зачем тайп си на материнской плате

USB type-C. Коротко и ясно

По просьбам @Pro100Gordon, @AnatoliyS и других товарищей запилен этот пост.

Когда изобретатель USB-порта умрёт,

его гроб сначала опустят в яму,

затем поднимут, перевернут,

а затем снова опустят правильной стороной.

Этот печальный анекдот медленно, но верно уходит в прошлое. Симметричное строение разъёма type-C новой спецификации USB 3.1 позволит всегда подключаться к порту с первого раза.

Устройство порта: 12+12 контактов, расположенных симметрично оси вращения. «Верхняя» линейка нумеруется A1÷A12, «нижняя» — B1÷B12. По большей части линейки идентичны друг другу, что и делает этот порт равнодушным к ориентации штекера.

Контакты каждой линейки можно разбить на 6 групп

Перечислю в порядке «от центра к краям»:

• Конфигурирующий (согласующий) канал

А теперь рассмотрим подробнее, но уже в порядке «условной значимости»:

Передача данных и питание:

• Собственно, USB 3.1. Линии высокоскоростной передачи данных (до 10 Гб/с). Контакты 2, 3, 10, 11.

По особому распоряжению Согласующего канала эти пары могут переквалифицироваться под другие задачи, например — под передачу видео.

• Старый добрый USB 2.0. Линии низкоскоростной передачи данных. Этот раритет включили в порт ради совместимости со старыми тихоходными устройствами до 480 Мб/с.

• Плюс питания — Vbus. Стандартное напряжение 5 вольт.

Ток выставляется в зависимости от потребностей периферии: 0,5А; 0,9А; 1,5А; 3А. Вообще, спецификация порта подразумевает передаваемую мощность до 100Вт, и в «случае войны» порт способен питать монитор или заряжать ноутбук напряжением 20 вольт!

Какое питание подать, определяется Согласующим каналом.

• GND — «Земля»-матушка. Минус всего и вся.

• Согласующий канал (или конфигурирующий) — СС. Это главная фишка USB type-C. Благодаря этому каналу система может определить:

— Факт подключения/отключения периферийного устройства;

— Ориентацию подключенного штекера. Как это ни странно, но разъём не абсолютно симметричен, и в некоторых случаях устройству хочется знать его ориентацию;

— Ток и напряжение, которое следует предоставить периферии для питания или заряда;

— Необходимость работы в альтернативном режиме, например, для передачи аудио-видео потока.

— Кроме функций мониторинга этот канал в случае необходимости подаёт питание на активный кабель.

• Дополнительный канал — SBU. Дополнительный канал обычно не используется и предусмотрен лишь для некоторых экзотических случаев. Например, при передаче по кабелю видео, по SBU идёт аудиоканал.

Теперь, когда суть этого порта более-менее ясна, посмотрим распиновку разъёмов.

Странным решением было отмаркировать провода D+ и D- не как в USB 2.0, а наоборот — белый и зелёный соответственно. Полосатыми изображены контакты, чей провод в кабеле идёт без изоляции. Некоторые контакты на схеме обведены серым — так я пометил провода чей цвет не регламентирован стандартом. Это если верить Википедии. А в спецификации я пока не нашёл вообще никаких указаний, касаемо цветовой маркировки проводов.

Штекер по прихоти разработчика создан «щербатым» — многострадальные контакты USB 2.0 расположены только с одной стороны.

Теперь пользователи наконец-то будут влючать USB-устройства с первого раза!

Его утвердили 2 года назад, а вы рассказываете только сейчас о таких новых, супер возможностях.

Чет пост похож на какую новость о инновации, уже полгода с xiaomi mi4c хожу на нем тайп си, сразу заказал маленький адаптер на микро юсб, на работе на подзарядочку держу его, проблем не имею, да особой разницы не ощущаю.

А вот допустим, есть у меня телефон, который заряжается через порт USB 2.0, зарядное устройство выдает 5В 2А. В компе есть порт 3.0, который, как сказано в посте, может выдавать аж 100Вт. Однако выдает 5В 0.5А, если подключить телефон, ибо 2.0 интерфейс. Так вот, можно ли каким-либо образом перепаять USB 3.0 кабель, чтобы он работал с телефоном по интерфейсу 2.0, и в то же время подавал зарядный ток в полтора-два ампера?

