最近幾年,不得不說USB Type-C已經相當普及了,除了咱爸媽用了多年舍不得換的老手機用的是Micro USB接口,Android手機幾乎都是Type-C接口,當然還有其它包括筆記本電腦充電口,就連智能電烙鐵也都是Type-C接口了。
Type-C接口它不僅是業界通用的連接器,還能通過一個接口同時傳輸數據和電力,甚至支持視頻輸出。今天,我們就來聊聊USB Type-C的基礎知識,看看它為什么能成為現代電子設備的“萬能接口”。
01 | Type-C 的核心優勢:數據、電力和視頻傳輸
Type-C的最大特點就是多功能。它支持通過單個接口傳輸數據和電力。借助USB PD,讓接口的能力更上一層樓:
1、最高240W功率(48V/5A)——可以給高性能筆記本甚至電動工具充電!
2、最高80Gbps數據傳輸(USB4)——比USB3.0 還快十幾倍!
3、支持視頻和其他高級功能——比如DisplayPort(視頻輸出)和Thunderbolt(高速數據傳輸)。
簡單來說,一根Type-C線,就能搞定充電、數據傳輸、外接顯示器,再也不用帶一堆不同的線了!
1、數據傳輸速度:從蝸牛到閃電
USB標準一直在升級,速度越來越快:
2、功率輸出:從2.5W到240W
USB Type-C的供電能力也在不斷提升:
這意味著:
不帶PD的USB Type-C最大只能提供5V/3A(15W),勉強夠手機快充。帶PD的USB Type-C可以支持240W,能輕松給游戲本甚至電動工具供電!
3、DisplayPort視頻信號
咱們設計產品中可能會用到視頻信號的傳輸,這就要用到咱們的全功能Type-C,也就是它的24個pin全都要用上,它是具有12Pin引腳所具有的全部功能,且多了一個USB3.0/3.1高速傳輸功能。
02 | Type-C 的數據和電源角色
USB Type-C設備在連接時,會扮演不同的“角色”:
1、數據角色(誰發數據,誰收數據)
DFP(下行端口,Downstream Facing Port):通常是主機(如電腦),負責發送數據并供電。
UFP(上行端口,Upstream Facing Port):通常是設備(如顯示器、U盤),接收數據并取電。
DRD(雙角色數據端口):既能當主機,也能當設備(如手機、筆記本)。
2、電源角色(誰供電,誰受電)
供電方(Source):提供電力(如充電器)。
受電方(Sink):消耗電力(如手機)。
DRP(雙角色電源):既能供電,也能受電(如筆記本,可以充電,也能給手機充電)。
03 | Type-C 的正反插原理
引腳排列,對稱設計,支持正反插
USB Type-C的接口有24個引腳,上下對稱,所以正反插都能用。下面對引腳功能進行簡述:
可以很明顯看出,插口內的Pin功能相對于中心對稱。公頭插入母頭,無論正反插,引腳功能都完美契合。而且電源VBUS/GND都擁有4個Pin,最大支持5A電流,在保證高速數據傳輸的同時也提高了電流承載能力。
母頭/母座引腳定義
公頭/插頭引腳定義
輔助信號 SUB1 和SUB2,在特定的一些傳輸模式時才用。平時可以不管,直接忽略。
另外,從圖得知。相比較母頭,公頭只有一對D+/D-(母頭有兩對),且有一個CC1+VCONN(母頭有CC1,CC2)。
所以可以得知:盡管母頭有兩對D+/D-,但實際傳輸數據的時候,僅僅有一對在工作。
另外,對于CC引腳而言,當連接在一起的時候,有以下兩種情況:
-
正接:母CC1對公CC1,母CC2對公VCONN
-
反接:母CC2對公CC1,母CC1對公VCONN
這里不得不強調一下CC1、CC2的作用,主要用于設備識別,PD快充。大家最早認識快充應該是從高通CPU的QC開始的。通過提高輸電電壓,來提高輸送功率。但QC協議中,通信使用的是USB的DP、DM,這就導致充電的時候會對USB通信造成影響。
但是USB-PD對電源設備的識別依靠CC1、CC2引腳,避免了QC標準與DP、DM的沖突。使得USB-PD在傳輸電力的同時,數據傳輸不會受到影響。
04 | CC線的檢測邏輯
USB-C 規范中引入的配置通道 (CC) 邏輯塊提供電纜檢測、電纜方向和載流能力。當我們連接線兩端都是Type-C接頭時,電纜就會有一個檢測過程,
DFP 的兩個 CC 引腳通過電阻 Rp 上拉,而UFP 的兩個 CC 引腳則通過電阻 Rd 下拉。當 DFP 處理器檢測到其中一個 CC 線路被下拉后,DFP 就會知道已建立連接。
電纜方向取決于下拉的 CC 線路(如果 CC1 下拉,則電纜不翻轉;但如果 CC2 下拉,電纜會翻轉)。對于無源電纜,另一條 CC 線路保持開路狀態;對于有源電纜,另一條 CC 線路將通過 Ra 下拉。
Rp 的值決定載流能力。USB-C 原生支持 1.5A 或 3A。DFP 可以通過具有特定值的上拉電阻廣播其載流能力。UFP 包含一個具有固定值的下拉電阻器 (Rd),能夠在連接時與 Rp 一起形成一個分壓器。通過檢測分壓器中心抽頭處的電壓,UFP 可以檢測到 DFP 的廣播電流。
05 | 小結
? 一根線搞定充電、數據、視頻,告別雜亂線纜。
? 最高240W供電,能充筆記本甚至電動工具。
? 最高80Gbps傳輸,比傳統USB快幾十倍。
? 正反隨便插,再也不用“盲插”了!
所以,下次看到USB Type-C接口,別忘了它不僅僅是個充電口——它可能是你設備的萬能中樞,USB Type-C接口真的太香了。