Тестирование трёх USB type-C кабелей. USB Type-C – что это такое и для чего он нужен
Прежде чем рассказывать о достоинствах USB Type-C, нужно понять разницу между версиями USB Type-A и Type-B. Как правило, версии (А, В, С) различаются по скорости и функциональности кабеля USB, а тип порта USB Type (1.1, 2.0, 3.0) имеет отношение к форме и межкомпонентным соединениям портов и разъёмов.
USB Type-A
Самый распространённый и узнаваемый тип портов из всех существующих. Большинство устройств (мышки, клавиатуры, флэшки, камеры) оснащены именно USB Type-A, который создали ещё в 90-х годах. Главное преимущество этого порта в надёжности. Он может выдержать большое количество подключений и не сломаться при этом. В нём предусмотрена защита от неправильного подключения, поэтому его не получится воткнуть обратной стороной. Впрочем, для портативных устройств крупный USB Type-A не подходит, в результате были созданы модификации меньших размеров.П
Различные версии USB, в том числе USB 1.1, USB 2.0, USB 3.0 имеют один и тот же USB Type-A дизайн. Это означает, что устройство USB 3.0 можно подключить в порт USB 2.0 и наоборот.
Также отметим, что существуют более мелкие штекеры и разъёмы Type-А, в том числе Mini Type-A и Micro Type-A. Но устройств, которые поддерживают такой стандарт, очень мало.
USB Type-B
Как правило, разъём типа B - это другой конец стандартного кабеля USB, который подключается к гаджету (например, принтеру, смартфону или внешнему жёсткому диску).
Так как устройства отличаются по форме и размеру, разъём типа B и его соответствующий порт также бывают различных конструкций. До сих пор существовало пять популярных конструкций USB Type-B.
Оригинальный стандарт (Type-В): Эту конструкцию впервые использовали в модели USB 1.1, а после - в USB 2.0. В основном применяется для подключения к компьютеру больших периферийных устройств, таких как принтеры или сканеры.
Mini-USB (или Mini-B USB): Использовался в цифровых камерах, смартфонах и старых портативных накопителях. Сейчас эта конструкция считается устаревающей.
Micro-USB (или Micro-B USB): Чуть меньший, чем Mini-USB, порт в настоящее время считается наиболее популярной конструкцией USB-портов для смартфонов и планшетов.
Type-B USB 3.0: Предназначен для устройств, требующих высокой производительности - NAS, стационарных жёстких дисках. Разъём сильно модифицирован и подключить его к USB 2.0 не выйдет. В продаже такие шнуры тоже встретишь не часто.
Micro-USB 3.0 (или Micro-B USB 3.0): В основном используется для портативных накопителей. Отличается от других портов синим цветом одного из разъёмов.
Проприетарный USB-порт
Не все устройства используют упомянутые выше стандартные кабели USB. Более того, некоторые из них используют фирменную конструкцию, защищённую патентами. Наиболее известным примером использования таких кабелей стали iPhone и iPad.
USB Type-C
Физически, в Type-C порт и разъём примерно такого же размера, что и в указанном выше Micro-B USB. Но размеры разъёма Type-C меньше, чем у предыдущей версии: 8,4 мм на 2,6 мм. Это значит, что он достаточно мал, чтобы работать даже для самых маленьких гаджетах.
В отличие от предыдущих версий USB, новый разъём очень легко подключать - он симметричен. Теперь не нужно думать, какой стороной его вставлять, а также разбираться, где тут верх, а где низ.
Начиная с 2015 года, Type-C USB поддерживает USB 3.1 с максимальной скоростью 10 Гбит и более высокое напряжение - 20В (100W) и 5А. Учитывая, что 15-дюймовые ноутбуки работают на мощности до 60W, это означает, что в будущем мы сможем заряжать ноутбуки так же, как планшеты и смартфоны - с помощью маленького USB-порта. На самом деле, 12-дюймовый Macbook стал первым ноутбуком, который получил только один разъём - USB Type-C. С его помощью пользователь сможет не только подключать периферийные устройсва, но и заряжать сам ноутбук.
Преимуществ у порта USB Type-C достаточно: через единственный разъём можно подключать монитор или телевизор, передавать информацию, взаимодействовать с периферийными устройствами и заряжать аккумулятор. Само гнездо USB Type-C при этом можно разместить на боковой панели достаточно тонкого корпуса смартфона.
USB Type-C способен заменить собой целый «зоопарк» разъёмов. Этот интерфейс можно использовать для подключения внешних накопителей, принтеров, мониторов.