Ребзя, столкнулся с такой ситуацией, купил нетбук джампер на али на нем два гнезда 3.5 джек и usb-c, к нему прилагался переходник для usb 2.0 и зарядное устройство. Так же приобрел несколько картридеров, чтобы можно было разные флешки вставлять и заряжать одновременно. Первый картридер был с зарядкой под цилиндрический коннектор, он меня не совсем устроил т.к. пришлось искать ЗУ, а хотелось универсальности поэтому был приобретен картридер под штекер usb-c, чтобы использовать родное ЗУ. Потом купил супруге джампер на подобие моего нетбука, но чуть побольше, отличие было в том что в буке был уже установлен цилиндрический коннектор для ЗУ, был usb 3.0 и 3,5 джек. Я на радостях подключил первый картридер к своему буку и подключил ЗУ от бука жены, и произошло чудо из картридера вышел белый дым и он перестал работать, нетбук не пострадал. Я не сильно расстроившись стал юзать второй картридер и на том же али купил адаптер под микроSD с разъёмом usb-c, когда пришёл первый я вставил в него карточку и воткнул в порт своего нетбука, как итог ничего не произошло, я немного похаяв китайцев выставил спор и деньги мне вернули, далее у того же продавца я купил другой адаптер с теми же характеристиками, но в другом исполнении. Когда его получил проделал всё тоже самое и опять ничего не произошло. И начал подозревать, что с нетбуком что-то не то. Где-то через год я купил новый смартфон с usb-c, и все мои адаптеры вполне себе заработали, мне искренне жаль тот магазин с которым я спорил, но тот адаптер был копеечный и сделан крайне похабно. А вот переходник который шёл с нетбуком как раз таки не заработал со смартфоном. Сопоставив всю информацию которую я привёл, можно понять что в моём нетбуке пины разъёма usb-c подключены неправильно. Кто как думает возможно ли переделать разъём в нетбуке на стандартную распиновку т.к. нетбук мне нравится, вес маленький в командировки мотаться с ним самое то.

Приветствую и прошу консультацию.

1.На первой картинке нумерация выводов гнезда с фронтальной(не монтажной) стороны?

Скажите смогу ли я в свой телефон с micro usb поставить кабель с type c?

Источник

Подключаем переднюю панель корпуса — все о разъемах

Содержание

Содержание

Зачастую пользователи оставляют подключение передней панели при сборке напоследок, уделяя больше внимания основным компонентам ПК. Такой подход резонен, но в свою очередь один неправильно подключенный коннектор панели не позволит включить устройство даже при правильной сборке всех остальных комплектующих. Как этого избежать, рассмотрим в данном материале.

Какие бывают разъемы на передней панели корпуса

Дизайн компьютерных корпусов менялся на протяжении многих лет, эта участь не обошла стороной и панель с разъемами. Различные кард-ридеры и встроенные реобасы уже не так актуальны, как раньше, а спикеры используются далеко не каждым рядовым пользователем. Неизменными остаются органы управления в виде кнопок включения/отключения и перезагрузки, индикации, аудио- и USB-порты.

Кроме этих основных групп разъемов в некоторых современных корпусах можно встретить кнопки управления подсветкой. Подключение подсветки корпуса может быть реализовано разнообразными вариантами в зависимости от производителя. Зачастую это трехпиновый 5В кабель, подключаемый в материнскую плату, и SATA-кабель для подсоединения к блоку питания. Еще один часто встречающийся вариант — подключение к встроенному контроллеру.

При подключении проводов от передней панели желательно следовать общему кабель-менеджменту корпуса. А именно заранее спланировать и подвести кабели до установки материнской платы. Подключение проводов панели является предпоследним шагом перед готовой сборкой ПК. Заключительный шаг — установка видеокарты, так как ее размеры могут создавать неудобства.

Три основные категории разъемов имеют соответствующие коннекторы на материнских платах в специально отведенных местах, которые незначительно меняются в зависимости от конкретного устройства.

Аудио-разъемы

На передних панелях современных корпусов можно встретить два вида реализации аудио0-разъемов:

Вне зависимости от типа реализации, аудио-разъем подключается к плате при помощи одного стандартизированного коннектора. Аудио-разъем представляет собой коннектор в 9-pin, десятая колодка отсутствует, создавая тем самым специфичную структуру, не позволяющую подключить коннектор неправильно. Как правило, соответствующий разъем на материнской плате находится в ее нижней левой части и обозначен маркировкой HD_Audio. В компактных платах он может быть расположен не в самых удобных местах, а использование процессорных кулеров с горизонтальным расположением может сильно затруднить свободный доступ к разъему.

