USB Type-C: плюси і мінуси в порівнянні зі звичайною зарядкою. Типи USB: гід по різним стандартам

Рідко буває, що одна зайва літера в назві стандарту загрожує зробити революцію в світі інтерфейсів передачі даних і гаджетів, але поява останнього різновиду USB 3.1 Type-C схоже якраз той випадок. Що ж нам обіцяє принести чергове оновлення старого доброго USB інтерфейсу?

• Швидкість передачі даних до 10 GBps
• Можливість запітиванія від порту пристроїв з споживаної потужністю аж до 100Вт
• Розміри коннектора порівнянні з micro-USB
• Симетричність роз'єму - у нього не існує верхньої та нижньої частини, а значить немає ключа, який часто призводить до пошкоджень як самих роз'ємів, так і підключаються через них гаджетів
• За допомогою даного інтерфейсу можна живити пристрої з напругою аж до 20 вольт
• Більше не існує різних типів конекторів - А і В. На обох кінцях кабелю стоять абсолютно однакові роз'єми. Як дані так і напругу живлення можуть передаватися через один і той же роз'єм в обох напрямках. Залежно від ситуації кожен роз'єм може виступати в ролі ведучого або веденого
• Нам обіцяють, що конструкція роз'єму здатна витримувати до 10 000 підключень
• Можливе використання цього інтерфейсу для безпосереднього підключення замість деяких інших широко поширених інтерфейсів для швидкого обміну даними.
• Стандарт сумісний зверху вниз як c звичайним USB 3 інтерфейсом, так і з його молодшими братами. Конечно не на пряму, але за допомогою перехідника через нього можливе підключення скажімо USB 2.0 диска

Під катом постараюся розібрати тему по кісточках - починаючи від конструкції роз'єму і кабелю, і закінчуючи коротким оглядом профілів обладнання і новинок чіпів для підтримки можливостей даного інтерфейсу. Я довго думав на якому майданчику розміщувати статтю, адже всі попередні стосуються цієї теми виходили на GT, але в моїй публікації так багато технічних деталей, що вона буде корисна не гікам, а потенційним розробникам, яким вже сьогодні варто починати до нього придивлятися. Тому ризикнув поселити статтю тут.

Не буду торкатися історії розвитку USB інтерфейсу, ця тема не погано розвинена в даному коміксі в сенсі історії в картинках

Електроніка - наука про контактах

Для початку порівняльні фото сьогоднішнього героя в компанії заслужених предків.

конектор USB Type-C трохи крупніше звичного USB 2.0 Micro-B, проте помітно компактніше здвоєного USB 3.0 Micro-B, не кажучи вже про класичний USB Type-A.
Габарити роз'єму (8,34 × 2,56 мм) дозволяють без особливих складнощів використовувати його для пристроїв будь-якого класу, включаючи смартфони і планшети.

Сигнальні і силові висновки розміщені на пластиковій вставці мабуть це найслабше його місце в центральній частині роз'єму. Контактна група USB Type-C містить 24 висновки. Нагадаю, що у USB 1.0 / 2.0 було всього 4 контакти, а роз'ємів USB 3.0 потрібно вже 9 висновків.

Якщо уважно придивитися до малюнка зліва, то видно, що контакти мають різну довжину. Це забезпечує їх замикання в певній послідовності. На малюнку в центрі ми бачимо наявність засувок, які повинні утримувати встромлений кабель і забезпечувати тактильний клацання в процесі з'єднання-роз'єднання. На правому графіку зображена залежність зусилля в процесі вставки-виймання роз'єму.

Піки, які ми бачимо на ньому - це моменти спрацьовування засувки.

Можна констатувати, що розробники стандарту зробили якщо не все, то майже все, щоб роз'єм став максимально зручним і надійним: він вставляється будь-яким кінцем і будь-якою стороною з відчутним клацанням. На їхню думку, він здатний пережити цю процедуру більше 10 тисяч разів.

Багатоликий симетричний янус

Вкрай приємною і корисною особливістю USB-C став симетричний дизайн роз'єму, що дозволяє підключати його до порту будь-якою стороною. Досягається це завдяки симетричному розташуванню його висновків.

По краях розташовані висновки землі. Плюсові контакти харчування також розташовані симетрично. У центрі знаходяться контакти, які відповідають за сумісність з інтерфейсом USB2 і молодше. Їм пощастило найбільше - вони дублюються і тому поворот на 180 градусів при з'єднанні не страшний. Синім кольором позначені висновки, що відповідають за високошвидкісний обмін даними. Як ми бачимо тут все хитріше. Якщо ми повернемо роз'єм, то наприклад, вихід TX1 поміняється місцями з TX2, але одночасно і місце входу RX1 займе RX2.

Висновки Secondary Bus і USB Power Delivery Communication службові і призначені для спілкування між собою двох з'єднуються пристроїв. Адже їм необхідно дуже багато про що один одному розповісти, перш ніж почати обмін, але про це пізніше.

А поки ще про одну особливість. Порт USB Type-C спочатку розроблявся як універсальний рішення. Крім безпосередньої передачі даних по USB, він може також використовуватися в альтернативному режимі (Alternate Mode) для реалізації сторонніх інтерфейсів. Таку гнучкість USB Type-C використовувала асоціація VESA, запровадивши можливість передачі відеопотоку за допомогою DisplayPort Alt Mode.

USB Type-C в своєму розпорядженні чотири високошвидкісними лініями (парами) Super Speed \u200b\u200bUSB. Якщо дві з них виділяються на потреби DisplayPort, цього достатньо для отримання картинки з роздільною здатністю 3840 × 2160. При цьому не страждає швидкість передачі даних по USB. На піку це все ті ж 10 Гб / с (для USB 3.1 Gen2). Також передача відеопотоку ніяк не впливає на енергетичні спроможності порту. На потреби DisplayPort може бути виділено навіть 4 швидкісні лінії. В цьому випадку будуть доступні дозволу аж до 5120 × 2880. У такому режимі залишаються не задіяні лінії USB 2.0, тому USB Type-C все ще зможе паралельно передавати дані, хоча вже з обмеженою швидкістю.