Должно пройти ещё несколько лет, но Type-C определённо станет таким же популярным, как текущий Type-A. Причём, он упростит взаимодействие с устройствами в разы. Только один крошечный кабель будет работать на любом устройстве, заряжая его и передавая данные.
Индустрия стоит на пороге очередных изменений. В ближайшие годы готовьтесь выбросить все свои кабели USB и HDMI. Им на смену придет интерфейс USB Type-C. Новый формат выглядит просто блестяще на бумаге, но в реальной жизни пока что к нему много вопросов. Главный из них - когда же на него переходить? Сейчас во всем разберемся.
Почему за USB Type-C будущее?
Ситуация очевидна. Дело в универсальности формата, а это всегда плюс. Что сейчас может обычный USB? Только передавать данные. Для подключения монитора и зарядки ноутбука требуются отдельные интерфейсы (HDMI, VGA, DVI), что неудобно.
Type-C позволяет делать все и сразу. Кроме передачи файлов на скорости до 10 ГБ/с, интерфейс может транслировать изображение в качестве 5К (5120х2880 пикселей), питать устройства с потреблением до 100 Вт и напряжением до 20 В. И все это - одновременно. К тому же разъем сам по себе маленький (8,4 х 2,6 мм) и двусторонний. Уйдут в прошлое попытки вслепую подключить флешку или поставить смартфон на зарядку в темноте, когда microUSB никак не хочет влезать в разъем.
С чего все началось?
Тренд задала Apple — компания, которую многие сейчас ругают за неспособность удивлять, или делать это очень странным способом: внедряя инновации, которые оборачиваются головной болью для покупателей.
В 2015 году купертинцы представили новый Macbook. Модель явно планировалась на замену Macbook Air, которые уже порядком приелись и устарели. Особенно плохо смотрятся их TFT-матрицы экранов, в то время как остальные продукты щеголяют Retina-дисплеями. Так вот, в свежем Macbook, кроме 3,5-мм разъема под наушники, был только один выход - USB Type-C. Осенью 2016 года Apple показала новые поколения Macbook Pro, у которых уже четыре аналогичных порта и нет других интерфейсов (лишь mini-jack сохранили).
.jpg)
Другие производители тоже подтягиваются: ноутбуки с USB Type-C выпускают HP, ASUS, Dell, MSI. Но эти компании пошли более безопасным методом. Наравне с USB Type-C в их устройствах есть и привычные USB 3.0, HDMI, слот под SD-карты. Apple же режет, не дожидаясь перитонита.
Стоп, но Apple же пару лет назад представила Lightning…
Да, но этот интерфейс используется только в iPhone и iPad. И мы почти уверены, что компания полностью перейдет к USB Type-C в смартфонах с планшетами через пару лет.
Устройства других производителей (Google Nexus 5X и Pixel, ASUS Zenfone 3) уже получили новый стандарт. Так что у нас есть шанс дожить до того светлого дня, когда любой мобильник, ноутбук или другой гаджет можно будет зарядить через один кабель.
Но Apple не может так быстро похоронить Lightning. Когда с релизом iPhone 5 компания заявила, что громоздкий 30-пиновый разъем ушел в прошлое, форумы разрывались от негодования пользователей: что делать с купленными док-станциями и акустическими системами? Постепенно все смирились и перешли на компактный интерфейс. Но если спустя пять лет людям опять заявят о смене формата, мало Apple не покажется, а . К тому же Lightning - их собственный стандарт, и отказываться от родного особенно трудно. Вероятно, его унифицируют с USB Type-C, как это произошло с Thunderbolt 3.
.jpg)
А в чем конкретно проблема с USB Type-C?
Проблема не столько в разъеме, сколько в периферии. Существует всего несколько мониторов с этим интерфейсом, и дешевыми их не назовешь. То же самое с флешками, винчестерами, аккумуляторами - они есть, но выбор сильно ограничен.
Вряд ли многие люди могут за один раз капитально обновить свою технику - это потянет на весьма приличную цифру. Значит, требуются Type-C переходник. И как раз в этом заключается главная проблема.