USB-порты

Разнообразие версий USB-портов не обошло стороной и компьютерные корпуса. В продаже можно встретить корпуса со стандартными USB-портами разных версий, двусторонними Type-C, а также с различными их сочетаниями.

USB 2.0

Этот тип разъема имеет схожий с аудио-разъемом коннектор в 9-pin, но с иным расположением отверстий — отсутствующая колодка находится с краю. Как правило, найти соответствующий разъем на плате можно неподалеку от массивной площадки для подключения кабеля питания в правой части материнской платы. Маркируется он обозначением USB. Зачастую на плате присутствует несколько таких разъемов.

USB 3.0

В отличие от более старой версии 2.0, порты USB 3.0 подключаются массивным кабелем и штекером. Для коннектора с 19-pin имеется отдельная фиксирующая рамка. Для предотвращения неправильного подключения у штекера предусмотрен специальный ключ и вставить его в разъем неправильной стороной попросту не получится. Располагается он также в группе с остальными USB-портами. Массивность коннектора в ряде случаев не позволяет аккуратно скрыть его, и этот фактор напрямую зависит от конкретной платы и корпуса.

USB Type-C

Современный и компактный разъем USB Type-C встречается далеко не во всех материнских платах, и, чтобы пользоваться соответствующим портом в корпусе, стоит заранее предусмотреть этот нюанс. Этот разъем имеет направляющую для плотного соединения коннекторов. Его коннектор кардинально отличается от рассмотренных ранее версий USB. Вместо колодок используются «дорожки» — по десять штук с каждой стороны. Как правило, его можно найти в группе с остальными USB-разъемами под маркировкой USB 3*.

Управление и индикация ПК

Если с подключением раннее рассмотренных коннекторов не должно возникнуть особых проблем, то подключение коннекторов управления и индикации ПК может доставить неопытному пользователю ряд проблем. Виной тому множество отдельных проводов, у которыз нет ни физических направляющих, ни защиты от неправильного подключения.

Как правило, необходимые разъемы находятся в правой нижней части материнской платы и обозначены надписью PANEL или F_PANEL. Коннекторы кнопок и индикаторов разделены на группы и располагаются друг за другом. В зависимости от конкретной платы колодки для подключения могут располагаться в разной последовательности. Поэтому важно иметь под рукой краткое руководство пользователя, где подробно указана распиновка платы. Если же его нет, можно воспользоваться подсказками производителя платы, а именно нанесенными маркировкой обозначениями рядом с колодками. Но стоит учесть, что они не во всех случаях могут быть читаемы.

Стандартная колодка представляет собой 9-pin коннектор, а коннекторы подключаются надписью вниз. Как правило, кнопка включения/выключения Power SW имеет сдвоенный провод и подключается в верхний крайний справа разъем.

Следующий шаг — подключение индикаторов, отображающих включение ПК Power LED. Нужные пины находятся в этом же ряду. Плюс — крайний слева, а минус, соответственно, правее.

На очереди кнопка перезагрузки Reset SW. В данном случае она располагается крайней справа, также, как и кнопка включения/выключения, но в нижнем ряду.

Остается лишь подключить индикацию работы жестких дисков HDD LED. Необходимый коннектор можно найти в нижнем ряду панели F_PANEL. Как и в случае с индикаторами питания ПК, плюсовой разъем находится левее, минусовой правее. В комплекте с материнской платой или корпусом пользователь может обнаружить переходник для подключения озвученных раннее коннекторов. Переходник значительно облегчает частое подключение/отсоединение миниатюрных разъемов.

Источник

Всё, что вы хотели знать про USB Type-C, но боялись спросить

День добрый, Geektimes! Все уже слышали про USB Type-C? Тот самый, который двухсторонний, быстрый-модный-молодёжный, заряжает новый макбук, делает волосы гладкими и шелковистыми и обещает стать новым стандартом подключения на следующие лет десять?