В альтернативному режимі для передачі аудиопотока використовуються контакти SBU1 / SBU2, які перетворюються в канали AUX + / AUX-. Для протоколу USB вони не задіюються, тому тут теж ніяких додаткових функціональних втрат.

При використанні інтерфейсу DisplayPort, коннектор USB Type-C як і раніше можна підключати будь-якою стороною. Необхідна сигнальне узгодження передбачено спочатку.

Підключення пристроїв за допомогою HDMI, DVI і навіть D-Sub (VGA) також можливо, але для цього знадобляться окремі перехідники, проте це повинні бути активні адаптери, так як для DisplayPort Alt Mode, що не підтримується режим Dual-Mode Display Port (DP ++) .

Альтернативний режим USB Type-C може бути використаний не лише для протоколу DisplayPort. Можливо, незабаром ми дізнаємося про те, що даний порт навчився, наприклад, передавати дані за допомогою PCI Express або Ethernet.

І цьому дала, і тому дала. Загалом ... про харчування.

Ще одна важлива особливість, яку привносить USB Type-C - можливість передачі по ньому енергії потужністю до 100 Вт. Цього вистачить не тільки для харчування / зарядки мобільних пристроїв, Але і для роботи ноутбуків, моніторів, а якщо пофантазувати, то і невеликого лабораторного джерела живлення.

При появі шини USB, передача енергії була важливою, але все ж таки другорядною її функцією. Порт USB 1.0 забезпечував всього 0,75 Вт (0,15 А, 5 В). Досить для роботи миші і клавіатури, але не більше того. Для USB 2.0 номінальна сила струму була збільшена до 0,5 А, що дозволило отримувати від неї вже 2,5 Ватта для харчування, наприклад, зовнішніх жорстких дисків формату 2,5 ". Для USB 3.0 номінально передбачена сила струму в 0,9 А, що при постійній напрузі харчування в 5В гарантує потужність в 4,5 Вт. Спеціальні посилені роз'єми на материнських платах або ноутбуках здатні були видавати до 1,5 А для прискорення зарядки підключених мобільних пристроїв, але і це "всього лише" 7,5 Вт. На тлі цих цифр можливість передачі 100 Вт виглядає чимось фантастичним.

Для того щоб наповнити такою енергією порт USB Type-C служить підтримка специфікації USB Power Delivery 2.0 (USB PD). Якщо такої немає, порт USB Type-C штатно зможе видати на гора 7,5 Вт (1,5 А, 5 В) або 15 Вт (3А, 5 В) в залежності від конфігурації. для докладного опису цієї специфікації в даній статті недостатньо місця, та й все одно я не зроблю це краще, ніж шановний stpark в своїй чудовій статті.

Однак, зовсім обійти цю архіважливу тему не вийде.

Для того, щоб забезпечити потужність в 100 ват при напрузі п'ять вольт потрібно струм в 20 ампер! Таке при габаритах кабелю USB Type-C можливо мабуть тільки якщо виготовити його з надпровідника! Боюся, що сьогодні це буде обходитися користувачам дорогувато, тому розробники стандарту пішли іншим шляхом. Вони збільшили напруга живлення до 20 Вольт. "Дозвольте, але ж воно випалить геть мій улюблений планшет" - викликніть ви, і будете абсолютно праві. Для того, щоб не впасти жертвою розлючених користувачів, інженери задумали хитрий трюк - вони ввели систему силових профілів. Перед з'єднанням будь-який пристрій знаходиться в стандартному режимі. Напруга в ньому обмежена п'ятьма вольтами, а струм двома амперами. Для з'єднання з пристроями старого типу цим режимом все і закінчиться, а ось для більш просунутих випадків, після обміну даними, пристрої переходять в інший узгоджений режим роботи з розширеними можливостями. Щоб познайомитися з основними існуючими режимами глянемо на таблицю.

Профіль 1 гарантує можливість передачі 10 Вт енергії, другий вже - 18 Вт, третій - 36 Вт, четвертий цілих - 60 Вт, ну а п'ятий нашу заповітну сотню! Порт, відповідний профілю більш високого рівня, підтримує їхні капітали попередніх по низхідній. В якості опорних напруг обрані 5В, 12В і 20В. Використання 5В необхідно для сумісності з величезним парком наявної USB-периферії. 12В - стандартна напруга живлення різних компонентів систем. 20В запропоновано з урахуванням того, що для зарядки акумуляторів більшості ноутбуків використовуються зовнішні БП на 19-20В.

Пара слів про кабелях!

Підтримка описуваного в статті формату в повному обсязі потребує величезної роботи не тільки програмістів, але й виробників електроніки. Буде потрібно розробити і розгорнути виробництво дуже великої кількості компонентів. Найочевидніше це роз'єми. Для того, щоб витримувати високі струми напруги живлення, не чинити перешкод передачі сигналів дуже високої частоти, та ще при цьому не виходити з ладу після другого конекту і не вивалюватися в самий невідповідний момент, якість їх виготовлення повинно бути радикально вище в порівнянні з форматом USB 2.

Для суміщення передачі енергії великої потужності і сигналом з гігабітним трафіком, виробникам кабелів доведеться серйозно напружитися.

Подивіться, як виглядає відповідний для нашої задачі кабель в розрізі.

До речі, про обмеження на довжину кабелів при використанні інтерфейсу USB 3.1. Для передачі даних без істотних втрат на швидкостях до 10 Гб / c (Gen 2) довжина кабелю c роз'ємами USB Type-C не повинна перевищувати 1 метр, для з'єднання на швидкості до 5 Гб / c (Gen 1) - 2 метри.

Схемотехніки виробників материнських плат, докстанція і ноутбуків довго будуть ламати голову, як згенерувати потужність близько сотні ват, а трасувальники, як підвести її до роз'єму USB Type-C.

Виробники чіпів на низькому старті.

Симетричне під'єднання і робота сигнальних ліній в різних режимах зажадає застосування мікросхем високошвидкісних комутаторів сигналів. Сьогодні вже з'явилися перші ластівки. Ось, наприклад, комутатор від фірми Texas Instruments, який підтримує роботу в пристроях як в режимі хоста так і веденого пристрою. Він здатний комутувати лінії диференціальних пар з частотою сигналу аж до 5ГГц.