Во-первых, нужно Type-C адаптеры купить, а оригинальные переходники, особенно от Apple, стоят неприлично много. Доставайте калькулятор: USB-C/Lightning (для подключения к iPhone/iPad) - 1590 рублей; USB-C/HDMI, USB-C, USB 3.0 - 4090 рублей; переходник с USB Type-C на обычный USB - 799 рублей. Вставить в ноутбук флешку с фотоаппарата тоже не сможете - опять доставайте деньги на переходник (Sandisk USB Type-С адаптер стоит, например, около 1800 рублей). Минимально необходимый набор дополнительных приспособлений обойдется в 6-7 тысяч рублей. Правда, можно отыскать настоящий комбайн, в котором сразу будет и USB 3.0, и LAN-выход, и HDMI, и слот для карты памяти.
.jpg)
Так что пока USB Type-C не облегчает жизнь, а только добавляет проблем. Например, фотографы не могут быстро сбросить снимки с камеры на ноутбук. Если на работе попросили записать что-нибудь на флешку, то либо постоянно носите с собой переходник, либо покупайте накопитель с двумя интерфейсами (такие, к счастью, есть), либо извиняющимся тоном говорите «Я тут это, на пике прогресса: только USB-C».
Но USB Type-C неизбежно станет массовым. Упорно сидеть на USB 3.0 не получится: еще пару лет производители точно будут выпускать решения с привычными разъемами, но постепенно людей вынудят переходить к новому стандарту. К счастью, потом сделать это будет дешевле, чем сейчас.
Так переходить на USB Type-C или как?
Переход на USB Type-C зависит от вашей специфики работы с устройствами. Например, если ноутбук используется как максимально мобильный гаджет, данные между устройствами перебрасываются по Wi-Fi, а единственный провод, который подключаете к нему - зарядный, то проблем с новым интерфейсом у вас не возникнет.
В крайнем случае потребуется купить один адаптер, в котором есть разъем под привычный USB и HDMI. Смартфон от Apple, например, можно подсоединить через USB к этому адаптеру, а не покупать переходник Lighting/USB-C.
Но если вам потребуется одновременно использовать много портов: HDMI, слот для SD-карты, 2-3 USB, придется изгаляться. Но вряд ли большое количество пользователей столько всего подключает к своему ноутбуку за один раз. К тому же в Macbook Pro, например, сразу четыре разъема. Присоединив ноутбук к телевизору, поставив его на зарядку и подключив флешку к тройному адаптеру (за 4090 рублей), вы оставите в своем распоряжении еще три свободных порта.
.jpg)
А есть дешевые адаптеры для USB Type-C?
Умельцы из Китая не покладая рук изобретают все более дешевые и универсальные переходники. Но надо быть осторожным при их покупке. Бюджетные варианты могут спалить устройство при подключении, подав слишком большую силу тока. Адаптеры от известных производителей оснащены надежной защитой, которая не допустит уничтожения смартфона или ноутбука.
Подозрительно дешевые варианты лучше обходить стороной. Moshi, HyperDrive, Choetech, SanDisk - можно обратить внимание на продукцию этих компаний. Но стопроцентное качество и надежность обеспечат только фирменные адаптеры производителей, а не сторонних брендов. К слову, интересную штуку выпускает Griffin - зарядный провод на магните, как в теперь уже старых Macbook. Если заденете его, ноутбук не грохнется на пол - кабель просто отсоединится, а в ноутбуке останется маленький хвост с USB Type-C.
Делаем выводы:
Будущее за USB Type-C - это безусловно. Хочется верить, что массовое распространение интерфейс получит уже скоро. Но если требуется частое подключение разных устройств (флешки, пауэр-банки, мониторы, сетевые кабели), то не спешите. Сперва найдите полностью устраивающие вас адаптеры и прикиньте их стоимость, а также сколько переходников вам придется носить с собой постоянно.
USB Type-C не совсем новая концепция для поклонников Android, но есть некоторые, которые все еще в неведении относительно этой технологии. В этой статье мы выясним, что такое USB Type-C, и получим некоторые рекомендации по его использованию.
USB (универсальная последовательная шина) — это стандарт кабеля, который позволяет передавать данные и питание между электронными устройствами. Он впервые появился в 1998 году и с тех пор прошел несколько итераций, последним из которых был USB Type-C.
Каждая версия USB имеет скорость передачи данных и ограничения количества электрического тока через нее. Предыдущие разъемы USB Type-A и Type-B имеют только четыре контакта, но USB Type-C имеет 24, большую большую и более высокую скорость передачи данных.
Например, Micro-USB 2.0, который в настоящее время находится на Android Android смартфонов, поддерживает 5 В (вольт) / 2А (ампера) мощности и скорости передачи данных 480 Мбит / с. USB 3.1 Тип-C, с другой стороны, 20 В / 5 А мощность со скоростью передачи до 10 Гбит / с.
