Введение в разъемы Type-C
USB Type-CБлагодаря преимуществам своих разъемов USB Type-C стал доминирующим игроком на рынке и сейчас находится на грани достижения вершины. Его применение в различных областях невозможно остановить. MacBook от Apple заставил людей признать удобство интерфейса USB Type-C и также обозначил тенденции развития будущих устройств. В ближайшие дни будет выпущено все больше устройств с USB Type-C. Несомненно, интерфейс USB Type-C постепенно получит широкое распространение и в ближайшие несколько лет займет лидирующие позиции на рынке. Более того, на мобильных устройствах, таких как телефоны и планшеты, он обладает рядом функций, обеспечивающих более быструю зарядку, более высокую скорость передачи данных и поддержку вывода изображения на дисплей. Он больше подходит в качестве интерфейса вывода для мобильных устройств. Самое главное, существует острая потребность в универсальном интерфейсе для улучшения связи между различными устройствами. Эти возможности могут сделать интерфейс Type-C действительно унифицированным интерфейсом будущего, а не только в областях применения, которые вы видите!
Разъем USB Type-C, разработанный в соответствии с отраслевыми стандартами Ассоциации USB, обязательно будет модным, тонким и компактным, подходящим для мобильных устройств. В то же время он должен соответствовать требованиям ассоциации к высокой прочности и быть пригодным для различных промышленных применений. Разъем USB Type-C обеспечивает двусторонний интерфейс подключения; гнездо можно вставлять любой стороной, обеспечивая простое и надежное соединение. Этот разъем также должен поддерживать различные протоколы и быть обратно совместимым с HDMI, VGA, DisplayPort и другими типами подключения, подключаемыми к одному порту USB типа C через адаптеры. Для обеспечения производительности в условиях электромагнитных помех (ЭМП) и других неблагоприятных условий необходимо учитывать дополнительные конструктивные особенности. Производителям рекомендуется выбирать поставщиков разъемов с сертификацией TID, чтобы избежать проблем в терминальных приложениях!
TheUSB Type-C 3.1Интерфейс имеет шесть основных преимуществ:
1) Полная функциональность: поддерживает одновременную передачу данных, аудио, видео и зарядку, создавая основу для высокоскоростной передачи данных, цифрового аудио, видео высокой чёткости, быстрой зарядки и совместного использования нескольких устройств. Один кабель может заменить несколько ранее использовавшихся кабелей.
2) Двусторонняя установка: подобно интерфейсу Apple Lightning, передняя и задняя части порта одинаковы, что позволяет осуществлять двустороннюю установку.
3) Двунаправленная передача: данные и электроэнергия могут передаваться в обоих направлениях.
4) Обратная совместимость: благодаря адаптерам он может быть совместим с USB Type-A, Micro-B и другими интерфейсами.
5) Малый размер: размер интерфейса составляет 8,3 мм x 2,5 мм, что составляет примерно треть размера интерфейса USB-A.
6) Высокая скорость: совместимо сUSB 3.1протокол, он может поддерживать передачу данных со скоростью до 10 Гбит/с, напримерUSB C 10 Гбит/сиUSB 3.1 Gen 2стандартам, обеспечивая сверхбыструю передачу данных.
Инструкции по подключению USB PD
USB Power Delivery (USB PD) — это спецификация протокола, обеспечивающая одновременную передачу до 100 Вт электроэнергии и данных по одному кабелю. USB Type-C — это совершенно новая спецификация USB-разъёма, поддерживающая ряд новых стандартов, таких как USB 3.1 (Gen1 и Gen2), Display Port и USB PD. Максимальное поддерживаемое напряжение и ток по умолчанию для порта USB Type-C составляет 5 В 3 А. Если USB PD реализован в порту USB Type-C, он может поддерживать мощность 240 Вт, определённую в спецификации USB PD. Следовательно, наличие порта USB Type-C не означает, что он поддерживает USB PD. USB PD кажется просто протоколом для передачи питания и управления, но на самом деле он может менять роли портов, взаимодействовать с активными кабелями, использовать DFP в качестве устройства питания и выполнять множество других расширенных функций. Поэтому устройства, поддерживающие PD, должны использовать микросхемы CC Logic (микросхемы E-Mark), например,Кабель USB C 5A 100Wможно добиться эффективного энергоснабжения.
