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说说新usb-c接口设计还有隐忧考虑

2021-05-29
593次

usb type-c接口,简称type-c接口或usb-c接口,因其正反双插的易用性与对高速传输的支持,被不少品牌当作是属于未来的大一统接口。在这些品牌的美好设想中,等usb-c普及后,我们不再需要区分耳机、手机甚至是电脑、屏幕的连接线,无论是传输视频、发送文件还是提供电量,一根统一的usb-c线缆都能全部通吃。近些年常见的只搭载usb-c接口的轻薄笔记本,所代表的就是usb-c一同电脑接口的野望。


但可惜的是,即使是全能的usb-c接口其实也有自己的短板。以呼声更高的供电为例子:部分高性能笔记本在火力全开时即使接上了外置电源也会出现越充越少的现象,还有不少用户希望用usb-c为自己的游戏电脑供电。


因为现阶段usb-c接口理论上更高只能以5V20A的PD制式供应120W电源,用usb-c为游戏笔记本供电显然不太现实。但前段时间usb-IF组织更改usb接口的标准后,这一设想很有可能成为现实。


usb-c高功率有什么意义呢!在2.1版的usb type-c线缆和接口标准中,usb-c接口的电源输送上限被提升至更高240W,同时也被命名为Extended Power Range(拓展电源范围)。


在usb-c只能输送100W的现在,戴尔等品牌的显示器已经整合了90W电源输送的能力,可以通过全功能usb向笔记本反向供应更高90W的电源,从账面看已经超越了不少轻薄笔记本电脑的65W供电要求,即使是MacBook Pro 16英寸版的87W供电也不在话下。

type-c防水母座

对usb-c接口来说,将电源供应上线拓宽至240W,不仅可以实现usb-c线缆为游戏笔记本供电这一超前设想,对电脑相关的电源供应领域来说也是一个不小的提升——除了游戏本可以换上更小的通用接口,即使是屏幕、显卡坞等设备也可以直接通过usb-c线缆供电。


举个例子,对显示器来说,除了显示的视频线(HDMI/DP)外,一根国标品字电源线也不不可少。但如果usb-c能以更高功率传输电力,未来的屏幕有可能从一根连接到电脑的全功能usb-c上同时获取视频信号和电力,让屏幕变成像鼠标一样的一线连设备。考虑到240W足以推动大多数显示器,在菊花链技术的配合下,我们有望大幅优化多屏幕组合的线缆数量。


高功率usb-c接口的出现除了可以将现有的供电线路整合进数据线路中,还可以让一些本身无缘usb-c上的设备用上统一电源接口。试想一下路由器、NAS、PS5与屏幕都使用usb-c接口,对部分用户来说显然是天大的好事:什么线都不用准备,只要多买两条全功能usb-c就可以了。


高功率usb-c的技术难点在哪里,那为什么直到现在,USB-IF才将240W的标砖加入到usb规范中呢,原因很简单,现阶段的usb-c无论接口还是线缆,统统吃不下240W的功率。


先看usb-c的接口针脚。大家可能不知道,usb-c接口内的基板上每面有12个触点,正反面共有24个点。但除开地线、诊断与信号后,真正用来供电的只有4个触点。换句话说,这240W的功率,总共只由四个小小的触点分担,这对usb-c接口的安全性是一个极大的挑战。

type-c6p防水母座

除此之外,usb-c只是电源传输的其中一个环节。无论是送电前后的变压阶段,对适配器来说都是一个不小的挑战。再有就是线材的粗细了,就大多数usb-c线缆的粗细来说,它没有传输240W电源的可能。


为什么我不觉得这是件好事,不过话又说回来,即使未来USB-IF找到了用usb-c传输240W电源的方式,我也不认为这是一个好主意。首先这牵涉到易用性的问题,就现在的台式电脑来说,我们能轻松地根据一个结构的形状判断它的功能,同时彼此不同的形状接口也从一定程度上实现了防呆的效果。只要不是大力出奇迹般的接线,稍有常识的人都不会把DP插到电源,网线插到usb里。


但一旦usb-c统一了这些接口,那接线就会变得尤其困难。考虑到不同功能的接口与背后总线的带宽分配息息相关,我们不可能要求品牌给电脑后的每一个接口都配备4条独立的PCIe 4.0通道,全部统一接口只会徒增界限难度。


除此之外,usb-c接口需要连接的设备对带宽、速率的要求也有所不同,比如外置显卡需要40Gbps的雷电协议,外置硬盘需要10Gbps的高速存取,usb-c键盘需要5W的充电功率和2.0的usb速度,而充电的蓝牙耳机不需要数据连接,只需要18W供电。


当然,我们可以给上述所有设备都配备全功能的雷电3线缆,但4条线加在一起没有800块肯定下不来。处于对成本的考虑,消费者和品牌都需要不同功能与档次的usb-c线缆。这就会导致另一个现象:线能插上,但数据不通。


这种能插线但不能用的情景过去几乎不会发生,但随着usb-c的普及,这一现象却越来越常见。举个最简单的例子:你买了一个usb-c的Hub,插在电脑上它能用,但插在Switch上却没有反应。又或者说你翻箱倒柜找到一条买耳机时送的usb-c充电线,连上手机和电脑后才发现这条线只能用来充电,不能用来刷机。


作为通用接口,usb-c自然有自己的优势,但身兼多职的usb-c接口也同样败在了多样性与实用性的矛盾中。不可否认的是,未来usb-c还将继续身兼多职,成为新时代的通用串行接口。但希望大家在方案设计推进usb-c进程的同时,可以停下来先想一想,我们真的需要用usb-c作为万物通用的桥梁吗。


来源:雷科技




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