Так вот, во-первых, это тип разъёма, а не новый стандарт. Стандарт называется USB 3.1. Во-вторых, говорить нужно именно о новом стандарте USB, а Type-C лишь приятный бонус. Чтобы понять, в чём разница, что скрывается за USB 3.1, а что — за Type C, как заряжать от USB-кабеля целый ноутбук и что ещё можно сделать с новыми USB Type-C:

Коротко о главном

USB как стандарт появился почти двадцать лет назад. Первые спецификации на USB 1.0 появились в 1994 году и решали три ключевых проблемы: унификацию разъёма, по которому подключалось расширяющее функции ПК оборудования, простоту для пользователя, высокую скорость передачи данных на устройство и с него.

Не смотря на определённые преимущества USB-подключения перед PS/2, COM и LPT-портами, популярность пришла к нему не сразу. Взрывной рост USB испытал в начале двухтысячных: сначала к нему подключались камеры, сканеры и принтеры, затем флеш-накопители.

В 2001 году появились первые коммерческие реализации того USB, который нам привычен и понятен: версии 2.0. Им мы пользуемся вот уже 14-й год и устроен он сравнительно просто.

USB 2.0

Любой кабель USB версии 2.0 и ниже имеет внутри 4 медных проводника. По двум из них передаётся питание, по двум другим — данные. Кабели USB (по стандарту) строго ориентированы: один из концов должен подключаться к хосту (то есть системе, которая будет управлять соединением) и называется он Type-A, другой — к устройству, он называется Type-B. Разумеется, иногда в устройствах (таких, как флешки) кабеля нет вообще, разъём типа «к хосту» располагается прямо на плате.

На стороне хоста существует специальный чип: контроллер USB (в настольных компьютерах он может быть как частью системной логики, так и вынесен в качестве внешней микросхемы). Именно он инициализирует работу шины, определяет скорость подключения, порядок и расписание движения пакетов данных, но это всё детали. Нас больше всего интересуют разъёмы и коннекторы классического USB-формата.

Самый популярный разъём, которым все пользовались — USB Type-A классического размера: он расположен на флешках, USB-модемах, на концах проводов мышей и клавиатур. Чуть реже встречаются полноразмерные USB Type-B: обычно таким кабелем подключаются принтеры и сканеры. Мини-версия USB Type-B до сих пор часто используется в кардридерах, цифровых камерах, USB-хабах. Микро-версия Type-B стараниями европейских стандартизаторов стала де-факто самым популярным разъёмом в мире: все актуальные мобильники, смартфоны и планшеты (кроме продукции одной фруктовой компании) выпускаются именно с разъёмом USB Type-B Micro.

Ну а USB Type-A микро и миниформата наверное никто толком и не видел. Лично я навскидку не назову ни одного устройства с такими разъёмами. Даже фотографии пришлось из википедии доставать:

Все эти разъёмы объединяет одна простая вещь: внутри находится четыре контактных площадки, которые обеспечивают подключаемое устройство и питанием, и связью:

С USB 2.0 всё более-менее понятно. Проблема стандарта заключалась в том, что двух проводников для передачи данных мало, да и разработанные в середине первого десятилетия спецификации не предусматривали передачу больших токов по цепям питания. Сильнее всего от подобных ограничений страдали внешние жёсткие диски.

USB 3.0

Для улучшения характеристик стандарта была разработана новая спецификация USB 3.0, которая содержала следующие ключевые отличия:

Кроме того, появилось ещё 4 разъёма, электрически и механически совместимые с USB Type-A версии 2.0. Они позволяли как подключать USB 2.0-устройства к 3.0-хостам, так и 3.0-устройства к 2.0-хостам или по 2.0-кабелю, но с ограничением по питанию и скорости передачи данных.

USB 3.1

С осени 2013 года приняты спецификации на обновлённый стандарт USB 3.1, который и принёс нам разъём Type-C, передачу до 100 Вт питания и удвоение скорости передачи данных по сравнению с USB 3.0. Однако стоит отметить, что все три новшества — это лишь части одного нового стандарта, которые могут быть как применены все вместе (и тогда девайс или кабель получит сертификацию USB 3.1), либо по отдельности. Например, технически внутри Type-C кабеля можно организовать хоть USB 2.0 на четырёх проводах и двух парах контактов. К слову, такой «финт» провернула компания Nokia: её планшет Nokia N1 имеет разъём USB Type-C, но внутри используется обычный USB 2.0: со всеми ограничениями по питанию и скорости передачи данных.

