Разъем USB Type-C: передача данных и питания


Интерфейс USB долгое время был особенностью электронного оборудования — теперь уже четвертое десятилетие. С годами его роль менялась. Сначала он служил средством обеспечения питания и данных для простых компьютерных периферийных устройств (клавиатуры, мыши, считыватели штрих-кода, флэш-накопители и т.д.). Наряду со значительным увеличением поддерживаемых скоростей передачи данных больший упор стал уделяться его возможностям доставки энергии.

Следовательно, он получил текущую пропускную способность, необходимую для зарядки различных устройств в потребительском пространстве, таких как смартфоны, планшеты и многое другое. В последние годы появление стандартов, относящихся к технологии USB высокой мощности, означало, что теперь можно обращаться к освещению, электроинструментам, бытовой технике и множеству другого оборудования.



Физическая форма межсоединений USB не только свидетельствует о повышении эксплуатационных параметров. Появление USB Type-C принесло более компактную и простую в использовании концепцию конструирования, обладая удобством двунаправленной работы, которого раньше не хватало.

Определение USB

Есть три разных, но очень взаимосвязанных протокола, которые определяют USB-разъемы. Они касаются физической формы самого разъема, его возможностей передачи данных и возможностей доставки энергии. Первый из них обозначается типом (A, B, Micro B, C и т.д.).

А последние два зависят от того, какое поколение USB применимо (1.1 Full Speed, 2.0 High Speed, 3.0 SuperSpeed, 3.1 SuperSpeed ​​+, и так далее). Таким образом, использование USB Type-C не обязательно означает, что скорость передачи данных USB 3.0 поддерживается. И наоборот, инженер может реализовать протокол USB 3.2, используя разъем, который не является распознанным типом USB.



Ситуация аналогична, когда мы смотрим на спецификацию USB Power Delivery (PD). Версия 3.0 этой спецификации, способная выдерживать токи до 5 А, позволяет межсоединениям USB Type-C передавать ошеломляющую мощность в 100 Вт. Хотя они часто тесно связаны друг с другом, спецификацию USB PD и тип разъема не следует рассматривать как взаимозаменяемые термины. Подача энергии в конечном итоге контролируется схемой зарядки — она ​​ограничена только номинальными значениями тока и напряжения разъема.

Читайте также:  Дифференциальный усилитель: идеально сбалансированная схема

Помимо этого, повышенные уровни мощности, которые могут быть достигнуты используя разъем USB Type-C, расширяют сферу потенциальных приложений, которые могут получить выгоду от его использования. Во многих случаях существует вероятность того, что он сможет заменить обычные силовые кабели постоянного тока в оборудовании, что принесет такие преимущества, как большее удобство, более компактные форм-факторы и повышенную надежность (например, позволяя выполнить 10 000 циклов сопряжения).

Привлекательность питания на базе USB

Стандартизация, связанная с USB, в сочетании с его невероятным уровнем повсеместного распространения, оказывается огромным преимуществом с точки зрения доставки энергии. В таблице 1 показана допустимая мощность различных вариантов USB. Разъем USB Type-C получил невероятное распространение и теперь служит универсальным соединителем для значительной части современной электроники.



Это уменьшило разочарование пользователей в прошлом, поскольку случайный набор различных проприетарных кабелей больше не нужен для зарядки каждого из их устройств. Повсеместное распространение USB может быть выгодно и с точки зрения OEM. Имея стабильную цепочку поставок, на которую можно положиться, а также гарантированную функциональную совместимость, можно избежать потенциальных проблем интеграции дизайна.

Таблица
Таблица 1: Возможности энергоснабжения различных поколений USB

Поскольку возможности питания для USB продолжают усовершенствоваться, устройства CUI теперь предлагают розетки USB Type-C мощностью 60 и 100 Вт для работы только с питанием. Они специально оптимизированы для ситуаций, когда передача данных не требуется, а подача мощности является единственной функцией.

Для розетки с номинальной мощностью 60 Вт все 16 контактов для передачи данных и 2 контакта заземления были удалены, поэтому остались 4 контакта питания и только 2 контакта заземления. Для розетки с номинальной мощностью 100 Вт все 4 контакта питания и заземления сохранены, что дает 8 контактов.

Читайте также:  Уличные светильники своими руками для дачи

разъем USB Type-C
Рисунок 1: Схема, показывающая 6-контактные и 8-контактные разъемы USB Type-C только для питания от устройств CUI.

Исключение 16 контактов для передачи данных значительно упрощает конструкцию разъема, что позволяет снизить затраты. Меньшее количество контактов также снижает вероятность потенциальных сбоев. Несмотря на эти изменения в расположении контактов, эти розетки по-прежнему будут подключаться со стандартными кабелями USB Type-C, поэтому нет дополнительных инженерных накладных расходов, которые необходимо учитывать.

Следует отметить, что без наличия каких-либо контактов для передачи данных процесс согласования USB PD 3.0, который обычно имеет место, не происходит. Зарядное устройство по умолчанию будет использовать стандартные параметры USB: 5 В и 1 А. Во всех остальных случаях разъем USB Type-C только для питания будет работать так же, как и любой другой разъем питания, при этом зарядка будет определяться адаптером/схемой зарядки.

Заключение

С появлением последней версии спецификации USB PD стало ясно, что у разъемов USB Type-C есть потенциал для удовлетворения широкого диапазона требований к электропитанию. Однако следует отметить, что по-прежнему должны быть доступны другие варианты. С ограничением, установленным для уровней мощности USB, невозможно будет использовать эту технологию в системах, мощность которых превышает 100 Вт.

Кроме того, стандартизированная площадь основания USB Type-C может оказаться непригодной в некоторых сценариях, где требуются более конкретные форм-факторы. Разъемы питания постоянного тока и другие специальные разъемы питания по-прежнему будут играть важную роль. CUI Devices предлагает как разъемы питания постоянного тока, так и новейшие розетки USB Type-C только для питания, которые являются интересным решением для требований к питанию.

Не нашли что искали? Смотрите еще: