Wat is de pindefinitie van de Type-C-interface?

De nieuwste interfacespecificatie die na Type-B is geïntroduceerd. Anders dan de traditionele USB-interface, hanteert Type-C een symmetrisch ontwerp, dat de richting van de stekker niet hoeft te onderscheiden, waardoor de vervelende bediening van gebruikers die de juiste en verkeerde richtingen inpluggen, wordt vermeden. Bovendien ondersteunt USB Type-C het USB PD (Power Delivery)-protocol, dat het laadvermogen verhoogt van de traditionele maximale 7,5 W (5 V 1,5 A) tot maximaal 100 W (20 V 5 A). De nieuwste USB PD3.1-specificatie verbetert het laadvermogen van Type-C verder, met een maximaal vermogen van maximaal 240 W (28 V 5 A).

Voor traditionele USB Type-A of Type-B apparaten zijn de voedingsinterface (Source) en de voedingsontvangstinterface (Sink) al gestandaardiseerd in de interfacedefinitie, dus u hoeft zich geen zorgen te maken over omgekeerde of verkeerde verbindingen. Voor apparaten met Type-C interfaces kunnen gebruikers het type interface niet weten, omdat er geen dergelijke verschillen zijn, dus de Type-C controller zelf moet het voltooien. Dus hoe herkennen Type-C interfaces elkaar en bieden ze de juiste voedingslogica?

Pindefinitie van Type-C-interface

Type-C interface is verdeeld in een vrouwelijke kop (Receptacle) en een mannelijke kop (Plug). De volledige Type-C pinnen zijn 24, en de definities van elke pin zijn als volgt:

1. VBUS: In totaal vier kanalen, BUS-spanningspennen voor de stroomvoorziening tussen apparaten, ongeacht of ze vooruit of achteruit worden geplaatst, deze vier pennen zorgen voor de stroomvoorziening

2. GND: In totaal vier kanalen, stroomtoevoercircuits tussen apparaten, ongeacht of ze vooruit of achteruit worden geplaatst, deze vier pinnen zorgen voor stroomtoevoercircuits

3. TX+/TX- en RX+/RX-: in totaal vier paren, voor USB3.0 hogesnelheidssignalen

4. D+/D-: Totaal twee paren, voor USB2.0 signalen. Bij de vrouwelijke connector zullen deze twee paren kortsluiten tot één paar

5. CC/VCONN: CC-pin is een configuratiepin die wordt gebruikt om de verbinding van het apparaat en de voorwaartse en achterwaartse insteekrichting te detecteren, en is ook de lijn voor USB PD-communicatie; VCONN is een pin die schuin symmetrisch is ten opzichte van de CC-pin. Wanneer één pin wordt bevestigd als CC, wordt de andere gedefinieerd als VCONN, die wordt gebruikt om de eMark-kabel van stroom te voorzien

6. SBU1/SBU2: Gemultiplexte pinnen, zoals het leveren van extra SBTX en SBRX voor USB4

De vrouwelijke connector heeft 24 pinnen met schuine symmetrie op de bovenste en onderste pinnen om te voldoen aan de behoeften van de gebruiker voor voorwaartse en omgekeerde plugging; de mannelijke connector heeft 22 pinnen. Omdat er slechts één paar D+/D- in de USB2.0-specificatie zit, blijft er slechts één paar D+/D- pinnen in de mannelijke connector zitten.

Natuurlijk zullen ingenieurs bij het daadwerkelijke productontwerp het aantal pinnen op passende wijze verminderen volgens de productdefinitie om kosten te besparen. Bijvoorbeeld, voor producten die alleen opladen bieden, zoals stroomadapters, vereisen dergelijke producten geen snelle datacommunicatie van USB3.0, dus alleen CC-, VBUS-, GND- en D+/D-pinnen blijven behouden.

Qua stroomvoorziening kunnen Type-C-apparaten in drie categorieën worden verdeeld

1. Type-C-apparaten die alleen als voeding (bron) kunnen worden gebruikt, zoals Type-C-laders, enz.

2. Type-C-apparaten die alleen als stroomontvanger (Sink) kunnen worden gebruikt, zoals mobiele telefoons van het type C, enz.