USB 3.1, Type-C и питание

За возможности по передаче действительно серьёзных мощностей отвечает новый стандарт USB PD (Power Delivery). Согласно спецификациям, для сертификации USB PD устройство и кабель должны обеспечивать передачу тока с мощностью до 100 Ватт, причём в обе стороны (как к хосту, так и от него). При этом передача электроэнергии не должна мешать передаче данных.

Пока существует только два ноутбука, полностью поддерживающие USB Power Delivery: новый макбук и Chromebook Pixel.

Ну а потом, кто знает, может, будем дома вот такие розетки ставить?

USB Type-C и обратная совместимость

USB как стандарт силён своей обратной совместимостью. Найдите древнюю флешку на 16 мегабайт, поддерживающую только USB 1.1, вставьте её в порт 3.0 и работайте. Подключите современный HDD в разъём USB 2.0, и если ему хватит питания — всё заведётся, просто скорость будет ограничена. А если не хватит — существуют специальные переходники: они используют цепи питания ещё одного порта USB. Скорость не увеличится, но HDD будет работать.

Та же история и с USB 3.1 и разъёмом Type-C, с одной лишь поправкой: новый разъём геометрически никак не совместим со старыми. Впрочем, производители активно начали производство как проводов Type-A Type-C, так и всевозможных переходников, адаптеров и разветвителей.

USB Type-C и туннелирование

Скорость передачи данных стандарта USB 3.1 позволяет не только подключать накопители и периферию, заряжать ноутбук от сети через Type-C-кабель, но и подключить, скажем… монитор. Одним проводом. И USB hub с несколькими 2.0-портами внутри монитора. 100 Вт питания, скорость, сравнимая с DisplayPort и HDMI, универсальный разъём и всего один проводок от ноутбука к монитору, блок питания которого и дисплей обеспечит электричеством, и ноутбук зарядит. Разве это не прекрасно?

Что сейчас есть на USB Type-C

Так как технология молодая, на USB 3.1 девайсов совсем немного. Устройств же с кабелем / разъёмом USB Type-C немногим больше, но всё равно недостаточно, чтобы Type-C стал таким же распространённым и естественным, как Micro-B, который есть у любого пользователя смартфона.

На персональных компьютерах Type-C ждать можно уже в 2016, но некоторые производители взяли и обновили линейку имеющихся материнских плат. Например, USB Type-C с полной поддержкой USB 3.1 есть на материнской плате MSI Z97A Gaming 6.

Итоги

USB 3.1 наконец-то станет «королём» разъёмов. По нему можно подключить практически что угодно: внешний диск, дисплей, периферию, адаптер питания и даже массив из SSD-дисков. Пропускная способность и 100 Вт передаваемой мощности — серьёзная заявка на успех.

Представьте мир через 5 лет? Куда не приди — всюду и зарядка есть, и разъём подходит, и спрашивать не надо. И фотоаппарат подключить легко, и телефон, и вообще всё-всё-всё… И только в бухгалтерии как пользовались дискетами, так и будут пользоваться.

Спасибо за внимание!

Источник

Революция интерфейсов. USB 3.1 Type-C в деталях. Взгляд электронщика

Электроника — наука о контактах

Для начала сравнительные фото сегодняшнего героя в компании заслуженных предков.

Коннектор USB Type-C немного крупнее привычного USB 2.0 Micro-B, однако заметно компактнее сдвоенного USB 3.0 Micro-B, не говоря уже о классическом USB Type-A.
Габариты разъема (8,34×2,56 мм) позволяют без особых сложностей использовать его для устройств любого класса, включая смартфоны и планшеты.

Сигнальные и силовые выводы размещены на пластиковой вставке пожалуй это самое слабое его место в центральной части разъёма. Контактная группа USB Type-C содержит 24 вывода. Напомню, что у USB 1.0/2.0 имелось всего 4 контакта, а разъемам USB 3.0 потребовалось уже 9 выводов.

Если внимательно присмотреться к рисунку слева, то видно, что контакты имеют разную длину. Это обеспечивает их замыкание в определённой последовательности. На рисунке в центре мы видим наличие защёлок, которые должны удерживать воткнутый кабель и обеспечивать тактильный щелчок в процессе соединения-рассоединения. На правом графике изображена зависимость усилия в процессе вставки-вынимания разъёма.