В чем преимущества USB Type-C
Type-C имеет несколько других полезных функций. Разъем USB Type-C является обратимым, что означает, что он будет работать независимо от ориентации, в которой он подключаете, и имеет идентичный штырь с обоих концов.
Более того, следующее поколение HDMI совместимо с USB Тип-C, то есть нет необходимости в отдельном ключе для отправки аудио / визуальных данных высокой четкости. В будущем, ноутбуки, без сомнения, полностью вернут USB Type-C.
Каковы недостатки USB Type-C
Не все производители адаптируются к новому стандарту USB. Некоторые кабели USB Type-C — соответствует стандарту USB 2.0, что является опасной практикой и может повредить ваш смартфон.
Если вам нужно купить кабель Тип-C для вашего телефона, вы можете приобрести его у своего производителя устройств в настоящее время.
Еще одна большая проблема, — это количество устройств, которые ее используют. Nektus 5X, удачи в поиске кабеля. Другим недостатком является то, что качественные кабели и зарядные устройства USB Type-C стоят дорого.
Опасайтесь дешевых кабелей USB Type-C, они могут нанести вред вашему телефону.
Даже если у смартфона есть USB Type-C, он может не поддерживать стандарт USB 3.1, поме, что вы узнали, есть ли он перед покупкой. Всегда использовать кабель, поставляемый с устройством USB Type-C
Новые стандарты постоянно заменяют старые. И вот настало время для действительно значительного перехода, ведь началось внедрение нового формата самого распространенного порта - USB. Давайте же выясним, что же принесет нам новоявленный Type-C.
На деле сам формат был утвержден уже довольно давно. В свое время мы даже на нашем сайте. Но путь стандарта в окончательные пользовательские устройства довольно непрост. Такие вещи как порты должны закладываться в производство на довольно раннем уровне, так что логично, что только сейчас начали появляться первые реальные гаджеты с обсуждаемым портом.
Первым более-менее крупным коммерческим устройством с USB Type-C на борту был планшет . Хоть он и был анонсирован еще в ноябре прошлого года, но в продажу в Китае поступил только . А буквально на днях сразу два крупнейших IT-гиганта анонсировали свои новые ноутбуки, которые также оборудованы новым стандартом USB. Это новый от Apple и новый от Google. И если в хромбуке новых портов два, которые сопровождаются двумя “старыми” USB, то в Макбуке он вовсе единственный, если не считать комбинированный 3,5 мм jack.
Выпуск устройств с новым стандартом портов такими крупными компаниями означает, что рынок периферии, ради которой и задумываются какие-либо порты, получит сильный толчок. Даже несмотря на то, что оба вышеупомянутых ноутбука будут весьма нишевыми устройствами.
Так что же можно будет делать с помощью нового стандарта USB? Для начала, давайте проясним матчасть. Новый разъем называется Type-C. Он маленький, тонкий и симметричный. Эдакая золотая середина между microUSB (он же Micro-B USB) и Lightning. Физические габариты его составят 8,4 мм на 2,6 мм.
Но при этом есть еще и новый стандарт USB 3.1 (это не то же самое, что разъем), который новым разъемом Type-C и поддерживается. В спецификациях был сделан большой шаг вперед. Если сравнивать с USB 3.0, то скорость передачи данных выросла в два раза, с 5 ГБит/с до 10 ГБит/с. Вместе с этим увеличилась и возможность передавать мощность. С помощью стандарта 3.1 можно передавать ток силой в 5 А при напряжении в 20 В. С помощью нехитрых вычислений это трансформируется в 100 Вт мощности. Для сравнения, USB 3.0 умел передавать 1,8 А при 5 В (9 Вт). Кроме этого USB 3.1 может передавать ток не только от хоста в получателю, но делать это в обе стороны, если это необходимо.
Теперь вернемся к вопросу, что же нам может дать новый стандарт USB. Как можно увидеть из спецификаций, теперь он действительно готов принять на себя абсолютно все функции, которые только можно принять. Когда человечество придумывало разъемы и штекеры, примерно в тот же момент должна была родиться мечта о том, чтобы в мире был всего один разъем и один штекер, для абсолютно любых целей. И сейчас эта мечта начинает обретать форму.
С помощью стандарта USB 3.1 можно передавать данные, подключать внешние дисплеи, подключать аудио-устройства, передавать заряд - т.е. новый стандарт имеет потенциал действительно заменить все существующие ныне порты.
