Koks yra C tipo sąsajos kaiščio apibrėžimas

Naujausia sąsajos specifikacija, pristatyta po B tipo. Skirtingai nuo tradicinės USB sąsajos, C tipas turi simetrišką dizainą, todėl nereikia skirti kištuko krypties, išvengiant varginančio naudotojo veikimo, jungiančio teisinga ir neteisinga kryptimis. Be to, USB Type-C palaiko USB PD (Power Delivery) protokolą, kuris padidina įkrovimo galią nuo tradicinės maksimalios 7,5 W (5V1.5A) iki maksimalios 100W (20V5A). Naujausia USB PD3.1 specifikacija dar labiau pagerina C tipo įkrovimo galią, o maksimali galia siekia 240 W (28 V5A).

Tradicinių A arba B tipo USB įrenginių maitinimo šaltinio sąsaja (Šaltinis) ir maitinimo priėmimo sąsaja (Sink) jau yra standartizuotos sąsajos apibrėžime, todėl nereikia jaudintis dėl atvirkštinio ar neteisingo ryšio. Įrenginiams su C tipo sąsajomis, kadangi tokių skirtumų nėra, vartotojai negali žinoti sąsajos tipo, todėl pats Type-C valdiklis turi jį užbaigti. Taigi, kaip C tipo sąsajos atpažįsta viena kitą ir užtikrina tinkamą maitinimo logiką?

C tipo sąsajos kaiščio apibrėžimas

C tipo sąsaja yra padalinta į moterišką galvutę (receptacle) ir vyrišką galvutę (kištuką). Visi C tipo kaiščiai yra 24, o kiekvieno kaiščio apibrėžimai yra tokie:

1. VBUS: iš viso keturi kanalai, magistralės įtampos kontaktai, skirti maitinimui tarp įrenginių, neatsižvelgiant į tai, ar jie įkišti į priekį, ar atgal, šie keturi kontaktai užtikrins maitinimą

2. GND: iš viso keturi kanalai, maitinimo grandinės tarp įrenginių, neatsižvelgiant į tai, ar jie įkišti į priekį ar atgal, šie keturi kontaktai suteiks maitinimo grandines

3. TX+/TX- ir RX+/RX-: iš viso keturios poros, skirtos USB3.{6}} didelės spartos signalams

4. D+/D-: iš viso dvi poros USB2.0 signalams. Moteriškoje jungtyje šios dvi poros trumpai sujungs į vieną porą

5. CC/VCONN: CC kaištis yra konfigūracijos kaištis, naudojamas aptikti įrenginio prijungimą ir prijungimo pirmyn bei atgal krypčiai, taip pat yra USB PD ryšio linija; VCONN yra kaištis, kuris yra įstrižai simetriškas CC kaiščiui. Kai vienas kaištis patvirtinamas kaip CC, kitas apibrėžiamas kaip VCONN, kuris naudojamas eMark kabeliui maitinti

6. SBU1 / SBU2: sutankinti kaiščiai, pvz., papildomos SBTX ir SBRX USB4.

Moterišką jungtį sudaro 24 kontaktai, kurių viršutinis ir apatinis kaiščiai yra įstrižai, kad atitiktų vartotojo priekinio ir atbulinio prijungimo poreikius; Vyriška jungtis yra 22 kontaktų. Kadangi USB2.{5}} specifikacijoje yra tik viena pora D+/D-, kištukinėje jungtyje išlaikoma tik viena D+/D- kaiščių pora.

Žinoma, kurdami gaminį, inžinieriai atitinkamai sumažins kaiščių skaičių pagal gaminio apibrėžimą, kad sutaupytų išlaidas. Pavyzdžiui, gaminiams, kurie teikia tik įkrovimą, pvz., maitinimo adapteriams, tokiems gaminiams nereikia didelės spartos USB3 duomenų perdavimo.0, todėl išsaugomi tik CC, VBUS, GND ir D+/D- kontaktai.

Kalbant apie maitinimo šaltinį, C tipo įrenginius galima suskirstyti į tris kategorijas

1. C tipo įrenginiai, kurie gali būti naudojami tik kaip maitinimo šaltinis (šaltinis), pvz., C tipo įkrovikliai ir kt.

2. C tipo įrenginiai, kurie gali būti naudojami tik kaip energijos priėmimas (Sink), pvz., C tipo mobilieji telefonai ir kt.

