Apakah definisi pin antara muka Jenis-C

Spesifikasi antara muka terkini yang diperkenalkan selepas Jenis-B. Berbeza daripada antara muka USB tradisional, Jenis-C menggunakan reka bentuk simetri, yang tidak perlu membezakan arah palam, mengelakkan operasi membosankan pengguna yang memasangkan arah yang betul dan salah. Selain itu, USB Type-C menyokong protokol USB PD (Power Delivery), yang meningkatkan kuasa pengecasan daripada maksimum tradisional 7.5W (5V1.5A) kepada maksimum 100W (20V5A). Spesifikasi USB PD3.1 terkini meningkatkan lagi kuasa pengecasan Jenis-C, dengan kuasa maksimum sehingga 240W (28V5A).

Untuk peranti USB Jenis-A atau Jenis-B tradisional, antara muka bekalan kuasa (Sumber) dan antara muka penerima kuasa (Sink) telah pun diseragamkan dalam definisi antara muka, jadi tidak perlu risau tentang sambungan terbalik atau salah. Untuk peranti dengan antara muka Jenis-C, kerana tiada perbezaan sedemikian, pengguna tidak dapat mengetahui jenis antara muka, jadi pengawal Jenis-C itu sendiri perlu melengkapkannya. Jadi bagaimanakah antara muka Jenis-C mengenali satu sama lain dan menyediakan logik bekalan kuasa yang betul?

Takrifan pin antara muka Jenis-C

Antara muka Jenis-C dibahagikan kepada kepala wanita (Receptacle) dan kepala lelaki (Plug). Pin Jenis-C lengkap ialah 24, dan takrifan setiap pin adalah seperti berikut:

1. VBUS: Sejumlah empat saluran, pin voltan BUS untuk bekalan kuasa antara peranti, tidak kira sama ada ia dimasukkan ke hadapan atau ke belakang, empat pin ini akan menyediakan bekalan kuasa

2. GND: Sebanyak empat saluran, litar bekalan kuasa antara peranti, tidak kira sama ada ia dimasukkan ke hadapan atau ke belakang, empat pin ini akan menyediakan litar bekalan kuasa

3. TX+/TX- dan RX+/RX-: Sejumlah empat pasangan, untuk isyarat kelajuan tinggi USB3.0

4. D+/D-: Sejumlah dua pasang, untuk isyarat USB2.0. Pada penyambung wanita, kedua-dua pasangan ini akan membuat litar pintas menjadi satu pasangan

5. CC/VCONN: Pin CC ialah pin konfigurasi yang digunakan untuk mengesan sambungan peranti dan arah palam ke hadapan dan belakang, dan juga merupakan talian untuk komunikasi PD USB; VCONN ialah pin yang simetri serong kepada pin CC. Apabila satu pin disahkan sebagai CC, satu lagi ditakrifkan sebagai VCONN, yang digunakan untuk menghidupkan kabel eMark

6. SBU1/SBU2: Pin berbilang ganda, seperti menyediakan SBTX dan SBRX tambahan untuk USB4

Penyambung wanita ialah 24 pin dengan simetri serong pada pin atas dan bawah untuk memenuhi keperluan pemalam hadapan dan belakang pengguna; penyambung lelaki ialah 22 pin. Memandangkan hanya terdapat sepasang D+/D- dalam spesifikasi USB2.0, hanya sepasang pin D+/D- dikekalkan dalam penyambung lelaki.

Sudah tentu, dalam reka bentuk produk sebenar, jurutera akan mengurangkan bilangan pin mengikut definisi produk dengan sewajarnya untuk menjimatkan kos. Contohnya, untuk produk yang hanya menyediakan pengecasan, seperti penyesuai kuasa, produk tersebut tidak memerlukan komunikasi data berkelajuan tinggi USB3.0, jadi hanya pin CC, VBUS, GND dan D+/D- dikekalkan.

Dari segi bekalan kuasa, peranti Jenis-C boleh dibahagikan kepada tiga kategori

1. Peranti Jenis-C yang hanya boleh digunakan sebagai bekalan kuasa (Sumber), seperti pengecas Jenis-C, dsb.

2. Peranti Jenis-C yang hanya boleh digunakan sebagai penerima kuasa (Sink), seperti telefon mudah alih Jenis-C, dsb.

3. Peranti Jenis-C (DRP, Dual RolePort) yang boleh digunakan sebagai bekalan kuasa (Sumber) dan penerima kuasa (Sink), seperti buku nota Jenis-C, bank kuasa dua hala, dsb.