При цьому розміри чіпа HDC3SS460 3.5 на 5.5 мм і в режимі спокою він споживає струм близько 1 мікроампера. В активному ж режимі - менше міліампера. Існують і більш просунуті рішення, наприклад чіпи виробництва NXP підтримують частоту обміну до 10 ГГц.

Стали з'являтися і менеджери харчування, суміщені з ланцюгами захисту сигнальних ліній від статики, наприклад ось такий виріб від NXP

Воно призначене для коректної обробки моменту підключення роз'єму, а так само розмикання ланцюга харчування в разі неполадок. Даний чіп вже підтримує напругу на VBUS до 30 вольт, а ось з максимальним комутованих струмом все набагато гірше - він не повинен перевищувати 1 ампера, що й зрозуміло, враховуючи габарити - 1.4 на 1.7 мм!

Безумовним лідером в цій області виступила Cypress, яка випустила спеціалізований мікроконтролер з ядром ARM Cortex M0 підтримує всі п'ять можливих для стандарту профілів харчування.

Типова схема включення для використання в ноутбуці дає про нього деяке уявлення, а докладніше з ним можна буде ознайомитися скачавши даташит.

На відміну від чіпа NXP він орієнтований на управління зовнішніми силовими ключами і тому може забезпечити комутацію необхідних струмів і напруг, не дивлячись на свої малі розміри.

Увага, Важлива особливість для тих хто вже поспішає замовити перші зразки - мікроконтролер не має USB інтерфейсу і не є повним і закінченим рішенням. Він може служити тільки в якості менеджера харчування. В даний момент відкрито передзамовлення на поставку зразків і демонстраційних плат. Доля цього мікроконтролера мабуть буде багато в чому залежати від того, забезпечить фірма - виробник розробників референсними бібліотеками для його використання в різних режимах.

Той факт, що вже для нього вже створено кілька демокітов сильно підвищує ймовірність останнього.

Ліфт в небеса або Вавилонська вежа.

Отже сьогодні повністю склалася революційна ситуація. Верхи не можуть, а низи не хочуть жити по старому. Всім набридла плутанина з величезною кількістю кабелів, зарядних пристроїв, Блоків живлення і їх низька надійність.

новий стандарт породив небачену активність. Флагмани електронної індустрії - Apple, Nokia, Asus готують до випуску свої перші гаджети з підтримкою USB Type-C. Китайці вже штампують кабелі та перехідники. На підході докстанції і хаби з підтримкою високого навантаження по потужності. Виробники чіпів розробляють нові мікросхеми та думають як би запхати драйвер нового порту в мікроконтролер. Маркетологи вирішують куди встромити новий роз'єм, а інженери чешуть ріпу намагаючись реалізувати багатопрофільні пристрої з уже наявних електронних компонентів.

Поки не ясно тільки одне. Що ми отримаємо в результаті? Зручний і надійний роз'єм, який замінить левову частку інтерфейсів і знайде повсякденне застосування, або вавилонське стовпотворіння, адже ситуація може почати розвиватися за не самому сприятливим сценарієм:

Користувачі можуть остаточно заплутатися в численних специфікаціях і кабелях, які будуть виглядати на вигляд абсолютно однаково, але при цьому будуть сертифіковані тільки під певні профілі. Спробуй розберися з ходу з усіма цими маркуванням.

Але навіть якщо вийде, то це навряд чи вирішить проблему - китайці без докорів сумління легко поставлять на будь-який шнур будь-який значок. А якщо треба, то до купи на кожну сторону одного кабелю різні, їх не збентежить навіть якщо вони будуть взаємовиключними.

Ринок наповниться неймовірною кількістю перехідників різного калібру і сумнівної якості.

Намагаючись підключити один пристрій до іншого ніколи в результаті не знатимеш до якого результату цей процес приведе і через що коннект або зовсім відсутня, або все моторошно глючить. Чи то один з гаджетів не підтримує потрібний профіль, то чи підтримує але не дуже коректно, то чи замість якісного кабелю попалася його груба китайської підробка. А що накажете робити, якщо раптом на вашому ноутбуці вийде з ладу єдиний залишився на ньому роз'єм?

До нової зустрічі.

P.S. Новий стандарт вже призводить до появи досить екзотичних пристроїв. Так анонсований кабель 100 метрової довжини, який начебто ніяк не вписується в стандарти. Вся фішка в тому, що він активний. На обох своїх кінцях кабель має перетворювач сигналів USB3 інтерфейсу в оптичний. Сигнал передається по оптиці і на виході конвертується назад. Природно він не передають енергію, а тільки дані. При цьому кожен з перетворювачів на його кінцях харчується від роз'єму до якого підключений.
Думаю, що незабаром для підтвердження автентичності поважають себе фірми почнуть вставляти в кабелі активні мітки. Проблема хабів породить небачену активність у розробників і виробників DC-DC перетворювачів. Як справедливо зауважив шановний користувач

Процес масового впровадження інтерфейсу USB в ПК і периферійних пристроях почався в кінці 90-х років минулого століття. Минуло всього кілька років, і USB став фактичним стандартом для підключення периферійних пристроїв, практично витіснивши інші рішення - такі як послідовний і паралельний порти, PS / 2 та ін.

Більш того: комп'ютерами і периферійним обладнанням справа не обмежилася. Зручність, простота підключення і універсальність інтерфейсу USB сприяли поширенню даного рішення і в інших сферах - зокрема, в мобільних пристроях, побутової аудіо- і відеоапаратури, автомобільній електроніці і т.д.

Оскільки процес вдосконалення ПК, мобільних пристроїв та іншого обладнання йде постійно, час від часу виникає необхідність в доопрацюванні інтерфейсу USB з метою поліпшення ключових показників (зокрема, пропускної спроможності), розширення функціональних можливостей, впровадження роз'ємів нових типорозмірів і т.д. Все це дозволяє адаптувати існуюче рішення до потреб індустрії.

З найбільш помітних нововведень останніх років можна згадати впровадження режиму SuperSpeed, що з'явився в специфікації USB версії 3.0. Остаточний текст цього документа був затверджений в кінці 2008 року, і протягом пари наступних років дане рішення набуло широкого поширення.

