Koja je pin definicija Type-C interfejsa

Najnovija specifikacija interfejsa uvedena nakon Type-B. Za razliku od tradicionalnog USB sučelja, Type-C ima simetričan dizajn, koji ne mora razlikovati smjer utikača, izbjegavajući dosadan rad korisnika koji se priključe u pravom i pogrešnom smjeru. Uz to, USB Type-C podržava USB PD (Power Delivery) protokol, koji povećava snagu punjenja sa tradicionalnih maksimalnih 7,5W (5V1,5A) na maksimalnih 100W (20V5A). Najnovija USB PD3.1 specifikacija dodatno poboljšava Type-C snagu punjenja, s maksimalnom snagom do 240W (28V5A).

Za tradicionalne USB Type-A ili Type-B uređaje, sučelje za napajanje (Izvor) i sučelje za primanje energije (Sink) su već standardizirani u definiciji sučelja, tako da nema potrebe da brinete o obrnutoj ili pogrešnoj vezi. Za uređaje sa Type-C sučeljima, budući da nema takvih razlika, korisnici ne mogu znati tip sučelja, pa ga sam Type-C kontroler treba dovršiti. Pa kako se Type-C interfejsi međusobno prepoznaju i obezbeđuju ispravnu logiku napajanja?

Pin definicija Type-C interfejsa

Interfejs tipa C je podijeljen na žensku glavu (Receptacle) i mušku glavu (Plug). Kompletnih pinova tipa C ima 24, a definicije svakog pina su sljedeće:

1. VBUS: Ukupno četiri kanala, BUS naponski pinovi za napajanje između uređaja, bez obzira da li su umetnuti naprijed ili nazad, ova četiri pina će osigurati napajanje

2. GND: Ukupno četiri kanala, strujni krugovi između uređaja, bez obzira da li su umetnuti naprijed ili nazad, ova četiri pina će osigurati strujna kola

3. TX+/TX- i RX+/RX-: Ukupno četiri para, za USB3.0 signale velike brzine

4. D+/D-: Ukupno dva para, za USB2.0 signale. Na ženskom konektoru, ova dva para će se kratko spojiti u jedan par

5. CC/VCONN: CC pin je konfiguracijski pin koji se koristi za otkrivanje veze uređaja i smjera priključenja naprijed i nazad, a također je i linija za USB PD komunikaciju; VCONN je pin koji je koso simetričan u odnosu na CC pin. Kada je jedan pin potvrđen kao CC, drugi je definiran kao VCONN, koji se koristi za napajanje eMark kabela

6. SBU1/SBU2: Multipleksirani pinovi, kao što je pružanje dodatnih SBTX i SBRX za USB4

Ženski konektor ima 24 pina sa kosom simetrijom na gornjim i donjim pinovima kako bi se zadovoljile potrebe korisnika za uključivanje naprijed i nazad; muški konektor ima 22 pina. Pošto postoji samo jedan par D+/D- u USB2.0 specifikaciji, samo jedan par D+/D- pinova je zadržan u muškom konektoru.

Naravno, u stvarnom dizajnu proizvoda, inženjeri će na odgovarajući način smanjiti broj pinova prema definiciji proizvoda kako bi uštedjeli troškove. Na primjer, za proizvode koji omogućavaju samo punjenje, kao što su adapteri za napajanje, takvi proizvodi ne zahtijevaju brzu komunikaciju podataka preko USB3.0, tako da se zadržavaju samo CC, VBUS, GND i D+/D- pinovi.

U pogledu napajanja, Type-C uređaji se mogu podijeliti u tri kategorije

1. Tip-C uređaji koji se mogu koristiti samo kao napajanje (izvor), kao što su tip-C punjači, itd.

2. Tip-C uređaji koji se mogu koristiti samo kao prijemnici struje (Sink), kao što su mobilni telefoni tipa C, itd.

3. Tip-C uređaji (DRP, Dual RolePort) koji se mogu koristiti i kao napajanje (izvor) i kao prijemnik (sink), kao što su prijenosni računari tipa C, dvosmjerne baterije itd.

Očigledno, kada su dva Type-C uređaja povezana zajedno preko C2C kablova, obje strane moraju znati kojem tipu uređaja pripada druga strana, inače će to dovesti do nezadovoljavajućeg punjenja (kao što je obrnuto punjenje), ili neće biti punjenja, pa čak i uzrokovati sigurnosni problemi.

Na primjer, kada korisnik koristi punjač (Izvor) za punjenje Type-C dvosmjerne power banke (DRP), u idealnom slučaju, power bank bi trebao "služiti" kao sudoper. Međutim, zbog netačne identifikacije tipa uređaja, power bank može "služiti" kao Izvor i uzrokovati "povratni tok struje", oštetivši oba uređaja.

Specifikacija sučelja Type-C razlikuje Source, Sink i DRP kroz niz mehanizama "povući-gore" i "pull-down" na CC pinu. Za izvorne uređaje, CC pin mora biti konfigurisan sa pull-up otpornikom Rp; za uređaje Sink, CC pin mora biti konfigurisan sa padajućim otpornikom Rd; a za DRP uređaje, pull-up i pull-down se naizmenično prebacuju prekidačima za prebacivanje.

Izvor određuje da li je uređaj povezan otkrivanjem CC pina na Rp kraju, a Sink određuje smjer umetanja naprijed i nazad otkrivanjem CC pina na kraju Rd.

Pull-down otpornik Rd=5.1k, a pull-up otpornik Rp je podešen prema njegovom kapacitetu napajanja i pull-up naponu. Kapacitet napajanja USB Type-C je sljedeći:

1. Zadani kapacitet USB napajanja (podrazumevano USB napajanje). USB2.0 interfejs je 500mA; USB3.2 interfejs je 900mA i 1500mA

2. BC1.2 (BatteryCharge 1.2) protokol. Podržava maksimalnu snagu od 7.5W, odnosno 5V1.5A

3. USB Type-C struja 1.5A, podržava maksimalnu snagu od 7.5W, tj. 5V1.5A

4. USB Type-C struja 3A, podržava maksimalnu snagu od 15W, tj. 5V3A

5. USB PD (USB Power Delivery) protokol, podržava maksimalnu snagu od 100W, tj. 20V5A

Prioriteti ovih pet mogućnosti napajanja povećavaju se u nizu, a snaga napajanja također se postepeno povećava. Mogućnost napajanja sa visokim prioritetom će nadjačati sposobnost napajanja sa niskim prioritetom. Među njima, Default USB Power, USB Type-C Current 1.5A i USB Type-C Current 3A mogu se podesiti konfiguracijom Rp vrijednosti.

Kada su dva uređaja povezana, Sink dobija mogućnost napajanja izvora detektujući vrijednost djelitelja napona vRd od Rp i Rd. Slijedi odgovarajući odnos između vrijednosti Rp, raspona vRd napona i mogućnosti izvora napajanja.

U isto vrijeme, drugi CC uređaja je ostavljen da pluta ili je povukao Ra=1k. Ako se Ra povuče nadole, to znači da USB-C kabl ima ugrađen eMarker čip, a izvor treba da prebaci pin na VCONN da bi napajao kabl.

Do sada smo objasnili da uređaji koriste "pull-up" ili "pull-down", ili se naizmjenično prebacuju između njih, kako bi odredili Izvor, Sink i DRP, te podesili i određivali kapacitet napajanja Izvora pomoću vrijednost Rp otpora i vRd vrijednost napona. Međutim, kako se ovaj proces provodi? Kako Type-C izbjegava obrnuto punjenje ili pogrešno punjenje?