Каква е дефиницията на щифта на интерфейса Type-C

Най-новата спецификация на интерфейса, въведена след Type-B. За разлика от традиционния USB интерфейс, Type-C приема симетричен дизайн, който не трябва да разграничава посоката на щепсела, избягвайки досадната работа на потребителите, включващи в правилната и грешната посока. Освен това USB Type-C поддържа протокола USB PD (Power Delivery), който увеличава мощността на зареждане от традиционните максимум 7,5 W (5V1,5A) до максимум 100 W (20V5A). Най-новата USB PD3.1 спецификация допълнително подобрява мощността на зареждане Type-C с максимална мощност до 240 W (28V5A).

За традиционните USB Type-A или Type-B устройства интерфейсът за захранване (Източник) и интерфейсът за получаване на захранване (Синк) вече са стандартизирани в дефиницията на интерфейса, така че няма нужда да се притеснявате за обратна или грешна връзка. За устройства с интерфейси Type-C, тъй като няма такива разлики, потребителите не могат да знаят типа на интерфейса, така че самият контролер Type-C трябва да го завърши. И така, как интерфейсите Type-C се разпознават един друг и осигуряват правилната логика на захранването?

Pin дефиниция на Type-C интерфейс

Интерфейсът Type-C е разделен на женска глава (рецептакъл) и мъжка глава (щепсел). Пълните пинове Type-C са 24 и дефинициите на всеки щифт са както следва:

1. VBUS: Общо четири канала, щифтове за напрежение на BUS за захранване между устройствата, независимо дали са поставени напред или назад, тези четири щифта ще осигурят захранване

2. GND: Общо четири канала, вериги за захранване между устройствата, независимо дали са поставени напред или назад, тези четири щифта ще осигурят вериги за захранване

3. TX+/TX- и RX+/RX-: Общо четири чифта за USB3.0 високоскоростни сигнали

4. D+/D-: Общо две двойки за USB2.0 сигнали. При женския конектор тези две двойки ще дадат късо съединение в една двойка

5. CC/VCONN: CC щифт е конфигурационен щифт, използван за откриване на връзката на устройството и посоката на включване напред и назад, а също така е линията за USB PD комуникация; VCONN е щифт, който е косо симетричен на CC щифта. Когато един щифт е потвърден като CC, другият се дефинира като VCONN, който се използва за захранване на кабела eMark

6. SBU1/SBU2: Мултиплексирани щифтове, като осигуряване на допълнителни SBTX и SBRX за USB4

Женският конектор е с 24 щифта с наклонена симетрия на горния и долния щифт, за да отговори на нуждите на потребителя за предно и обратно включване; мъжкият конектор е 22 пина. Тъй като има само една двойка D+/D- в спецификацията на USB2.0, само една двойка D+/D- щифтове се запазва в мъжкия конектор.

Разбира се, при действителния дизайн на продукта инженерите ще намалят по подходящ начин броя на щифтовете според дефиницията на продукта, за да спестят разходи. Например за продукти, които осигуряват само зареждане, като захранващи адаптери, такива продукти не изискват високоскоростна комуникация на данни на USB3.0, така че се запазват само щифтове CC, VBUS, GND и D+/D-.

По отношение на захранването, устройствата тип C могат да бъдат разделени на три категории

1. Устройства тип C, които могат да се използват само като захранване (източник), като зарядни устройства тип C и др.

2. Устройства от тип C, които могат да се използват само като захранване (Sink), като мобилни телефони от тип C и др.

3. Устройства Type-C (DRP, Dual RolePort), които могат да се използват както като захранване (Source), така и като захранване (Sink), като Type-C преносими компютри, двупосочни банки за захранване и др.

Очевидно, когато две устройства тип C са свързани заедно чрез C2C кабели, и двете страни трябва да знаят към какъв тип устройство принадлежи другата страна, в противен случай това ще доведе до незадоволително зареждане (като обратно зареждане) или липса на зареждане и дори причина проблеми с безопасността.

Например, когато потребител използва зарядно устройство (Източник), за да зареди Type-C двупосочна захранваща банка (DRP), в идеалния случай захранващата банка трябва да „служи“ като мивка. Въпреки това, поради неправилна идентификация на типа устройство, захранващата банка може да „послужи“ като източник и да причини „обратен поток на ток“, което да повреди и двете устройства.

Спецификацията на интерфейса Type-C прави разлика между Source, Sink и DRP чрез поредица от механизми за "издърпване" и "изтегляне надолу" на щифта CC. За устройства източник CC щифтът трябва да бъде конфигуриран с издърпващ резистор Rp; за устройства Sink се изисква щифтът CC да бъде конфигуриран с падащ резистор Rd; и за DRP устройства, издърпването и изтеглянето се превключват алтернативно чрез превключващи превключватели.

Източникът определя дали дадено устройство е свързано чрез откриване на CC щифта в края на Rp, а Sink определя посоката на предно и обратно вмъкване чрез откриване на CC щифта в края на Rd.

Изтеглящ резистор Rd=5.1k, а издърпващ резистор Rp се настройва според неговия капацитет на захранване и изтеглящо напрежение. Захранващият капацитет на USB Type-C е както следва:

1. Капацитет на USB захранване по подразбиране (USB захранване по подразбиране). USB2.0 интерфейсът е 500mA; USB3.2 интерфейсът е 900mA и 1500mA

2. BC1.2 (BatteryCharge 1.2) протокол. Поддържа максимална мощност от 7.5W, тоест 5V1.5A

3. USB Type-C Current 1.5A, поддържа максимална мощност от 7.5W, т.е. 5V1.5A

4. USB Type-C Current 3A, поддържа максимална мощност от 15W, т.е. 5V3A

5. USB PD (USB Power Delivery) протокол, поддържа максимална мощност от 100W, т.е. 20V5A

Приоритетите на тези пет възможности за захранване нарастват последователно и мощността на захранването също постепенно се увеличава. Възможността за захранване с висок приоритет ще отмени възможността за захранване с нисък приоритет. Сред тях, Default USB Power, USB Type-C Current 1.5A и USB Type-C Current 3A могат да бъдат зададени чрез конфигуриране на Rp стойността.

Когато двете устройства са свързани, мивката получава възможността за захранване на източника чрез откриване на стойността на делителя на напрежение vRd на Rp и Rd. Следва съответната връзка между стойността на Rp, обхвата на напрежението vRd и капацитета на захранването на източника.

В същото време другият CC на устройството е оставен да плава или е изтеглен от Ra=1k. Ако Ra е изтеглен надолу, това означава, че USB-C кабелът има вграден eMarker чип и източникът трябва да превключи щифта към VCONN, за да захранва кабела.

Досега обяснихме, че устройствата използват "pull-up" или "pull-down" или последователно превключват между двете, за да определят източника, приемника и DRP, и да задават и определят капацитета на захранване на източника чрез стойността на съпротивлението Rp и стойността на напрежението vRd. Как обаче се осъществява този процес? Как Type-C избягва обратно зареждане или неправилно зареждане?