Однак з тих пір вже минуло чимало часу, і настав час чергових удосконалень. У наступаючому році ІТ-індустрію і нас з вами чекає ряд без перебільшення революційних нововведень. Саме про них ми і розповімо в цьому огляді.

режим SuperSpeedPlus

Влітку 2013 року була затверджена специфікація USB версії 3.1. Головним нововведенням, яке узаконив даний документ, Став режим SuperSpeedPlus, що дозволяє збільшити пропускну здатність шини передачі даних інтерфейсу USB вдвічі: з колишніх 5 до 10 Гбіт / с. Для сумісності з більш старим обладнанням передбачена можливість роботи і в режимі SuperSpeed \u200b\u200b(до 5 Гбіт / с). Таким чином, підключення по USB 3.1 дозволить (принаймні, теоретично) передавати дані на швидкості понад 1 Гбайт / с і практично дотягнутися за цим показником до інтерфейсу HDMI версії 1.4 (пропускна спроможність якого становить 10,2 Гбіт / с).

Що ж це означає на практиці? Смуги в 10 Гбіт / с цілком достатньо для трансляції відео високої чіткості (Full HD) з частотою оновлення кадрів до 60 Гц або стереоскопічних записів в аналогічному дозволі з частотою до 30 Гц. Відповідно, USB 3.1 можна розглядати як повноцінну альтернативу спеціалізованим інтерфейсів (таким як DVI і HDMI) для трансляції відео високої чіткості з ПК і мобільних пристроїв на монітори, проектори та інші пристрої.

Роз'єм USB Type C

Одне з революційних нововведень, яке торкнеться сферу ПК, а також периферійних і мобільних пристроїв вже найближчим часом - впровадження багатофункціонального гнізда USB нового типу. Розробкою специфікації штекерів і розеток USB Type C займалася організація USB 3.0 Promoter Group, а остаточний текст цього документа був затверджений в серпні 2014 року. Конструкція роз'ємів USB Type C має ряд важливих особливостей, про які має сенс розповісти докладно.

По-перше, штекери і розетки USB Type C мають симетричну форму. У розетці USB Type C пластиковий язичок розташований точно посередині, а контактні площадки на ньому розміщені по обидва боки. Завдяки цьому штекер в таку розетку можна підключати як в прямому, так в перевернутому на 180 ° положенні. Це значно спростить життя користувачів, які нарешті будуть позбавлені від необхідності визначати правильну орієнтацію штекера навмання (що особливо актуально при підключенні кабелів до системного блоку, Встановленому під столом).

По-друге, специфікація USB Type C передбачає використання симетричних кабелів, які з обох сторін обладнані однаковими штекерами. Відповідно, розетки, що встановлюються на хост-пристроях і на периферійному обладнанні, будуть однаковими.

І по-третє, у роз'єму USB Type C НЕ буде міні- і мікроверсій. Передбачається, що розетки і штекери USB Type C стануть єдиними для настільних і портативних ПК, периферійного обладнання, Побутової апаратури, мобільних пристроїв, джерел живлення і т.д. Відповідно, для з'єднання пристроїв будь-яких типів знадобиться всього один уніфікований кабель.

Розміри розетки USB Type C складають приблизно 8,4х2,6 мм, що дозволяє без проблем розмістити її в корпусі навіть малогабаритних пристроїв. Передбачено кілька варіантів конструкції розеток для монтажу як на поверхні друкованої плати, Так і в спеціальному вирізі (останній варіант дозволяє зменшити товщину корпуса пристрою).

Конструкція штекерів і розеток USB Type C розрахована на 10 тис. Підключень і відключень - що відповідає показникам надійності роз'ємів USB нині використовуваних типів.

Перша публічна демонстрація роз'ємів і кабелів USB Type C відбулася в рамках форуму осіннього форуму IDF 2014 року, який пройшов на початку вересня в Сан-Франциско (США). Одним з перших серійно випускаються пристроїв, обладнаних роз'ємом USB Type C, став анонсований в середині листопада планшет.

Зрозуміло, фізична несумісність роз'єму USB Type C з розетками старіших типів - не найкраща новина для кінцевих користувачів. Проте, розробники з USB 3.0 Promoter Group зважилися піти на такий радикальний крок заради того, щоб розширити функціональні можливості інтерфейсу USB, а також створити заділ на майбутнє. Для підключення нових пристроїв до обладнання, оснащеного роз'ємами старіших типів, будуть випускатися кабелі-перехідники (USB Type C - USB Type A, USB Type C - USB Type B, USB Type C - microUSB і т.д.).

USB Power Delivery 2.0

Одна з причин нинішньої популярності інтерфейсу USB - можливість передачі не тільки даних, але і харчування по одному кабелю. Це дозволяє максимально спростити процедуру підключення та скоротити кількість використовуваних проводів. При роботі з мобільними пристроями дане властивість інтерфейсу USB забезпечує можливість передавати і синхронізувати дані з ПК, а заодно заряджати батарею гаджета, підключивши всього один кабель. Те ж саме можна сказати і про малопотужної периферії. Завдяки можливості передачі електроживлення по інтерфейсного кабелю ми давно позбавлені від необхідності використовувати зовнішні блоки живлення для деяких периферійних пристроїв - зокрема, планшетних сканерів, малопотужних акустичних систем і т.п. За рахунок цього вдалося скоротити не тільки кількість проводів на робочому столі, але і зайнятих розеток під ним.

Втім, стрімкий розвиток мобільних пристроїв в останні роки призвело до істотної зміни вимог не тільки до пропускної спроможності шини даних, але і до параметрів електроживлення, що подається по USB-з'єднанню. Для зарядки малопотужних пристроїв (таких як MP3-плеєри або бездротові гарнітури) Цілком достатньо струму в 500 мА (а це, нагадаємо, максимальне значення для стандартних портів USB версій 1.1 і 2.0). Однак для нормальної зарядки сучасних смартфонів і планшетів потрібні джерела живлення, здатні видавати струм величиною 2 А і більше.

Аналогічна ситуація спостерігається і в сегменті периферійних пристроїв. Переданої по USB потужності цілком вистачає для забезпечення електроживлення 2,5-дюймового зовнішнього жорсткого диска або настільного планшетного сканера з датчиком типу CIS. Однак постачати електроенергію невеликий струменевий принтер або, наприклад, РК-монітор, інтерфейс USB навіть версії 3.0 (а в ній максимальний струм був збільшений до 900 мА на порт) не дозволяє.