Пики, которые мы видим на нём — это моменты срабатывания защёлки.

Можно констатировать, что разработчики стандарта сделали если не всё, то почти всё, чтобы разъём стал максимально удобным и надёжным: он вставляется любым концом и любой стороной с ощутимым щелчком. По их мнению, он способен пережить эту процедуру более 10 тысяч раз.

Многоликий симметричный янус

Крайне приятной и полезной особенностью USB-C стал симметричный дизайн разъёма, позволяющий подключать его к порту любой стороной. Достигается это благодаря симметричному расположению его выводов.

По краям расположены выводы земли. Плюсовые контакты питания также расположены симметрично. В центре находятся контакты, отвечающие за совместимость с интерфейсом USB2 и младше. Им повезло больше всего — они дублируются и поэтому поворот на 180 градусов при соединении не страшен. Синим цветом помечены выводы, отвечающие за высокоскоростной обмен данными. Как мы видим тут всё хитрее. Если мы повернём разъём, то к примеру, выход TX1 поменяется местами с TX2, но одновременно и место входа RX1 займёт RX2.

Выводы Secondary Bus и USB Power Delivery Communication служебные и предназначены для общения между собой двух соединяемых устройств. Ведь им необходимо очень о многом друг другу рассказать, прежде чем начать обмен, но об этом позже.

А пока ещё об одной особенности. Порт USB Type-C изначально разрабатывался в качестве универсального решения. Помимо непосредственной передачи данных по USB, он может также использоваться в альтернативном режиме (Alternate Mode) для реализации сторонних интерфейсов. Такую гибкость USB Type-C использовала ассоциация VESA, внедрив возможность передачи видеопотока посредством DisplayPort Alt Mode.

USB Type-C располагает четырьмя высокоскоростными линиями (парами) Super Speed USB. Если две из них выделяются на нужды DisplayPort, этого достаточно для получения картинки с разрешением 3840×2160. При этом не страдает скорость передачи данных по USB. На пике это все те же 10 Гб/с (для USB 3.1 Gen2). Также передача видеопотока никак не влияет на энергетические способности порта. На нужды DisplayPort может быть выделено даже 4 скоростные линии. В этом случае будут доступны разрешения вплоть до 5120×2880. В таком режиме остаются не задействованы линии USB 2.0, потому USB Type-C все еще сможет параллельно передавать данные, хотя уже с ограниченной скоростью.

В альтернативном режиме для передачи аудиопотока используются контакты SBU1/SBU2, которые преобразуются в каналы AUX+/AUX-. Для протокола USB они не задействуются, потому здесь тоже никаких дополнительных функциональных потерь.

При использовании интерфейса DisplayPort, коннектор USB Type-C по-прежнему можно подключать любой стороной. Необходимое сигнальное согласование предусмотрено изначально.

Подключение устройств с помощью HDMI, DVI и даже D-Sub (VGA) также возможно, но для этого понадобятся отдельные переходники, однако это должны быть активные адаптеры, так как для DisplayPort Alt Mode, не поддерживается режим Dual-Mode Display Port (DP++).

Альтернативный режим USB Type-C может быть использован отнюдь не только для протокола DisplayPort. Возможно, вскоре мы узнаем о том, что данный порт научился, например, передавать данные с помощью PCI Express или Ethernet.

И этому дала, и тому дала. В общем… о питании.

Еще одна важная особенность, которую привносит USB Type-C – возможность передачи по нему энергии мощностью до 100 Вт. Этого хватит не только для питания/зарядки мобильных устройств, но и для работы ноутбуков, мониторов, а если пофантазировать, то и небольшого лабораторного источника питания.

При появлении шины USB, передача энергии была важной, но всё же второстепенной её функцией. Порт USB 1.0 обеспечивал всего 0,75 Вт (0,15 А, 5 В). Достаточно для работы мыши и клавиатуры, но не более того. Для USB 2.0 номинальная сила тока была увеличена до 0,5 А, что позволило получать от неё уже 2,5 Ватта для питания, например, внешних жестких дисков формата 2,5”. Для USB 3.0 номинально предусмотрена сила тока в 0,9 А, что при неизменном напряжении питания в 5В гарантирует мощность в 4,5 Вт. Специальные усиленные разъемы на материнских платах или ноутбуках способны были выдавать до 1,5 А для ускорения зарядки подключенных мобильных устройств, но и это “всего лишь” 7,5 Вт. На фоне этих цифр возможность передачи 100 Вт выглядит чем-то фантастическим.