Пусть новый 12″ MacBook и далает это несколько агрессивно, но он наглядно показывает, что одного порта вполне достаточно. Вернее, все наверняка в итоге поймут, что одного порта, наверное, мало (надо же как-то выгодно отличать второе поколение MacBook от первого, в конце концов), но вот одного вида портов - вполне. Особенно радует то, что теперь и зарядка будет универсальной. А это значит, что все ноутбуки можно будет зарядить ровно тем же кабелем, что и смартфон. Никаких больше проприетарных штекерочков, которые будут стоить как полноутбука, если их потерять. К тому же зарядные блоки станут меньше, аккуратнее и, опять же, будут подходить к любому устройству.
Большая проблема нового стандарта - отсутствие прямой обратной совместимости со старыми устройствами. Но все не так плохо, как многие думают. Возможен вариант кабелей с Type-C на одном конце и “старым” USB Type-A на другом. Естественно, при этом будут недоступны все плюшки 3.1, а будет лимитировано меньшим стандартом в цепи, но работать все будет и это положительный момент. Уже сейчас есть переходники. Тот, что от Apple, например, стоит $79, но это вовсе не значит, что все будет так плохо и китайцы оперативно не подтянутся.
Вряд ли все производители сейчас возьмут и поголовно решат отказаться от старых портов, но чем быстрее мы перейдем на новые, тем лучше. Спросите пользователей продукции Apple, жалеют ли они о переходе на Lightning? Уверен, что нет, хотя для многих он и был болезненным. Кстати, очень интересно, какой порт будет в новых iPad и iPhone, Lightning или все же USB-C?
В итоге мы имеем стандарт, который имеет все шансы напрочь убить всех конкурентов. Вполне возможно, что уже в самом ближайшем будущем нам будет достаточно одного тоненького кабеля, чтобы делать абсолютно все с абсолютно любым устройством. И это замечательно.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter .
Редко бывает, что одна лишняя буква в названии стандарта грозит совершить революцию в мире интерфейсов передачи данных и гаджетов, но появление последней разновидности USB 3.1 Type-C похоже как раз тот случай. Что же нам обещает принести очередное обновление старого доброго USB интерфейса?
- Скорость передачи данных до 10 GBps
- Возможность запитывания от порта устройств с потребляемой мощностью вплоть до 100Вт
- Размеры коннектора сравнимые с micro-USB
- Симметричность разъёма - у него не существует верха и низа, а значит нет ключа, который часто приводит к повреждениям как самих разъёмов, так и подключаемых через них гаджетов
- С помощью данного интерфейса можно запитывать устройства с напряжением вплоть до 20 вольт
- Больше не существует разных типов коннекторов - А и В. На обоих концах кабеля стоят совершенно одинаковые разъёмы. Как данные так и питающее напряжение могут передаваться через один и тот же разъём в обоих направлениях. В зависимости от ситуации каждый разъём может выступать в роли ведущего или ведомого
- Нам обещают, что конструкция разъёма способна выдерживать до 10 000 подключений
- Возможно использование этого интерфейса для непосредственного подключения вместо некоторых других широко распространённых интерфейсов для быстрого обмена данными.
- Стандарт совместим сверху вниз как c обычным USB 3 интерфейсом, так и с его младшими братьями. Конечно не на прямую, но с помощью переходника через него возможно подключение скажем USB 2.0 диска
Не буду касаться истории развития USB интерфейса, эта тема не плохо развита в данном комиксе в смысле истории в картинках
Электроника - наука о контактах
Для начала сравнительные фото сегодняшнего героя в компании заслуженных предков.
Коннектор USB Type-C немного крупнее привычного USB 2.0 Micro-B, однако заметно компактнее сдвоенного USB 3.0 Micro-B, не говоря уже о классическом USB Type-A.
Габариты разъема (8,34×2,56 мм) позволяют без особых сложностей использовать его для устройств любого класса, включая смартфоны и планшеты.
Сигнальные и силовые выводы размещены на пластиковой вставке пожалуй это самое слабое его место в центральной части разъёма. Контактная группа USB Type-C содержит 24 вывода. Напомню, что у USB 1.0/2.0 имелось всего 4 контакта, а разъемам USB 3.0 потребовалось уже 9 выводов.