З метою розширення можливостей інтерфейсу USB щодо забезпечення електроживлення зовнішніх пристроїв була розроблена специфікація USB Power Delivery 2.0. Цей документ регламентує подачу харчування на пристрої з споживаної потужністю до 100 Вт, причому в будь-якому напрямку - як від хост-пристрої до периферійного, так і навпаки. Наприклад, ноутбук зможе отримувати живлення від монітора, до якого він підключений по USB.

Зрозуміло, можливості подачі живлення на зовнішні пристрої обмежені конструктивними особливостями ПК чи іншого апарату, який виступає в ролі джерела живлення. Саме тому в специфікації USB Power Delivery 2.0 передбачені три профілю - для пристроїв з споживаної потужністю до 10, 60 100 Вт. У першому випадку напруга живлення складає 5 В, а максимальний струм в ланцюзі навантаження може досягати 2 А. Другий профіль передбачає використання напруги живлення 12 В, а третій - 20 В. Максимальний струм в ланцюзі навантаження в обох випадках обмежений величиною в 5 А.

Необхідно відзначити, що для харчування потужної навантаження необхідно, щоб обидва пристрої підтримували відповідний профіль USB Power Delivery 2.0. Очевидно, що максимальна потужність буде обмежена можливостями апарату, який виступає в ролі джерела живлення. Є й інші аспекти, які необхідно мати на увазі.

У тому випадку, якщо струм в ланцюзі харчування не перевищує 2 А, для з'єднання пристроїв можна застосовувати роз'єми USB будь-яких нині існуючих типів. Підключення більш потужного навантаження можливо тільки через роз'єми USB Type C (про які вже було сказано вище) і відповідні кабелі. Також необхідно звернути увагу на те, що на відміну від роз'ємів USB Type C, конструкція стандартних кабелів розрахована на максимальний струм в 3 А. Таким чином, для підключення більш потужного навантаження знадобиться спеціальний кабель.

Впровадження специфікації USB Power Delivery 2.0 значно розширить можливості з передачі харчування по шині інтерфейсу USB. Реалізація даного рішення в перспективі дасть дозволить задіяти порти USB настільного комп'ютера для підзарядки не тільки смартфонів, планшетів і т.п. гаджетів, але також і мобільних ПК - нетбуків, ноутбуків і т.д. Крім того, буде значно розширена номенклатура периферійних пристроїв, які можуть отримувати необхідний для роботи струм по шині інтерфейсу USB і, відповідно, обходитися без окремих блоків живлення. Цей список поповнять РК-монітори, активні акустичні системи та ін.

альтернативні режими

Ще одне важливе нововведення, яке стане доступним з переходом до використання роз'єму USB Type C, - підтримка функціональних розширень (Functional Extensions). Окремим випадком функціональних розширень є так звані альтернативні режими (Alternate Modes, AM). З їх допомогою виробники зможуть задіяти фізичне з'єднання інтерфейсу USB для реалізації специфічних можливостей і функцій тих чи інших пристроїв.

Наприклад, альтернативний режим Audio Adapter Accessory Mode дозволяє задіяти фізичне з'єднання інтерфейсу USB для трансляції аналогового звукового сигналу на навушники, зовнішні акустичні системи й інше обладнання. До пристрою, обладнаного роз'ємом USB Type C і підтримує режим Audio Adapter Accessory Mode, можна буде підключити навушники або зовнішню АС через спеціальний перехідник, обладнаний 3,5-мм гніздом mini-jack.

Підтримка альтернативних режимів є одним з властивостей USB-пристроїв нового класу - USB Billboard Device Class. Виробникам, які збираються розробляти власні альтернативні режими, необхідно отримати унікальний ідентифікатор (SVID) від організації USB-IF.

У 2014 році організація Video Electronics Standards Association (VESA) розробила специфікацію альтернативного режиму DisplayPort Alternate Mode. Дане рішення дозволяє задіяти дві пари провідників USB-кабелю (TX + / TX- і RX + / RX-) для трансляції нестислого цифрового AV-потоку. При цьому зберігається можливість передачі даних (в режимах Low Speed, Full Speed \u200b\u200bі Hi-Speed \u200b\u200bпо парі D + / D-), а також харчування за тим же інтерфейсного кабелю. Таким чином, з'єднавши два пристрої, що підтримують режим DisplayPort Alternate Mode, ви зможете транслювати звуковий і відеосигнал, передавати дані в обидві сторони на швидкості до 480 Мбіт / с, а також подавати електроживлення - і все це по одному кабелю!

Пристрої, що підтримують DisplayPort Alternate Mode, можна буде підключити і до апаратури, що не оснащеної портами USB Type C (зокрема, моніторів, телевізорів і т.д.). Специфікація даного режиму передбачає варіанти приєднання до інтерфейсів DisplayPort, HDMI або DVI через спеціальні перехідники.

У листопаді 2014 року консорціум MHL повідомив про розробку альтернативного режиму MHL Alternate Mode, який дозволить транслювати нестислий звуковий і відеосигнал (в тому числі високої і надвисокої чіткості) з мобільних пристроїв, обладнаних роз'ємом USB Type C, на зовнішнє обладнання (монітори, телевізори, проектори та ін.) за стандартним USB-кабелю. У розробці специфікації взяли участь фахівці компаній Nokia, Samsung Electronics, Silicon Image, Sony і Toshiba.

Впровадження альтернативних режимів дозволить значно розширити функціональні можливості інтерфейсу USB і до межі спростити процедуру з'єднання пристроїв різних типів.

висновок

Завершуючи цей огляд, ще раз перерахуємо найбільш важливі нововведення, процес впровадження яких в серійно випускаються пристрої, обладнані інтерфейсом USB, почнеться вже найближчим часом.

Описаний в специфікації USB версії 3.1 режим передачі даних SuperSpeedPlus дозволить збільшити максимальну пропускну здатність цього інтерфейсу до 10 Гбіт / с. Звичайно, це менше, ніж у HDMI 2.0 і Thunderbolt 2 (які, нагадаємо, забезпечують передачу даних зі швидкістю до 18 і 20 Гбіт / с відповідно). Втім, 10 Гбіт / с цілком достатньо для передачі нестисненого відеосигналу високої чіткості з частотою зміни кадрів до 60 Гц. Крім того, представники USB-IF заявили, що в наступних версіях USB цілком можливе збільшення пропускної здатності до 20 Гбіт / с - благо, в конструкції нових роз'ємів USB Type C і відповідних кабелів закладений певний запас для подальшого розвитку.

Впровадження підтримки специфікації USB Power Delivery 2.0 дозволить значно збільшити максимальну потужність електроживлення, переданого по USB-з'єднанню. Відповідно, буде розширена номенклатура периферійних і мобільних пристроїв, які зможуть отримувати харчування по інтерфейсного кабелю. Повсюдне впровадження даного рішення дозволить помітно скоротити кількість використовуваних кабелів і зовнішніх блоків живлення, зменшити кількість зайнятих розеток і більш ефективно використовувати електроенергію.

Поява пристроїв класу USB Billboard Device Class з підтримкою альтернативних режимів відкриє абсолютно нові можливості. При цьому кожен виробник зможе створювати власні режими для апаратів тих чи інших типів з урахуванням їх специфіки.

Безумовно, одним з революційних змін, яке торкнеться сфери ПК, периферійних і мобільних пристроїв, побутової апаратури тощо., Стане впровадження роз'єму USB Type C, який (як передбачається) прийде на зміну штекерам і розеток USB нині використовуваних типів. З одного боку, перехід до єдиного роз'єму для пристроїв всіх типів дозволить значно спростити життя користувачів і скоротити до мінімуму кількість необхідних кабелів. Але, з іншого боку, індустрії і користувачам доведеться пережити дуже непростий і болючий процес зміни поколінь. Колишні рішення відрізнялися максимальною сумісністю: конструкція звичайних штекерів USB Type A і Type В дозволяє без проблем підключати їх до відповідних розетки версії 3.0. Тепер же для з'єднання пристроїв різних поколінь доведеться використовувати додаткові пристосування.

У специфікації USB 3.1 передбачена зворотна сумісність з більш ранніми версіями інтерфейсу. Однак з появою серійних пристроїв, обладнаних роз'ємом USB Type C, користувачі неминуче зіткнутися з необхідністю придбання перехідників і адаптерів, що забезпечують можливість підключення нових апаратів до більш старому обладнанню з розетками USB Type A, Type В і інших типів. З огляду на, що в даний час щорічно випускається близько 4 млрд пристроїв, оснащених інтерфейсом USB, дана проблема буде вельми актуальна протягом як мінімум п'яти-шести найближчих років.

Також необхідно відзначити, що в повній мірі реалізувати потенціал інтерфейсу USB версії 3.1 і роз'єму USB Type C на практиці можна буде лише тоді, коли у користувачів накопичиться хоча б мінімальна кількість обладнання, оснащеного цими новинками. Очевидно, що в разі взаємодії двох пристроїв різних поколінь функціональні можливості і максимальна пропускна здатність інтерфейсу будуть обмежені характеристиками контролера USB старішого апарату.

На думку експертів відомого тайванського ресурсу DigiTimes, серійні моделі ПК, а також мобільних і периферійних пристроїв, обладнаних інтерфейсом USB 3.1 і роз'ємами USB Type C, надійдуть у продаж вже в першій половині 2015 року. У свою чергу, провідні розробники операційних систем і ПО вже заявили про готовність випустити оновлення для реалізації підтримки USB 3.1 в своїх продуктах.

У 2015 році була показана нова версія MacBook Air. На презентації Тім Кук, глава Apple, як завжди, розповідав про нові функції та можливості пристрою. Була в ньому одна деталь, яка зацікавила не тільки адептів Apple. Як ви могли здогадатися, мова йшла про абсолютно новий роз'ємі USB Type-C.

Що це таке?

USB Type-C є еволюційної ступенем розвитку формату універсальної послідовної шини (USB), про яку ви напевно чули і яка є чи не найпоширенішою технологією в сфері мобільних і периферійних пристроїв.

Це саме еволюція, а не революція, хоча деякі окремі моменти можна назвати революційними. Так, USB Type-C дозволяє передавати не тільки файли, але і навіть відео!

Відразу ж хочеться розповісти про позначеннях USB Type-C і USB 3.1. Вони не означають одне і те ж, хоча йдуть рука об руку: USB Type-C - це специфікація USB, USB 3.1 - по суті, числове позначення, під яким мається на увазі швидкість передачі даних. Грубо кажучи, USB Type-C працює на технології USB 3.1. До слова, швидкість передачі даних дуже висока - понад 1200 Мбайт / с проти 500 Мбайт / с у USB 3.0!

Порівняйте USB Type-C і USB Type-A:

А тут показано порівняння USB Type-C і microUSB (один з найбільш популярних форматів, використовуваних в мобільній сфері):

У чому перевага USB Type-C?

Як було написано вище, в швидкості передачі даних. Але це не єдина перевага даної технології. Так, USB 3.1 має велику максимальну потужність, а це значить, що вже скоро можна буде підключати додаткові пристрої зразок колонок без додаткового джерела живлення. Тільки уявіть - взяли колонки на природу, підключили їх з допомогою USB Type-C і слухаєте музику!

Ще один величезний плюс - сила струму аж в 5А. Це дозволяє значно швидше заряджати смартфон, планшет або будь-яке інше пристрій. Головне, щоб цей пристрій підтримувало технологію швидкої зарядки.

Нарешті, тепер штекер можна вставляти будь-якою стороною - він є симетричним. Ще недавно таке задоволення було доступно тільки для iPhone і iPad, а тепер - і для всіх інших пристроїв, які використовують технологію USB Type-C.

Які пристрої використовують USB Type-C?

Багато. Це і ноутбуки, і планшети, і смартфони. Ймовірно, в майбутньому перехід на USB Type-C пристроїв на базі Android значно прискориться, оскільки компанія Google порадила виробникам використовувати саме даний інтерфейс в своїх майбутніх новинках.

Ноутбук від Google:

Останнім часом у продажу з'являється все більше телефонів і смартфонів, які замість традиційного Micro USB використовують новий роз'єм під назвою USB Type-C. даний тип роз'єму з'явився не так давно і поки далеко розуміють, що це і як працює.

