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      USB Type-C標準最全面的解讀

      作者:時間:2019-03-07來源:EEWORLD收藏
      編者按:本文介紹了USB-C連接器的性能特點,以及與USB-C相關的USB PD和USB 3.1第2代等相關功率和數據傳輸規范的概念和特性,同時以CUI公司的USB-C接口產品為例,介紹了USB接口產品的選型,有助于開發者深入了解USB-C的標準,正確選擇高質量的USB-C接口或線纜組件。

         (-C)是最新的接口標準,其在各個領域的應用正在迅速普及。本文介紹了USB-C連接器的性能特點,以及與USB-C相關的USB PD和USB 3.1第2代等相關功率和數據傳輸規范的概念和特性,同時以CUI公司的USB-C接口產品為例,介紹了USB接口產品的選型,有助于開發者深入了解USB-C的標準,正確選擇高質量的USB-C接口或線纜組件。

      本文引用地址:http://www.ytvs.tw/article/201903/398301.htm

        “更快,更高,更強”是我們耳熟能詳的奧林匹克格言,如果現在將這句格言用到電子行業,那就應該是“更快,更小,更易用”——這就是USB連接新標準的吶喊。

        您可能已經看到,目前在售的新一代計算產品中廣泛采用了最新的USB (USB-C?)端口,這種趨勢有望在未來進一步強化,因為USB-C具備通過單一的有線連接來傳輸數據、電力甚至音頻的獨特能力。

        市場分析公司ABIResearch認為,我們已經到達了USB 商用的臨界點;到2021年,配備這種USB連接器的智能手機全球出貨量估計將達到8.3億部。

        這種連接器的寬度僅為9mm,高度僅為3.5mm,比前幾代連接器要小巧得多,它讓設備制造商能夠開發出體積更小的設備。它的問世可謂恰逢其時,完美地迎合了新興產品的需求,例如家庭自動化以及物聯網設備,包括能夠與這種更小、更簡潔的最新連接器封裝完美搭配的智能傳感器。

        無法拒絕的易用性

        針對USB-C應用的電纜能夠從任何一端插入,滿足筆記本電腦等設備的電源需求,使得用戶無需攜帶多根不同用途的線纜。

        這種通用性源自于連接器內部更加復雜的結構(圖1)。首先,它有更多的導線。USB Type-A和Type-B連接器需要四根或五根導線——與它們不同,USB-C包括24個觸頭,允許雙向插入,并支持四個電源和接地對,以及兩個信號對。此外,它的額定耐用性增加至10,000次插拔,相比以往版本的1,500次插拔有了大幅增加。

        

        圖1:USB-C連接器規格比早期的標準更加嚴格(圖片來源:CUI Inc.)

        USB-C的電源和接地對的額定電壓高達20V,電流額定值也有所增加,總額定值達到5A,通過單個USB-C連接可提供高達100W的功率傳輸。此外,每個數據引腳對可以管理最高10Gbps的數據傳輸速率,這意味著該連接器的總傳輸能力達到20Gbps。

        更快的數據和更高的功率傳輸

        USB-IF的最新數據和功率規格迫使我們必須大幅提升USB-C的傳輸能力,特別是在USB 功率輸送(USB PD)、USB 3.1第2代和近期敲定的USB 3.2高速數據規格中:

        USB PD利用所有四個電源和接地對,充分發揮了USB-C的100W功率傳輸能力

        USB 3.1第2代利用一組數據通道,定義了10Gbps的傳輸速率

        類似地,USB3.2控制兩組10 Gbps數據通道,維持高達20Gbps的傳輸速率

        從概念上說,將USB-C標準(僅定義物理連接)與USB PD和高速數據規格(包括USB 3.1 第1代 (SuperSpeed) 和USB3.1第2代 (SuperSpeed +),以及USB 3.2)區分開非常重要。

        例如,雖然USB-C連接器的設計支持USB PD標準,但要協商和管理對互連設備的功率輸送,仍必須有兼容USBPD的主機控制器。此外,還必須對電纜進行配置才能支持該標準。

        USB PD不僅僅是增加了功率,它還有利于雙向功率輸送,可大幅提高用戶設備充電和供電的靈活性。在此基礎上,由于USBPD能夠通過VBUS連接進行功率協商,而不是使用數據連接,因而能夠同時傳輸功率和數據流。表1顯示了USB輸送能力在最近幾代產品中的提升過程。

        

        表 1:USB功率輸送(USBPD)規格

        在高速數據規格方面,USB 3.1第2代定義了數據和功率信號,但沒有指定物理連接。這使得我們能夠使用傳統的Type-A或Type-B連接器和電纜來連接USB 3.1第2代設備并達到10 Gbps的數據傳輸速率,只要它們具備足夠的電流、電壓和信號完整性特征。同樣,我們只需使用簡單的硬件適配器,便可使用USB-C連接器提供USB 2.0等傳統連接標準。

        高質量USB-C連接器的選擇

        很顯然,并非所有USB-C連接器或電纜組件都是“生而平等”的,優質產品能夠提供更出色的性能,在更長的電纜上展示更可靠的通信能力。

        除了考慮為未來產品選擇的材料和USB-C連接器的質量之外,設計人員還可在兩種版本的Type-C插座之間進行選擇,請參見圖2。傳統上,標準SMT安裝插座位于PCB的上面。但在這種情況下,總裝配高度為PCB厚度與連接器高度之和。或者,中間安裝式連接器可以安裝到PCB的凹陷處;雖然這樣可減小總裝配高度,但中間安裝式連接器不允許出現信號線在連接器下方走線的情況。

        

        圖2:SMT和中間安裝式USB-C連接器(圖片來源:CUI Inc.)

        本文總結

        在消費類電子產品市場中,USB Type-C連接器的應用正在迅速普及。為了滿足這種持續增加的需求,電子元件制造商CUI提供了一系列高質量的USB Type-C插頭和插座,包括SMT和中間安裝類型。這些連接器的設計目的是達到USB3.1第2代規格中定義的通信速率,同時滿足設計人員當前和未來的需求。



      關鍵詞: USB Type-C

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