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type c很快替代掉原来mini usb和micro usb最通用连接器

2021-03-03
734次

 过去一段时间曾不少朋友建议我们新的板卡都换成usb type c(简称usb-c)的,我个人也相信usb-c会很快替代掉原来的mini usb和micro usb作为一种最通用的连接器 - 用于通信和供电,因为它可逆性、100W的功率、20 Gbps的数据传输。只是觉得每个人手中的micro usb的连接线太多了,再多一根USB-C的线有点不环保,所以就还是采用了micro usb连接器

type c很快替代掉原来mini usb和micro usb最通用连接器

趋势还是要尊重的,总有要换,那就从现在开始的新的板卡设计都用usb-c的吧,切换到C上就要了解一下C究竟跟原来的mini和micro有什么区别,于是苏老师利用周末的时间阅读了一篇(分3个部分)关于usb-c的科普文章,虽然是2016-2017年的文章,读起来觉得很通俗易懂,就把它的主要内容也在这里分享一下了。

以下是该文章的主要信息:

文章先回顾了几个容易与C相混淆的概念:

usb 3.1

usb SuperSpeed和SuperSpeedPlus

usb type c

usb Power Delivery 2.0

usb 3.1

usb 3.1是USB实施者论坛发布的规范,是下一代usb设备和电缆的总体标准,内部包含了连接到最新usb主机和设备所需要知道的一切。

usb 3.1版本1.0

usb type c Rev 1.2或更高版本

usb Power Delivery Rev 2.0或更高版本

usb端口控制器1.0版或更高版本

usb SuperSpeedPlus

usb SuperSpeedPlus是指最新的usb数据总线,运行速度达10Gbps /通道。SuperSpeedPlus特别强调了SuperSpeed(不是Plus)之外的新的特性。usb 3.1使用“ Enhanced SuperSpeed”作为通用术语来指代两者的共同功能。SuperSpeed也被称为usb 3.1 Gen1,主要指物理层。

type c很快替代掉原来mini usb和micro usb最通用连接器

下图中你看到的蓝色type a插头增加了五根线以支持新的usb 3.1总线。发送和接收都分别有一对差分对,支持全双工以及额外的地。

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usb type c是连接器本身。该名称来自type a(主机端)和各种形式的type b(设备端)的usb 2.0连接器,包括标准B,mini-B和micro-B。使用usb type c,无法根据物理连接器区分电源和数据的角色。设备和主机(源和接收器)都将具有usb-c插座,usb-c电缆的两端都有相同的插头,是对称的。

type c很快替代掉原来mini usb和micro usb最通用连接器

该规范包括机械、电气以及有关如何使用它的一些功能细节。其中一些功能包括信令数据和电源角色、可用电源以及设备是否为附件。usb端口控制器规范为直接连接到端口的IC提供了通用接口。本规范的目的是简化软件开发。

usb Power Delivery(usb供电)

usb Power Delivery是大多数革命性功能所在的地方。“ Power Delivery”有点用词不当,因为它的作用还不止如此,该规范描述了如何交换数据角色、交换电源角色、将Vbus移动到不同的电压,以及如何将usb-c连接器上的引脚用于DisplayPort等其它目的。这样一来,您就可以将笔记本电脑插入显示器,以在为幻灯片充电和运行完整的usb 2.0集线器时呈现幻灯片,所有操作都只需一根电缆。

我们重点来看看连接器usb type c接口比micro-B接口稍大。它在径向对称的引脚排列中有24个引脚,使其方向可逆。与先前版本的usb连接器不同,插头中没有物理区别,具体取决于端口或插头支持的功能。usb-c可以完成所有工作。

type c规范是usb3.1规范的一部分,如第1部分所述。您可以从usb.org下载完整的usb3.1规范。遵循usb type c文件夹中的type c规范版本1.2。

引脚排列看下面的图,显而易见是围绕着中心是对称的。

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下面的表中是usb-c插座的管脚定义:

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VBUS-为负载供电

DP(D+)/DM(D-)- usb2.0通信,支持480Mbps的高速usb

SSTX1/2,SSRX1/2-超高速传输、差分对,在电缆中通常用双绞线

CC-用于配置连接和发送Power Delivery消息的配置通道

VCONN-为有源电缆和附件供电的连接器电源

SBU-边带使用,基本上是备用模式下使用的备用电线

要注意的地方:

线缆中SuperSpeed Tx和Rx线的互换。SBU导线也是如此。这意味着一侧的SSTX1连接到另一侧的SSRX1。同样,SBU1在另一侧连接到SBU2。您无法使用多路复用器解决此问题。

差分对具有90欧姆的差分阻抗。如果您使用替代模式,请确保其可以处理90欧姆+/- 5欧姆

电缆可以进行电子标记。这意味着其中一个插头内部有一个微控制器,连接到CC线,它负责报告电缆的功能。“所有usb全功能type c电缆均应进行电子标记。” 仅支持usb2.0的电缆不需要标记。

要注意挂在VBUS上的器件断电,使用USB Power Delivery 2.0,VBUS可以高达20V,确保这不会违反电路中的额定电压。

也要小心从VCONN供电。您可能没有。或者,您可能必须提供它。

MUXS usb-c的一大优势就是支持支持线缆的正反插,看下图:

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通过使用CC线来确定电缆的连接方式。该导线始终位于插头上的同一位置,并且只能连接到插座中的两个引脚之一。插头中CC对面的位置是VCONN。这就是为什么插头具有CC和VCONN,而插座具有CC1和CC2的原因。

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配置通道用于确定插头方向、通信设备角色、电源功能以及发送Power Delivery消息,在电路上通过上拉电阻(Rp)和下拉(Rd)电阻来实现。

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usb-c的电流即使不支持usb Power Delivery,也可以通过usb连接器获得高达15W的功率。VBUS仍被限制为5伏,但电流可能高达3安培,这是通过CC线上电压的模拟信号来实现的。本质上,信号源会更改Rp上拉电阻的值,以将CC线的电压设置在特定范围内。

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在usb-c上使用usb2.0设计通过现有usb2.0设计支持type c既简单又便宜(连接器除外)。基本上,您将DP引脚连接在一起,将DM引脚连接在一起,然后在每个CC引脚上添加一个下拉电阻。这款新的type c设备将识别为数据和电源,使用默认的usb2.0电源500 mA,并且可以在插头的任何一个方向上工作。

usb-c连接器的选用市场上有很多种usb-c连接器,大同小异,以下是选用连接器需要考虑的一些要点:

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usb2.0 vs usb3.0 vs usb3.1- 通常,type c连接器为更大额定传输速率而设计。usb3.1在DP/DM引脚上更高支持10Gbps、usb3.0可以达到5Gbps、usb2.0可以达到480 Mbps。因此USB2.0可能不需要非常好的屏蔽。

直角与垂直安装双SMT或混合-某些连接器具有两行、每行12个SMT焊盘。混合连接器具有外排SMT焊盘和内排通孔销。注意,通孔引脚通常设计用于0.6-1.0 mm厚的PCB。

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电流和电压额定值-依靠usb连接器支持所需电流和电压的日子已经一去不复返了。如果您需要大于3.0安培或5.0伏的电压,请仔细查看电流和电压额定值。

改文章中还列出了阅读的技术文章图片:

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来源:FPGA入门到精通http://www.gjytype.cn/news/xydt/2020/0827/905.html


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