Обнаружение и использование тока USB Type-C VBUS
В USB Type-C добавлены функции определения и использования тока. Добавлены три новых режима тока: режим питания USB по умолчанию (500 мА/900 мА), 1,5 А и 3,0 А. Эти три режима тока передаются и распознаются через контакты CC. Для DFP, которым требуется возможность широковещательной передачи выходного тока, требуются другие значения подтягивающих резисторов CC Rp. Для UFP необходимо определить значение напряжения на контакте CC, чтобы получить информацию о выходном токе других DFP.
Управление и обнаружение DFP-UFP и VBUS
DFP — это порт USB Type-C, расположенный на хосте или концентраторе и подключенный к устройству. UFP — это порт USB Type-C, расположенный на устройстве или концентраторе и подключенный к DFP хоста или концентратора. DRP — это порт USB Type-C, который может функционировать как DFP или UFP. DRP переключается между DFP и UFP каждые 50 мс в режиме ожидания. При переключении в DFP должен быть подключен резистор Rp к VBUS или источник тока на выводе CC. При переключении в UFP должен быть подключен резистор Rd к GND на выводе CC. Это переключение должно выполняться микросхемой CC Logic.
VBUS может быть выведен только после того, как DFP обнаружит установку UFP. После извлечения UFP VBUS должен быть выключен. Эта операция должна быть выполнена микросхемой CC Logic.
Примечание: вышеупомянутый протокол DRP отличается от протокола USB-PD DRP. Протокол USB-PD DRP относится к портам питания, которые действуют как источник питания (поставщик) и приёмник (потребитель). Например, порт USB Type-C на ноутбуке поддерживает протокол USB-PD DRP, который может действовать как источник питания (при подключении USB-накопителя или мобильного телефона) или приёмник (при подключении монитора или адаптера питания).
Концепция DRP, концепция DFP, концепция UFP
Передача данных в основном состоит из двух наборов дифференциальных сигналов, TX/RX. CC1 и CC2 — два ключевых контакта со множеством функций:
Обнаружение подключений, различие между передней и задней сторонами, различие между DFP и UFP, что является конфигурацией «главный-подчиненный» для Vbus, существует два типа USB Type-C и USB Power Delivery.
Настройка Vconn. При наличии чипа в кабеле один CC передает сигнал, а другой CC становится источником питания Vconn. Настройка других режимов, например, при подключении аудиоустройств, DP, PCIE, для каждого из которых предусмотрено четыре линии питания и заземления, DRP (Dual Role Port): порт с двойной ролью, DRP может использоваться как DFP (хост), UFP (устройство) или динамически переключаться между DFP и UFP. Типичным устройством DRP является компьютер (компьютер может выступать в качестве USB-хоста или заряжаемого устройства (новый MacBook Air от Apple)), мобильный телефон с функцией OTG (мобильный телефон может выступать в качестве заряжаемого устройства и считывать данные, или в качестве хоста для подачи питания или чтения данных с USB-накопителя), внешний аккумулятор (разрядка и зарядка могут осуществляться через один порт USB Type-C, то есть этот порт может и разряжать, и заряжать).
Типичный метод реализации хост-клиента (DFP-UFP) USB Type-C
Концепция CCpin
Канал конфигурации (CC): Канал конфигурации — это новый ключевой канал USB Type-C. Его функции включают обнаружение USB-подключений, определение правильного направления подключения, установку и управление соединением между USB-устройствами и VBUS и т. д.
На выводе CC DFP имеется верхний подтягивающий резистор Rp, а на выводе UFP — нижний подтягивающий резистор Rd. Когда он не подключен, VBUS DFP не имеет выхода. После подключения вывод CC подключается, и вывод CC DFP обнаруживает подтягивающий резистор Rd UFP, указывая на то, что соединение установлено. Затем DFP размыкает выключатель питания Vbus и выдает питание на UFP. Какой вывод CC (CC1, CC2) обнаруживает подтягивающий резистор, определяет направление вставки интерфейса, а также переключает RX/TX. Сопротивление Rd = 5,1 кОм, а сопротивление Rp является неопределенным значением. Согласно предыдущей схеме, можно видеть, что существует несколько режимов питания для USB Type-C. Как их отличить? Это основано на значении Rp. Напряжение, обнаруженное выводом CC, отличается, когда значение Rp отличается, и затем управляет концом DFP для выполнения того или иного режима питания. Следует отметить, что два контакта CC, изображенные на рисунке выше, на самом деле представляют собой только одну линию CC в кабеле без чипа.
Время публикации: 03 ноября 2025 г.
