correspondent à la lecture d'une carte à puce dans le clavier.
Presser sur une touche ou rester appuyer sur une touche du clavier ne semble rien donner de visible électriquement.
2: Test de protocoles de charge
Toutes nos alimentations ne sont pas égales, voici un test avec un chargeur secteur Qualcomm Quick Charge 3.0 de référence KeKe-QC-04, contre une batterie externe à droite de chez Global Charger, référence Mega Mana 20 000mAh.
Pour testé ça avec le Power-Z il suffit de se rendre dans le menu Application puis d'aller dans Charging protocol.
La batterie de droite supporte:
- QC3.0 5V, 9V, 12V, 3.6-12V (Quick Charge)
- FCP 5V, 9V, 12V (Huawei Fast charge)
- SCP 3.40-12.00V, 25W (Huawei Super charge)
- AFC 5V, 9V, 12V (Samsung Fast charge)
- SFCP (Spreadtrum Fast charge)
- DCP SAM 2A (Dedicated Charging Port)
- Apple 2.4A
Tendit que le chargeur secteur Qualcomm supporte:
- QC3.0 5V, 9V, 12V, 3.6-12V
- FCP 5V, 9V
- AFC 5V, 9V, 12V
- DCP
Ce test a été fait sur le port de charge USB 3.2 (rouge) de chaque alimentation.
3: Ondulation de VBUS
Le ripple (l'ondulation) est une variation périodique ou aléatoire de cette tension souvent causée par des commutations internes dans les circuits d’alimentation, ou par une mauvaise régulation sous des charges variables (par ex. une clé USB qui lit/écrit soudainement).
Ce test a été effectué sans charge, avec un chargeur secteur Ultimate Ears Megaboom référence 3 534-000843, une batterie Mega Mana 20 000mAh à droite, et en dessous un chargeur secteur Qualcomm KeKe-QC-04.
À noter que le chargeur "Ultimate Ears Megaboom" est fait pour charger une enceinte sans fil et non un smartphone contrairement aux deux autres chargeurs.
On y observe une ondulation VBUS relativement propre inférieure a 10 mV, signe de bonne régulation sur l'alimentation secteur Megaboom et la batterie externe Mega Mana.
L'alimentation Qualcomm quant à elle présente une ondulation élevée ~50 mV, des dents de scie claires indiquant un bruit bien présent, signe d'un moins bon comportement à vide. Le ripple (l'ondulation) est une variation périodique ou aléatoire de cette tension souvent causée par des commutations internes dans les circuits d’alimentation, ou par une mauvaise régulation sous des charges variables (par ex. une clé USB qui lit/écrit soudainement).
Ce test a été effectué sans charge, avec un chargeur secteur Ultimate Ears Megaboom référence 3 534-000843, une batterie Mega Mana 20 000mAh à droite, et en dessous un chargeur secteur Qualcomm KeKe-QC-04.
À noter que le chargeur "Ultimate Ears Megaboom" est fait pour charger une enceinte sans fil et non un smartphone contrairement aux deux autres chargeurs.
On y observe une ondulation VBUS relativement propre inférieure a 10 mV, signe de bonne régulation sur l'alimentation secteur Megaboom et la batterie externe Mega Mana.
L'alimentation Qualcomm quant à elle présente une ondulation élevée ~50 mV, des dents de scie claires indiquant un bruit bien présent, signe d'un moins bon comportement à vide.
4: Test de lecture d'une puce d'un cable USB type C
Les câbles USB Type-C peuvent contenir une puce électronique, généralement appelée E-Marker (ou "Electronically Marked Cable Assembly".
Ils sont contenus surtout sur ceux certifiés pour la charge rapide (Power Delivery) ou haut débit (USB 3.x, Thunderbolt)
Cette puce permet de donner la tension et courant maximums supportés pour éviter que des appareils essaient de négocier une puissance trop élevée, elle donne aussi des informations de transfert notsmment le débit maximal, la longueur et le temps de latence, et permet d'autres choses comme transporter de la vidéo.
Le Power-z a un module permettant d'interroger les cables USB type C pour obtenir ses informations à partir de la puce E-Marker.
Nous obtenons notamment comme informations le constructeur qui a certifié le câble, ce que le câble supporte, sont métrage et sa latence, son type de génération d'USB et sa vitesse.
Cette fonctionnalité peut permettre de dédouaner un câble officiel d'un câble contrefait, par exemple un faux câble Apple ou un faux câble Thunderbolt pour Meta Quest pourrait être détecté avec cet outil.
À noter que le power-Z possède également une application de mesure pour les chargeurs Apple dans ses modules, permettant également de contrôler le numéro de série et les caractéristiques et donc d'écarter les contrefaçons.