Hva er pindefinisjonen til Type-C-grensesnittet

Den siste grensesnittspesifikasjonen introdusert etter Type-B. Forskjellig fra det tradisjonelle USB-grensesnittet, vedtar Type-C en symmetrisk design, som ikke trenger å skille retningen på pluggen, og unngår den kjedelige operasjonen av brukere som plugger i riktig og feil retning. I tillegg støtter USB Type-C USB PD (Power Delivery)-protokollen, som øker ladeeffekten fra de tradisjonelle maksimale 7,5W (5V1,5A) til maksimalt 100W (20V5A). Den nyeste USB PD3.1-spesifikasjonen forbedrer Type-C-ladekraften ytterligere, med en maksimal effekt på opptil 240W (28V5A).

For tradisjonelle USB Type-A- eller Type-B-enheter er strømforsyningsgrensesnittet (Source) og strømmottaksgrensesnittet (Sink) allerede standardisert i grensesnittdefinisjonen, så det er ingen grunn til å bekymre deg for omvendt eller feil tilkobling. For enheter med Type-C-grensesnitt, siden det ikke er slike forskjeller, kan ikke brukere vite typen grensesnitt, så Type-C-kontrolleren må selv fullføre det. Så hvordan gjenkjenner Type-C-grensesnitt hverandre og gir riktig strømforsyningslogikk?

Pin-definisjon av Type-C-grensesnitt

Type-C-grensesnitt er delt inn i hunnhode (beholder) og hannhode (plugg). De komplette Type-C pinnene er 24, og definisjonene av hver pinne er som følger:

1. VBUS: Totalt fire kanaler, BUS-spenningspinner for strømforsyning mellom enheter, uansett om de er satt inn forover eller bakover, disse fire pinnene vil gi strømforsyning

2. GND: Totalt fire kanaler, strømforsyningskretser mellom enheter, uavhengig av om de er satt inn forover eller bakover, vil disse fire pinnene gi strømforsyningskretser

3. TX+/TX- og RX+/RX-: Totalt fire par, for USB3.0 høyhastighetssignaler

4. D+/D-: Totalt to par, for USB2.0-signaler. Ved hunnkontakten vil disse to parene kortslutte til ett par

5. CC/VCONN: CC-pinne er en konfigurasjonspinne som brukes til å oppdage enhetstilkobling og forover og revers plugging retning, og er også linjen for USB PD kommunikasjon; VCONN er en pinne som er skråsymmetrisk med CC-pinnen. Når en pinne bekreftes som CC, er den andre definert som VCONN, som brukes til å drive eMark-kabelen

6. SBU1/SBU2: Multipleksede pinner, for eksempel å gi ekstra SBTX og SBRX for USB4

Hunnkontakten er 24 pinner med skrå symmetri på øvre og nedre pinner for å møte brukerens forover- og bakoverpluggingsbehov; hannkontakten er 22 pinner. Siden det bare er ett par D+/D- i USB2.0-spesifikasjonen, beholdes bare ett par D+/D-pinner i hannkontakten.

Selvfølgelig, i faktisk produktdesign, vil ingeniører redusere antallet pinner på passende måte i henhold til produktdefinisjonen for å spare kostnader. For produkter som for eksempel kun gir lading, for eksempel strømadaptere, krever ikke slike produkter høyhastighets datakommunikasjon av USB3.0, så bare CC-, VBUS-, GND- og D+/D- pinner beholdes.

Når det gjelder strømforsyning, kan Type-C-enheter deles inn i tre kategorier

1. Type-C-enheter som kun kan brukes som strømforsyning (Source), for eksempel Type-C-ladere osv.

2. Type-C-enheter som kun kan brukes som strømmottak (Sink), slik som Type-C-mobiltelefoner osv.

3. Type-C-enheter (DRP, Dual RolePort) som kan brukes som både strømforsyning (Kilde) og strømmottak (Sink), som Type-C bærbare PC-er, toveis strømbanker, etc.

Når to Type-C-enheter kobles sammen gjennom C2C-kabler, må begge parter selvsagt vite hvilken type enhet den andre parten tilhører, ellers vil det føre til utilfredsstillende lading (som omvendt lading), eller ingen lading, og til og med føre til sikkerhetsproblemer.

For eksempel, når en bruker bruker en lader (kilde) for å lade en Type-C toveis strømbank (DRP), ideelt sett bør strømbanken "tjene" som en vask. På grunn av feil enhetstypeidentifikasjon kan imidlertid strømbanken "tjene" som en kilde og forårsake "strøm tilbakestrøm", som skader begge enhetene.

Type-C-grensesnittspesifikasjonen skiller mellom Source, Sink og DRP gjennom en serie "pull-up" og "pull-down"-mekanismer på CC-pinnen. For kildeenheter kreves det at CC-pinnen konfigureres med en opptrekksmotstand Rp; for Sink-enheter må CC-pinnen konfigureres med en nedtrekksmotstand Rd; og for DRP-enheter byttes pull-up og pull-down vekselvis ved å bytte brytere.

Kilden bestemmer om en enhet er tilkoblet ved å oppdage CC-pinnen ved Rp-enden, og Sink bestemmer retningen for forover og bakover innsetting ved å oppdage CC-pinnen i Rd-enden.

Pull-down-motstand Rd=5.1k, og pull-up-motstand Rp er satt i henhold til strømforsyningskapasiteten og pull-up-spenningen. Strømforsyningskapasiteten til USB Type-C er som følger:

1. Standard USB-strømforsyningskapasitet (Standard USB Power). USB2.0-grensesnittet er 500mA; USB3.2-grensesnittet er 900mA og 1500mA

2. BC1.2 (BatteryCharge 1.2) protokoll. Støtter en maksimal effekt på 7,5W, dvs. 5V1,5A

3. USB Type-C Current 1.5A, støtter en maksimal effekt på 7.5W, dvs. 5V1.5A

4. USB Type-C Current 3A, støtter en maksimal effekt på 15W, dvs. 5V3A

5. USB PD (USB Power Delivery) protokoll, støtter en maksimal effekt på 100W, dvs. 20V5A

Prioriteringene til disse fem strømforsyningsmulighetene øker i rekkefølge, og strømforsyningskraften øker også gradvis. Strømforsyningskapasiteten med høy prioritet vil overstyre strømforsyningskapasiteten med lav prioritet. Blant dem kan standard USB-strøm, USB Type-C Current 1.5A og USB Type-C Current 3A angis ved å konfigurere Rp-verdien.

Når de to enhetene er koblet til, får vasken strømforsyningskapasiteten til kilden ved å oppdage spenningsdelerverdien vRd til Rp og Rd. Følgende er det tilsvarende forholdet mellom Rp-verdien, vRd-spenningsområdet og kildestrømforsyningskapasiteten.

Samtidig har den andre CC-en til enheten blitt liggende flytende eller trukket ned av Ra=1k. Hvis Ra trekkes ned, betyr det at USB-C-kabelen har en innebygd eMarker-brikke, og Kilden må bytte pinne til VCONN for å gi strøm til kabelen.

Så langt har vi forklart at enhetene bruker "pull-up" eller "pull-down", eller veksler mellom de to, for å bestemme Kilden, Sink og DRP, og stille inn og bestemme strømforsyningskapasiteten til Kilden ved å Rp-motstandsverdien og vRd-spenningsverdien. Men hvordan implementeres denne prosessen? Hvordan unngår Type-C omvendt lading eller feillading?