Якщо у вас також є питання пов'язані з USB Type-C, то пропонуємо ознайомитися з цією статтею. Тут ви дізнаєтеся, що таке USB Type-C, чим він відрізняється від Micro USB і що краще вибрати. Якщо вас також інтерес

Що таке USB Type-C в телефонах і смартфонах

Логотип інтерфейсу USB.

Для того щоб розібратися з тим, що таке USB Type-C потрібно зробити невеликий екскурс в історію даного інтерфейсу. - це комп'ютерний інтерфейс, який з'явився в середині 1990-х років і з тих пір активно застосовується для підключення периферійних пристроїв до комп'ютера. З появою смартфонів даний інтерфейс почав застосовуватися і в них, трохи пізніше USB почали використовувати і в звичайних мобільних телефонах з кнопками.

Спочатку стандарт USB включав тільки два типи роз'ємів: Type-A і Type-B. Роз'єм Type-A використовувався для підключення до пристрою, на стороні якого використовувався концентратор або контролер USB інтерфейсу. Роз'єм Type-A навпаки, використовувався на стороні периферійного пристрою. Таким чином, звичайний USB кабель включав в себе два роз'єми Type-A, який підключався до комп'ютера або іншого пристрою, що управляє, і Type-B, який підключався до периферійного пристрою.

Крім цього, як Type-A, так і Type-B мають зменшені версії роз'ємів, які позначаються як Mini і Micro. В результаті виходить досить великий список різних роз'ємів: звичайний USB Type-A, Mini Type-A, Micro Type-A, звичайний Type-B, Mini Type-B і Micro USB Type-B, який зазвичай використовувався в телефонах і смартфонах і більше відомий під назвою Micro USB.

Порівняння різних роз'ємів.

З виходом третьої версії стандарту USB з'явилося ще кілька додаткових роз'ємів, які підтримували USB 3.0, це: USB 3.0 Type-B, USB 3.0 Type-B Mini і USB 3.0 Type-B Micro.

Весь цей зоопарк роз'ємів вже не відповідав сучасним реаліям, в яких популярність набирали прості в використанню роз'єми, такі як від Apple. Тому, разом зі стандартом USB 3.1 був представлений новий тип роз'єму під назвою USB Type-C (USB-C).

Поява USB Type-C вирішило відразу кілька проблем. По-перше, USB Type-C був спочатку компактним, тому немає необхідності у використанні Mini і Micro версій роз'єму. По-друге, USB Type-C можна підключати як до периферійних пристроїв, так і до комп'ютерів. Це дозволяє відмовитися від схеми, в якій Type-A підключався до комп'ютера, а Type-B до периферійного пристрою.

Крім цього, USB Type-C підтримує масу інших нововведень і корисних функцій:

• Швидкість передачі даних від 5 до 10 Гбіт / с, а з впровадженням USB 3.2 ця швидкість може вирости до 20 Гбіт / с.
• Зворотна сумісність з попередніми стандартами USB. Використовуючи спеціальний перехідник, пристрій з USB Type-C роз'ємом можна підключити до звичайного USB попередніх версій.
• Симетричний дизайн роз'єму, який дозволяє підключати кабель будь-якою стороною (також як в Lightning від Apple).
• Кабель USB Type-C може використовуватися для швидкої зарядки мобільних телефонів, смартфонів, а також компактних ноутбуків.
• Підтримка альтернативних режимів роботи, в яких кабель USB Type-C може використовуватися для передачі інформації по інших протоколах (DisplayPort, MHL, Thunderbolt, HDMI, VirtualLink).

Чим відрізняється USB Type-C від Micro USB

Кабелі USB Type-C (зверху) і Micro USB.

Користувачів, які вибирають мобільний телефон або смартфон, часто цікавить, чим відрізняється USB Type-C від Micro USB. Нижче ми зібрали основні відмінності і переваги цих роз'ємів.

• USB Type-C - це роз'єм «на майбутнє». Якщо ви вибираєте флагманський смартфон, яким плануєте користуватися кілька років, то варто звернути увагу на моделі з USB Type-C. Даний роз'єм активно набирає популярність і в майбутньому буде з'являтися все більше пристроїв з його підтримкою. Не варто побоюватися проблем з підключенням до комп'ютера. Якщо ваш комп'ютер не обладнано даними роз'ємом, то ви завжди можете підключити телефон використовуючи перехідник.
• USB Type-C - це зручно. Завдяки симетричному дизайну підключати USB Type-C набагато простіше ніж класичний Micro USB. Для того щоб поставити телефон з USB Type-C на зарядку потрібно просто увіткнути в нього кабель, при цьому не потрібно дивитися на роз'єм і вибирати яким боком його підключати. Крім цього, завдяки своїй симетричності, роз'єми USB Type-C стійкіші і рідко пошкоджуються.
• USB Type-C - це швидко. Як ми вже сказали, USB Type-C підтримує швидкість передачі даних від 5 до 10 Гбіт / с. Якщо телефон підтримує таку швидкість, то ви зможете копіювати дані набагато швидше ніж при використанні Micro USB, швидкість якого обмежена стандартом USB 2.0 (до 480 Мбіт / с).
• Micro USB (а точніше Micro USB Type-B) - це перевірений часом роз'єм, головною перевагою якого є його поширеність. Зарядку і кабель з таким роз'ємом можна знайти в будь-якому офісі або будинку. Тому з Micro USB ви завжди знайдете, де зарядити свій телефон або смартфон.

Що краще USB Type-C або Micro USB

Завершимо статтю відповіддю на питання, що краще, USB Type-C або Micro USB. Якщо коротко, то USB Type-C однозначно краще. Телефон з USB Type-C можна купити тільки заради симетричного роз'єму. Більшість користувачів заряджає телефон щодня, тому така дрібниця як симетричний роз'єм, який можна підключати будь-якою стороною, значно спрощує життя. З іншого боку, якщо ви часто заряджаєте свій смартфон поза домом, то звичний Micro USB може бути краще. Так у вас буде менше проблем з пошуком відповідного кабелю або перехідника.