Для того чтобы наполнить такой энергией порт USB Type-C служит поддержка спецификации USB Power Delivery 2.0 (USB PD). Если таковой нет, порт USB Type-C штатно сможет выдать на гора 7,5 Вт (1,5 А, 5 В) или 15 Вт (3А, 5 В) в зависимости от конфигурации. Для подробного описания этой спецификации в данной статье недостаточно места, да и всё равно я не сделаю это лучше, чем уважаемый stpark в своей замечательной статье.

Однако, совсем обойти эту архиважную тему не получится.

Для того, чтобы обеспечить мощность в 100 ватт при напряжении пять вольт потребуется ток в 20 ампер! Такое при габаритах кабеля USB Type-C возможно пожалуй только если изготовить его из сверхпроводника! Боюсь, что сегодня это будет обходиться пользователям дороговато, поэтому разработчики стандарта пошли по другому пути. Они увеличили напряжение питания до 20 Вольт. “Позвольте, но ведь оно выжжет напрочь мой любимый планшет” — воскликните вы, и будете совершенно правы. Для того, чтобы не пасть жертвой разъярённых пользователей, инженеры задумали хитрый трюк — они ввели систему силовых профилей. Перед соединением любое устройство находится в стандартном режиме. Напряжение в нём ограничено пятью вольтами, а ток двумя амперами. Для соединения с устройствами старого типа этим режимом всё и закончится, а вот для более продвинутых случаев, после обмена данными, устройства переходят в другой согласованный режим работы с расширенными возможностями. Чтобы познакомиться с основными существующими режимами глянем на таблицу.

Профиль 1 гарантирует возможность передачи 10 Вт энергии, второй уже – 18 Вт, третий – 36 Вт, четвёртый целых – 60 Вт, ну а пятый нашу заветную сотню! Порт, соответствующий профилю более высокого уровня, поддерживает все состояния предыдущих по нисходящей. В качестве опорных напряжений выбраны 5В, 12В и 20В. Использование 5В необходимо для совместимости с огромным парком имеющейся USB-периферии. 12В – стандартное напряжение питания различных компонентов систем. 20В предложено с учетом того, что для зарядки аккумуляторов большинства ноутбуков используются внешние БП на 19–20В.

Пара слов о кабелях!

Поддержка описываемого в статье формата в полном объёме потребует огромной работы не только программистов, но и производителей электроники. Потребуется разработать и развернуть производство очень большого количества компонентов. Самое очевидное это разъёмы. Для того, чтобы выдерживать высокие токи питающего напряжения, не оказывать помех передаче сигналов очень высокой частоты, да ещё при этом не выходить из строя после второго коннекта и не вываливаться в самый неподходящий момент, качество их изготовления должно быть радикально выше по сравнению с форматом USB 2.

Для совмещения передачи энергии большой мощности и сигналом с гигабитным трафиком, производителям кабелей придётся серьёзно напрячься.

Полюбуйтесь, как выглядит подходящий для нашей задачи кабель в разрезе.

Кстати, об ограничениях на длину кабелей при использовании интерфейса USB 3.1. Для передачи данных без существенных потерь на скоростях до 10 Гб/c (Gen 2) длина кабеля c разъемами USB Type-C не должна превышать 1 метр, для соединения на скорости до 5 Гб/c (Gen 1) – 2 метра.

Схемотехники производителей материнских плат, докстанций и ноутбуков долго будут ломать голову, как сгенерировать мощность порядка сотни ватт, а трассировщики, как подвести её к разъёму USB Type-C.

Производители чипов на низком старте.

Симметричное подсоединение и работа сигнальных линий в разных режимах потребует применения микросхем высокоскоростных коммутаторов сигналов. Сегодня уже появились первые ласточки. Вот, например, коммутатор от фирмы Texas Instruments, который поддерживает работу в устройствах как в режиме хоста так и ведомого устройства. Он способен коммутировать линии дифференциальных пар с частотой сигнала вплоть до 5ГГц.