Если внимательно присмотреться к рисунку слева, то видно, что контакты имеют разную длину. Это обеспечивает их замыкание в определённой последовательности. На рисунке в центре мы видим наличие защёлок, которые должны удерживать воткнутый кабель и обеспечивать тактильный щелчок в процессе соединения-рассоединения. На правом графике изображена зависимость усилия в процессе вставки-вынимания разъёма.
Пики, которые мы видим на нём - это моменты срабатывания защёлки.
Можно констатировать, что разработчики стандарта сделали если не всё, то почти всё, чтобы разъём стал максимально удобным и надёжным: он вставляется любым концом и любой стороной с ощутимым щелчком. По их мнению, он способен пережить эту процедуру более 10 тысяч раз.
Многоликий симметричный янус
Крайне приятной и полезной особенностью USB-C стал симметричный дизайн разъёма, позволяющий подключать его к порту любой стороной. Достигается это благодаря симметричному расположению его выводов.
По краям расположены выводы земли. Плюсовые контакты питания также расположены симметрично. В центре находятся контакты, отвечающие за совместимость с интерфейсом USB2 и младше. Им повезло больше всего - они дублируются и поэтому поворот на 180 градусов при соединении не страшен. Синим цветом помечены выводы, отвечающие за высокоскоростной обмен данными. Как мы видим тут всё хитрее. Если мы повернём разъём, то к примеру, выход TX1 поменяется местами с TX2, но одновременно и место входа RX1 займёт RX2.
Выводы Secondary Bus и USB Power Delivery Communication служебные и предназначены для общения между собой двух соединяемых устройств. Ведь им необходимо очень о многом друг другу рассказать, прежде чем начать обмен, но об этом позже.
А пока ещё об одной особенности. Порт USB Type-C изначально разрабатывался в качестве универсального решения. Помимо непосредственной передачи данных по USB, он может также использоваться в альтернативном режиме (Alternate Mode) для реализации сторонних интерфейсов. Такую гибкость USB Type-C использовала ассоциация VESA, внедрив возможность передачи видеопотока посредством DisplayPort Alt Mode.
USB Type-C располагает четырьмя высокоскоростными линиями (парами) Super Speed USB. Если две из них выделяются на нужды DisplayPort, этого достаточно для получения картинки с разрешением 3840×2160. При этом не страдает скорость передачи данных по USB. На пике это все те же 10 Гб/с (для USB 3.1 Gen2). Также передача видеопотока никак не влияет на энергетические способности порта. На нужды DisplayPort может быть выделено даже 4 скоростные линии. В этом случае будут доступны разрешения вплоть до 5120×2880. В таком режиме остаются не задействованы линии USB 2.0, потому USB Type-C все еще сможет параллельно передавать данные, хотя уже с ограниченной скоростью.
В альтернативном режиме для передачи аудиопотока используются контакты SBU1/SBU2, которые преобразуются в каналы AUX+/AUX-. Для протокола USB они не задействуются, потому здесь тоже никаких дополнительных функциональных потерь.
При использовании интерфейса DisplayPort, коннектор USB Type-C по-прежнему можно подключать любой стороной. Необходимое сигнальное согласование предусмотрено изначально.
Подключение устройств с помощью HDMI, DVI и даже D-Sub (VGA) также возможно, но для этого понадобятся отдельные переходники, однако это должны быть активные адаптеры, так как для DisplayPort Alt Mode, не поддерживается режим Dual-Mode Display Port (DP++).
Альтернативный режим USB Type-C может быть использован отнюдь не только для протокола DisplayPort. Возможно, вскоре мы узнаем о том, что данный порт научился, например, передавать данные с помощью PCI Express или Ethernet.
И этому дала, и тому дала. В общем… о питании.
Еще одна важная особенность, которую привносит USB Type-C – возможность передачи по нему энергии мощностью до 100 Вт. Этого хватит не только для питания/зарядки мобильных устройств, но и для работы ноутбуков, мониторов, а если пофантазировать, то и небольшого лабораторного источника питания.
При появлении шины USB, передача энергии была важной, но всё же второстепенной её функцией. Порт USB 1.0 обеспечивал всего 0,75 Вт (0,15 А, 5 В). Достаточно для работы мыши и клавиатуры, но не более того. Для USB 2.0 номинальная сила тока была увеличена до 0,5 А, что позволило получать от неё уже 2,5 Ватта для питания, например, внешних жестких дисков формата 2,5”. Для USB 3.0 номинально предусмотрена сила тока в 0,9 А, что при неизменном напряжении питания в 5В гарантирует мощность в 4,5 Вт. Специальные усиленные разъемы на материнских платах или ноутбуках способны были выдавать до 1,5 А для ускорения зарядки подключенных мобильных устройств, но и это “всего лишь” 7,5 Вт. На фоне этих цифр возможность передачи 100 Вт выглядит чем-то фантастическим.