3. C tipo įrenginiai (DRP, Dual RolePort), kurie gali būti naudojami ir kaip maitinimo šaltinis (Šaltinis), ir kaip maitinimo šaltinis (Sink), pvz., C tipo nešiojamieji kompiuteriai, dvipusiai maitinimo blokai ir kt.

Akivaizdu, kad kai du C tipo įrenginiai yra sujungiami C2C kabeliais, abi šalys turi žinoti, kokio tipo įrenginiui priklauso kita šalis, nes priešingu atveju įkrovimas bus netinkamas (pvz., atvirkštinis įkrovimas) arba nebus įkraunamas ir netgi saugos problemos.

Pavyzdžiui, kai vartotojas naudoja įkroviklį (šaltinį), kad įkrautų C tipo dvipusį maitinimo bloką (DRP), idealiu atveju maitinimo blokas turėtų „tarnauti“ kaip kriauklė. Tačiau dėl neteisingo įrenginio tipo identifikavimo maitinimo blokas gali „tarnauti“ kaip šaltinis ir sukelti „srovės atgalinį srautą“, sugadindamas abu įrenginius.

C tipo sąsajos specifikacija išskiria šaltinį, kriauklę ir DRP, naudodama daugybę „patraukimo“ ir „nutraukimo“ mechanizmų ant CC kaiščio. Šaltinio įrenginiuose CC kaištis turi būti sukonfigūruotas su ištraukiamuoju rezistorius Rp; kriauklės įrenginiams CC kaištis turi būti sukonfigūruotas su ištraukiamu rezistoriumi Rd; o DRP įrenginiuose patraukimas ir nuleidimas pakaitomis perjungiami perjungimo jungikliais.

Šaltinis nustato, ar įrenginys prijungtas, aptikdamas CC kaištį Rp gale, o Sink nustato įterpimo pirmyn ir atgal kryptį, aptikdamas CC kaištį Rd gale.

Nutraukiamasis rezistorius Rd=5.1k, o traukiamasis rezistorius Rp nustatomas pagal jo maitinimo talpą ir traukimo įtampą. C tipo USB maitinimo šaltinio talpa yra tokia:

1. Numatytoji USB maitinimo talpa (numatytasis USB maitinimas). USB2.{2}} sąsaja yra 500 mA; USB3.2 sąsaja yra 900 mA ir 1500 mA

2. BC1.2 (BatteryCharge 1.2) protokolas. Palaiko maksimalią 7,5 W galią, ty 5 V1,5 A

3. C tipo USB srovė 1,5 A, palaiko maksimalią 7,5 W galią, ty 5 V1,5 A

4. C tipo USB srovė 3A, palaiko maksimalią 15 W galią, ty 5V3A

5. USB PD (USB Power Delivery) protokolas, palaiko maksimalią 100 W galią, ty 20V5A

Šių penkių maitinimo galimybių prioritetai didėja nuosekliai, o maitinimo šaltinio galia taip pat palaipsniui didėja. Maitinimo tiekimo galimybė, kuriai suteiktas aukštas prioritetas, panaikins žemo prioriteto maitinimo šaltinio galimybes. Tarp jų numatytąjį USB maitinimą, USB tipo C srovę 1,5 A ir USB tipo C srovę 3 A galima nustatyti sukonfigūravus Rp reikšmę.

Kai abu įrenginiai yra prijungti, kriauklė gauna šaltinio maitinimo pajėgumą aptikdama Rp ir Rd įtampos daliklio vertę vRd. Toliau pateikiamas atitinkamas ryšys tarp Rp vertės, vRd įtampos diapazono ir šaltinio maitinimo pajėgumo.

Tuo pačiu metu kitas įrenginio CC buvo paliktas plūduriuoti arba Ra{0}}k nuvilktas. Jei Ra yra patrauktas žemyn, tai reiškia, kad USB-C kabelis turi įmontuotą eMarker lustą, o šaltinis turi perjungti kaištį į VCONN, kad maitintų kabelį.

Iki šiol paaiškinome, kad įrenginiai naudoja „traukimą į viršų“ arba „nutraukimą žemyn“ arba pakaitomis perjungia iš vienos pusės į kitą, kad nustatytų šaltinį, kriauklę ir DRP, ir nustatytų bei nustatytų šaltinio maitinimo pajėgumą. Rp varžos vertė ir vRd įtampos vertė. Tačiau kaip šis procesas įgyvendinamas? Kaip „Type-C“ išvengia atvirkštinio arba neteisingo įkrovimo?