Jelas sekali, apabila dua peranti Jenis-C disambungkan bersama melalui kabel C2C, kedua-dua pihak mesti mengetahui jenis peranti yang dimiliki oleh pihak yang satu lagi, jika tidak, ia akan membawa kepada pengecasan yang tidak memuaskan (seperti pengecasan terbalik), atau tiada pengecasan, malah menyebabkan masalah keselamatan.

Contohnya, apabila pengguna menggunakan pengecas (Sumber) untuk mengecas bank kuasa dua hala (DRP) Jenis-C, sebaik-baiknya, bank kuasa harus "berfungsi" sebagai Sinki. Walau bagaimanapun, disebabkan pengecaman jenis peranti yang salah, bank kuasa mungkin "berfungsi" sebagai Sumber dan menyebabkan "aliran balik semasa", merosakkan kedua-dua peranti.

Spesifikasi antara muka Jenis-C membezakan antara Sumber, Sink dan DRP melalui satu siri mekanisme "tarik naik" dan "tarik turun" pada pin CC. Untuk peranti Sumber, pin CC perlu dikonfigurasikan dengan perintang tarik naik Rp; untuk peranti Sink, pin CC diperlukan untuk dikonfigurasikan dengan Rd perintang tarik-turun; dan untuk peranti DRP, tarik-turun dan tarik-turun ditukar secara bergilir-gilir dengan menukar suis.

Sumber menentukan sama ada peranti disambungkan dengan mengesan pin CC pada hujung Rp, dan Sink menentukan arah sisipan ke hadapan dan belakang dengan mengesan pin CC di hujung Rd.

Perintang tarik turun Rd=5.1k, dan perintang tarik naik Rp ditetapkan mengikut kapasiti bekalan kuasa dan voltan tarik naiknya. Kapasiti bekalan kuasa USB Type-C adalah seperti berikut:

1. Kapasiti bekalan kuasa USB lalai (Kuasa USB Lalai). Antara muka USB2.0 ialah 500mA; Antara muka USB3.2 ialah 900mA dan 1500mA

2. Protokol BC1.2 (BatteryCharge 1.2). Menyokong kuasa maksimum 7.5W, iaitu 5V1.5A

3. Arus USB Jenis-C 1.5A, menyokong kuasa maksimum 7.5W, iaitu 5V1.5A

4. USB Type-C Current 3A, menyokong kuasa maksimum 15W, iaitu 5V3A

5. Protokol USB PD (USB Power Delivery), menyokong kuasa maksimum 100W, iaitu 20V5A

Keutamaan lima keupayaan bekalan kuasa ini meningkat mengikut turutan, dan kuasa bekalan kuasa juga meningkat secara beransur-ansur. Keupayaan bekalan kuasa dengan keutamaan yang tinggi akan mengatasi keupayaan bekalan kuasa dengan keutamaan yang rendah. Antaranya, Default USB Power, USB Type-C Current 1.5A dan USB Type-C Current 3A boleh ditetapkan dengan mengkonfigurasi nilai Rp.

Apabila kedua-dua peranti disambungkan, Sinki memperoleh keupayaan bekalan kuasa Punca dengan mengesan nilai pembahagi voltan vRd Rp dan Rd. Berikut ialah hubungan yang sepadan antara nilai Rp, julat voltan vRd dan keupayaan bekalan kuasa Sumber.

Pada masa yang sama, CC peranti yang lain telah dibiarkan terapung atau ditarik ke bawah oleh Ra=1k. Jika Ra ditarik ke bawah, ini bermakna kabel USB-C mempunyai cip eMarker terbina dalam dan Sumber perlu menukar pin kepada VCONN untuk menghidupkan kabel.

Setakat ini, kami telah menjelaskan bahawa peranti menggunakan "pull-up" atau "pull-down", atau bertukar secara bergilir-gilir antara kedua-duanya, untuk menentukan Sumber, Sink dan DRP, dan menetapkan dan menentukan kapasiti bekalan kuasa Sumber dengan nilai rintangan Rp dan nilai voltan vRd. Namun, bagaimanakah proses ini dilaksanakan? Bagaimanakah Jenis-C mengelakkan pengecasan terbalik atau pengecasan yang salah?