Також потрібно відзначити швидкість передачі даних. Якщо телефон і комп'ютер підтримують USB 3.1, то за допомогою USB Type-C можна передавати дані зі швидкістю до 10 Гбіт / с, в той час як Micro USB може забезпечити максимум 0.5 Гбіт / с.

Невже настає час одного уніфікований роз'єму для зарядки будь-якого пристрою? Зовсім недавно за таке припущення могли підняти на сміх. Але навіть Apple потихеньку здається, і MacBook зі своїми USB Type-C - перший тому підтвердження.

До нірвани поки далеко, спочатку потрібно допив периферію. Про все по-порядку: перш ніж розповідати про проблеми нового порту, потрібно згадати, що це за «звір».

Одне кільце Один роз'єм, щоб управляти всіма

Ідея USB Type-C роз'єму - замінити собою всі інші, будь то зарядка, HDMI-порт або звичайне гніздо під флешку. Ніяких більше «у мене шнур з іншого боку» або «можу підключити тільки один монітор». Знайшов порт, вставив пристрій, все запрацювало. Ідилія.

Ну ну. На практиці така «свобода» породила велику плутанину. Мало зробити універсальний роз'єм - для нього потрібен не менше універсальний кабель.

Справа в тому, що USB Type-C порт має 24 контакту, через які проходять прірва сигналів різних протоколів. Ось що можна звести в цей універсальний роз'єм.

• USB 2.0

Перші пристрої, оснащені USB Type-C портом фактично працювали в режимі USB 2.0 і передавали дані зі швидкістю 480 Мбіт / с. Планшети і смартфони, які використовують цей протокол зустрічаються досі (привіт, Nokia N1).

• USB 3.1 gen 1 (3.0, SuperSpeed \u200b\u200bUSB)

Літає на швидкості до 5 Гбіт / с, сумісний з USB 1.x і USB 2.0. Швидше за все, синенький порт в твоєму комп'ютері працює саме з цим протоколом. MacBook - не виняток.

• USB 3.1 gen 2

Прокачаних версія USB 3.0, також назад сумісна. Швидкість передачі даних зросла до 10 Гбіт / с, а потужність до 100 Вт. Майже що Thunderbolt!

• Alternate Mode (AM)

В Type-C роз'єм можна звести інші не-USB протоколи. Наприклад, Thunderbolt, HDMI, MHL або DisplayPort. Але далеко не всі периферійні пристрої розуміють цей Alternate Mode.

• Power Delivery (PD)

Найсмачніше - зарядка через USB Type-C. Power Delivery підтримує 5 стандартних профілів по електроживлення - до 5V / 2А, до 12V / 1.5А, до 12V / 3А, до 12-20 / 3А і до 12-20V / 4.75-5А. Відповідність якого-небудь профілю визначається автоматично.

• Audio Accessory Mode

Так, аналоговий аудіосигнал теж можна пустити через USB Type-C порти.

Найскладніше - знайти відповідний провід

Ок, з портом все зрозуміло, залишилося купити кабель. Але новачки зазвичай стикаються з трьома проблемами:

1. Старий протокол в новому роз'ємі
«Новий» USB Type-C кабель за 150 рублів з Aliexpress? Обережно, всередині може ховатися древній USB 2.0. Справа навіть не в репутації китайських підприємців, багато відомих брендів готові продати Type-C кабель зі старим протоколом всередині за низькою ціною.

2. Ворох специфікацій
Так, все підписано в назві. Але як розібратися звичайній людині, якому плювати на всі ці нові специфікації? Який підбирає провід за формою роз'єму? Ніяк. Він тільки-тільки зрозумів різницю між USB 2.0 і 3.0 проводами.

Та й виведення зображення через USB Type-C - не найпростіша справа. Крім Display Port і HDMI є ще три покоління Thunderbolt, якими теж можна підключати монітори. Мало знайти відповідний кабель - пристрій повинен чітко розуміти, що до нього підключаються саме через Alternate Mode.

3. А заряджати-то буде?
Буде, якщо в назві є «charge» або «PD». Але і тут є підступ: кабель, який підтримує зарядку через USB Type-C повинен відповідати необхідному профілем і бути сертифікованим. Які ризики виникають? У кращому випадку повільної зарядкою, в гіршому - горінням пристрою.

Чому не можна вставляти перший-ліпший кабель

Тому що можна все зіпсувати. Ось три причини:

1. Низька швидкість передачі даних
Безумовно, для підключення до зовнішнього хард або смартфону - підійде практично будь-який провід з потрібними роз'ємами. Але варто переконатися, що він працює з потрібним протоколом (наприклад, з USB 3.0), інакше - просяде швидкість передачі даних.

2. Погана картинка або її відсутність
Якщо кабель буде з'єднувати MacBook і монітор, переконайся, що провід передає сигнал потрібної частоти. Не забудь, що Thunderbolt 3 не працює з попередніми поколіннями.

3. Струм потужністю в 100 Вт - не жарти
З PD-кабелями трохи складніше. Поріг потужності задрали - значить, потрібно бути обачнішими, адже в разі браку кабелю можливі сумні наслідки. Не так давно у чоловіка згорів ноутбук і ще пара пристроїв. Звичайно, це одиничний випадок, і навряд чи твій MacBook згорить. Але з часом може постраждати батарея або контролер харчування.
Так що, якщо провід потрібен для зарядки ноутбука - забудь про ноунейм за дві сотки.

А ось для смартфонів з USB 2.0 адаптерами не все так страшно. Можна купити будь-який USB Type-C - USB 2.0 кабель і тихенько заряджати свій телефон.

Що робити?

Безумовно, за USB Type-C майбутнє. Пристроїв з новими роз'ємами стає все більше і скоро пройде той час, коли ти брав перший-ліпший провід, не замислюючись.

на USB Type-C кабелі потрібно клеїти ярлики. Серйозно, як ще відрізнити дешманскій, для зовнішнього хард-року, від дорогого, яким можна зарядити будь-який пристрій?

Найоптимальніший варіант - користуватися оригінальними проводами. Ну а якщо вже купувати, то тільки круті USB 3.1 з підтримкою Power Delivery. Такі коштують від 1500 рублів і вище. З коннекторами з Alternate Mode ситуація простіша, але цінник приблизно той же.