При этом размеры чипа HDC3SS460 3.5 на 5.5 мм и в режиме покоя он потребляет ток порядка 1 микроампера. В активном же режиме — меньше миллиампера. Существуют и более продвинутые решения, например чипы производства NXP поддерживают частоту обмена до 10 ГГц.

Стали появляться и менеджеры питания, совмещённые с цепями защиты сигнальных линий от статики, например вот такое изделие от NXP

Оно предназначено для корректной обработки момента подключения разъёма, а так же размыкания цепи питания в случае неполадок. Данный чип уже поддерживает напряжение на VBUS до 30 вольт, а вот с максимальным коммутируемым током всё много хуже — он не должен превышать 1 ампера, что и понятно, учитывая габариты — 1.4 на 1.7 мм!

Безусловным лидером в этой области выступила Cypress, которая выпустила специализированный микроконтроллер с ядром ARM Cortex M0 поддерживающий все пять возможных для стандарта профилей питания.

Типичная схема включения для использования в ноутбуке даёт о нём некоторое представление, а подробнее с ним можно будет ознакомиться скачав даташит.

В отличие от чипа NXP он ориентирован на управление внешними силовыми ключами и поэтому может обеспечить коммутацию требуемых токов и напряжений, не смотря на свои малые размеры.

Внимание, Важная особенность для тех кто уже торопится заказать первые образцы — микроконтроллер не имеет USB интерфейса и не является полным и законченным решением. Он может служить только в качестве менеджера питания. В данный момент открыт предзаказ на поставку образцов и демонстрационных плат. Судьба этого микроконтроллера видимо будет во многом зависеть от того, снабдит ли фирма — производитель разработчиков референсными библиотеками для его использования в разных режимах.

Тот факт, что уже для него уже создано несколько демокитов сильно повышает вероятность последнего.

Лифт в небеса или Вавилонская башня.

Итак сегодня полностью сложилась революционная ситуация. Верхи не могут, а низы не хотят жить по старому. Всем надоела неразбериха с огромным количеством кабелей, зарядных устройств, блоков питания и их низкая надёжность.

Новый стандарт породил невиданную активность. Флагманы электронной индустрии — Apple, Nokia, Asus готовят к выпуску свои первые гаджеты с поддержкой USB Type-C. Китайцы уже штампуют кабели и переходники. На подходе докстанции и хабы с поддержкой высокой нагрузки по мощности. Производители чипов разрабатывают новые микросхемы и думают как бы запихнуть драйвер нового порта в микроконтроллер. Маркетологи решают куда воткнуть новый разъём, а инженеры чешут репу пытаясь реализовать многопрофильные устройства из уже имеющихся электронных компонентов.

Пока не ясно только одно. Что мы получим в результате? Удобный и надёжный разъём, который заменит львиную долю интерфейсов и найдёт повседневное применение, или вавилонское столпотворение, ведь ситуация может начать развиваться по не самому благоприятному сценарию:

Пользователи могут окончательно запутаться в многочисленных спецификациях и кабелях, которые будут выглядеть с виду совершенно одинаково, но при этом будут сертифицированы только под определённые профили. Попробуй разберись с ходу со всеми этими маркировками.

Но даже если получится, то это вряд ли решит проблему — китайцы без зазрения совести легко поставят на любой шнур любой значок. А если надо, то до кучи на каждую сторону одного кабеля разные, их не смутит даже если они будут взаимоисключающими.

Рынок наводнится невероятным количеством переходников разного калибра и сомнительного качества.

Пытаясь подключить одно устройство к другому никогда в результате не будешь знать к какому результату этот процесс приведёт и из-за чего коннект либо вовсе отсутствует, либо всё жутко глючит. То ли один из гаджетов не поддерживает нужный профиль, то ли поддерживает но не слишком корректно, то ли вместо качественного кабеля попалась его грубая китайской подделка. А что прикажете делать, если вдруг на вашем ноутбуке выйдет из строя единственный оставшийся на нём разъём?

Поживём — увидим как оно выйдет. Пока же будем надеяться на лучшее, хотя в переходный период точно придётся не легко. Понимаю, что моя статья ответила далеко не на все вопросы о новом стандарте, но пора закругляться и браться уже за работу, а то у меня вырисовывается как раз первый клиент, который уже мечтает о плате с поддержкой USB Type-C. Есть шанс протестировать это чудо технологий на практике и затем поделиться уже личным опытом.

Источник