Для того чтобы наполнить такой энергией порт USB Type-C служит поддержка спецификации USB Power Delivery 2.0 (USB PD). Если таковой нет, порт USB Type-C штатно сможет выдать на гора 7,5 Вт (1,5 А, 5 В) или 15 Вт (3А, 5 В) в зависимости от конфигурации. Для подробного описания этой спецификации в данной статье недостаточно места, да и всё равно я не сделаю это лучше, чем уважаемый в своей замечательной статье .
Однако, совсем обойти эту архиважную тему не получится.
Для того, чтобы обеспечить мощность в 100 ватт при напряжении пять вольт потребуется ток в 20 ампер! Такое при габаритах кабеля USB Type-C возможно пожалуй только если изготовить его из сверхпроводника! Боюсь, что сегодня это будет обходиться пользователям дороговато, поэтому разработчики стандарта пошли по другому пути. Они увеличили напряжение питания до 20 Вольт. “Позвольте, но ведь оно выжжет напрочь мой любимый планшет” - воскликните вы, и будете совершенно правы. Для того, чтобы не пасть жертвой разъярённых пользователей, инженеры задумали хитрый трюк - они ввели систему силовых профилей. Перед соединением любое устройство находится в стандартном режиме. Напряжение в нём ограничено пятью вольтами, а ток двумя амперами. Для соединения с устройствами старого типа этим режимом всё и закончится, а вот для более продвинутых случаев, после обмена данными, устройства переходят в другой согласованный режим работы с расширенными возможностями. Чтобы познакомиться с основными существующими режимами глянем на таблицу.
Профиль 1 гарантирует возможность передачи 10 Вт энергии, второй уже – 18 Вт, третий – 36 Вт, четвёртый целых – 60 Вт, ну а пятый нашу заветную сотню! Порт, соответствующий профилю более высокого уровня, поддерживает все состояния предыдущих по нисходящей. В качестве опорных напряжений выбраны 5В, 12В и 20В. Использование 5В необходимо для совместимости с огромным парком имеющейся USB-периферии. 12В – стандартное напряжение питания различных компонентов систем. 20В предложено с учетом того, что для зарядки аккумуляторов большинства ноутбуков используются внешние БП на 19–20В.
Пара слов о кабелях!
Поддержка описываемого в статье формата в полном объёме потребует огромной работы не только программистов, но и производителей электроники. Потребуется разработать и развернуть производство очень большого количества компонентов. Самое очевидное это разъёмы. Для того, чтобы выдерживать высокие токи питающего напряжения, не оказывать помех передаче сигналов очень высокой частоты, да ещё при этом не выходить из строя после второго коннекта и не вываливаться в самый неподходящий момент, качество их изготовления должно быть радикально выше по сравнению с форматом USB 2.Для совмещения передачи энергии большой мощности и сигналом с гигабитным трафиком, производителям кабелей придётся серьёзно напрячься.
Полюбуйтесь, как выглядит подходящий для нашей задачи кабель в разрезе.
Кстати, об ограничениях на длину кабелей при использовании интерфейса USB 3.1. Для передачи данных без существенных потерь на скоростях до 10 Гб/c (Gen 2) длина кабеля c разъемами USB Type-C не должна превышать 1 метр, для соединения на скорости до 5 Гб/c (Gen 1) – 2 метра.
Схемотехники производителей материнских плат, докстанций и ноутбуков долго будут ломать голову, как сгенерировать мощность порядка сотни ватт, а трассировщики, как подвести её к разъёму USB Type-C.
Производители чипов на низком старте.
Симметричное подсоединение и работа сигнальных линий в разных режимах потребует применения микросхем высокоскоростных коммутаторов сигналов. Сегодня уже появились первые ласточки. Вот, например, коммутатор от фирмы Texas Instruments, который поддерживает работу в устройствах как в режиме хоста так и ведомого устройства. Он способен коммутировать линии дифференциальных пар с частотой сигнала вплоть до 5ГГц.
При этом размеры чипа HDC3SS460 3.5 на 5.5 мм и в режиме покоя он потребляет ток порядка 1 микроампера. В активном же режиме - меньше миллиампера. Существуют и более продвинутые решения, например чипы производства NXP поддерживают частоту обмена до 10 ГГц.