3. Type-C-apparaten (DRP, Dual RolePort) die zowel als stroombron (Source) als stroomontvanger (Sink) kunnen worden gebruikt, zoals Type-C-notebooks, tweerichtings-powerbanks, enz.

Wanneer twee Type-C-apparaten via C2C-kabels met elkaar worden verbonden, moeten beide partijen uiteraard weten welk type apparaat het betreft. Anders leidt dit tot onbevredigend opladen (zoals omgekeerd opladen) of helemaal niet opladen en kunnen er zelfs veiligheidsproblemen ontstaan.

Bijvoorbeeld, wanneer een gebruiker een oplader (bron) gebruikt om een ​​Type-C two-way powerbank (DRP) op te laden, zou de powerbank idealiter moeten "dienen" als een Sink. Echter, door onjuiste identificatie van het apparaattype, kan de powerbank "dienen" als een bron en "stroomterugstroming" veroorzaken, waardoor beide apparaten beschadigd raken.

De Type-C interface specificatie maakt onderscheid tussen Source, Sink en DRP door een reeks "pull-up" en "pull-down" mechanismen op de CC pin. Voor Source apparaten moet de CC pin geconfigureerd worden met een pull-up weerstand Rp; voor Sink apparaten moet de CC pin geconfigureerd worden met een pull-down weerstand Rd; en voor DRP apparaten worden de pull-up en pull-down afwisselend geschakeld door schakelschakelaars.

Source bepaalt of een apparaat is aangesloten door de CC-pin aan het Rp-uiteinde te detecteren, en Sink bepaalt de richting van voorwaartse en achterwaartse invoeging door de CC-pin aan het Rd-uiteinde te detecteren.

Pull-down weerstand Rd=5.1k, en pull-up weerstand Rp worden ingesteld volgens de voedingscapaciteit en pull-up spanning. De voedingscapaciteit van USB Type-C is als volgt:

1. Standaard USB-voedingscapaciteit (Standaard USB-vermogen). USB2.0-interface is 500 mA; USB3.2-interface is 900 mA en 1500 mA

2. BC1.2 (BatteryCharge 1.2) protocol. Ondersteunt een maximaal vermogen van 7,5W, d.w.z. 5V1,5A

3. USB Type-C Stroom 1,5A, ondersteunt een maximaal vermogen van 7,5W, d.w.z. 5V1,5A

4. USB Type-C Stroom 3A, ondersteunt een maximaal vermogen van 15W, d.w.z. 5V3A

5. USB PD (USB Power Delivery) protocol, ondersteunt een maximaal vermogen van 100W, d.w.z. 20V5A

De prioriteiten van deze vijf voedingscapaciteiten nemen in volgorde toe en het voedingsvermogen neemt ook geleidelijk toe. De voedingscapaciteit met een hoge prioriteit zal de voedingscapaciteit met een lage prioriteit overschrijven. Hiervan kunnen Default USB Power, USB Type-C Current 1.5A en USB Type-C Current 3A worden ingesteld door de Rp-waarde te configureren.

Wanneer de twee apparaten zijn aangesloten, verkrijgt de Sink de voedingscapaciteit van de Source door de spanningsdelerwaarde vRd van Rp en Rd te detecteren. Hieronder volgt de corresponderende relatie tussen de Rp-waarde, het vRd-spanningsbereik en de voedingscapaciteit van de Source.

Tegelijkertijd is de andere CC van het apparaat zwevend gelaten of naar beneden getrokken door Ra=1k. Als Ra naar beneden wordt getrokken, betekent dit dat de USB-C-kabel een ingebouwde eMarker-chip heeft en dat de bron de pin naar VCONN moet schakelen om de kabel van stroom te voorzien.

Tot nu toe hebben we uitgelegd dat de apparaten "pull-up" of "pull-down" gebruiken, of afwisselend tussen de twee schakelen, om de Source, Sink en DRP te bepalen, en de voedingscapaciteit van de Source in te stellen en te bepalen door de Rp-weerstandswaarde en vRd-spanningswaarde. Maar hoe wordt dit proces geïmplementeerd? Hoe vermijdt Type-C omgekeerd opladen of onjuist opladen?