Стали появляться и менеджеры питания, совмещённые с цепями защиты сигнальных линий от статики, например вот такое изделие от NXP
Оно предназначено для корректной обработки момента подключения разъёма, а так же размыкания цепи питания в случае неполадок. Данный чип уже поддерживает напряжение на VBUS до 30 вольт, а вот с максимальным коммутируемым током всё много хуже - он не должен превышать 1 ампера, что и понятно, учитывая габариты - 1.4 на 1.7 мм!
Безусловным лидером в этой области выступила Cypress, которая выпустила специализированный микроконтроллер с ядром ARM Cortex M0 поддерживающий все пять возможных для стандарта профилей питания.
Типичная схема включения для использования в ноутбуке даёт о нём некоторое представление, а подробнее с ним можно будет ознакомиться скачав даташит.
В отличие от чипа NXP он ориентирован на управление внешними силовыми ключами и поэтому может обеспечить коммутацию требуемых токов и напряжений, не смотря на свои малые размеры.
Внимание, Важная особенность для тех кто уже торопится заказать первые образцы - микроконтроллер не имеет USB интерфейса и не является полным и законченным решением. Он может служить только в качестве менеджера питания. В данный момент открыт предзаказ на поставку образцов и демонстрационных плат. Судьба этого микроконтроллера видимо будет во многом зависеть от того, снабдит ли фирма - производитель разработчиков референсными библиотеками для его использования в разных режимах.
Тот факт, что уже для него уже создано несколько демокитов сильно повышает вероятность последнего.
Лифт в небеса или Вавилонская башня.
Итак сегодня полностью сложилась революционная ситуация. Верхи не могут, а низы не хотят жить по старому. Всем надоела неразбериха с огромным количеством кабелей, зарядных устройств, блоков питания и их низкая надёжность.
Новый стандарт породил невиданную активность. Флагманы электронной индустрии - Apple, Nokia, Asus готовят к выпуску свои первые гаджеты с поддержкой USB Type-C. Китайцы уже штампуют кабели и переходники. На подходе докстанции и хабы с поддержкой высокой нагрузки по мощности. Производители чипов разрабатывают новые микросхемы и думают как бы запихнуть драйвер нового порта в микроконтроллер. Маркетологи решают куда воткнуть новый разъём, а инженеры чешут репу пытаясь реализовать многопрофильные устройства из уже имеющихся электронных компонентов.
Пока не ясно только одно. Что мы получим в результате? Удобный и надёжный разъём, который заменит львиную долю интерфейсов и найдёт повседневное применение, или вавилонское столпотворение, ведь ситуация может начать развиваться по не самому благоприятному сценарию:
Пользователи могут окончательно запутаться в многочисленных спецификациях и кабелях, которые будут выглядеть с виду совершенно одинаково, но при этом будут сертифицированы только под определённые профили. Попробуй разберись с ходу со всеми этими маркировками.
Но даже если получится, то это вряд ли решит проблему - китайцы без зазрения совести легко поставят на любой шнур любой значок. А если надо, то до кучи на каждую сторону одного кабеля разные, их не смутит даже если они будут взаимоисключающими.
Рынок наводнится невероятным количеством переходников разного калибра и сомнительного качества.
Пытаясь подключить одно устройство к другому никогда в результате не будешь знать к какому результату этот процесс приведёт и из-за чего коннект либо вовсе отсутствует, либо всё жутко глючит. То ли один из гаджетов не поддерживает нужный профиль, то ли поддерживает но не слишком корректно, то ли вместо качественного кабеля попалась его грубая китайской подделка. А что прикажете делать, если вдруг на вашем ноутбуке выйдет из строя единственный оставшийся на нём разъём?
До новых встреч.
P.S. Новый стандарт уже приводит к появлению весьма экзотических устройств. Так анонсирован кабель 100 метровой длины, который вроде бы никак не вписывается в стандарты. Вся фишка в том, что он активный. На обоих своих концах кабель имеет преобразователь сигналов USB3 интерфейса в оптический. Сигнал передаётся по оптике и на выходе конвертируется назад. Естественно он не передают энергию, а только данные. При этом каждый из преобразователей на его концах питается от разъёма к которому подключен.
Думаю, что в скором времени для подтверждения подлинности уважающие себя фирмы начнут вставлять в кабели активные метки. Проблема хабов породит невиданную активность у разработчиков и производителей DC-DC преобразователей. Как справедливо заметил уважаемый пользователь
