Тестирую блоки питания с «быстрой зарядкой», обманки (триггеры) и повербанки (PowerBank) и мне понадобились шнуры с разъемами USB Type-A и с разъемами Type-С. Нормальных проводов у меня не оказалось, разобрал дешевые и посмотрел как там все устроено.
Если с разъемами USB Type-A все понятно, напомню это папа — USB, вот такой
USB Type-A 2.0
Это USB Type-A 2.0, а может быть еще и 3.0
USB Type-A 3.0
Но особо пока сути это не меняет (хотя есть особенности в пятом контакте, но об этом потом) и на этом мы не будем останавливается, переходим к USB Type-C.
USB Type-C
USB Type-C довольно новый разъем он появляется в августе 2014 года. Вообще с разъемами USB Type-C (USB-C) не все так однозначно возможно из-за его новизны, а возможно из-за возможности работать во многих ипостасях и поддерживать (или не поддерживать) многие протоколы. Кабель обязательно комплектуется штекером по крайне мере на одном из концов или по другому, папой USB Type-C.
Стандартом не допускаются кабели с разъёмом «мамой» USB Type-C (USB-C). С «папами и мамами (male and female)» может возникать некоторая путаница из за «язычка» — контактной площадки внутри разъема и вообще с терминологией даже на Википедии проблемы. Поэтому кратко о терминологии.
Разъём — разъемное, как правило, электромеханическое устройство (может быть другое, например оптическое) для механического соединения и разъединения элементов электрических (оптических) цепей. Состоит минимум из двух частей. Иногда разъемом называют штекер, и используют это как синонимы, но это неправильно.
Штекер USB Type-C (или тип «папа», вилка)
Вот этот разъем называется штекером или «папой», внутри у него отверстие, а контакты расположены по периферии внутренней части разъема.
USB Type-C штекер (папа)
Находится он только на кабеле, как написано выше и вставляется в гнездо, «маму».
Гнездо USB Type-C (тип «мама», розетка)
Находится на плате, внутри разъема находится «язычок» контактная площадка. Вот из за нее и могут быть разночтения где «папа», а где «мама», тем не менее это мама, в нее вставляется штекер.
Разъем USB Type-C (мама)
Размеры разъёма — 8,4 мм на 2,6 мм
Размеры разъёма — 8,4 мм на 2,6 мм
Но основная проблема возникает даже не с путаницей «папа- мама». Я разобрал самые дешевые кабели с USB Type-A — Type-C, что бы посмотреть что там внутри.
Дешевые провода USB Type-A — Type-C
И вот, что я увидел со стороны штекера («папы») на кабеле. Если честно, ранее я думал, что только Apple со своим Lightning отличается впихиванием микросхем и плат в кабели, но так как технику Apple я принципиально не рассматриваю меня это особо не волновало, и не интересовало.
Разобранные разъем тип С
В данном случаем мы видим плату и два провода питание +5 вольт и земля, GND. Давайте разберем подробнее, что за плата, что там напаяно и зачем.
С одной стороны все довольно просто два провода:
- красный — питание +5 вольт;
- черный — земля, GND.
Одна сторона платы
А вот с другой стороны
Другая сторона платы
Видим не распаянные элементы R3 и С1 что говорит в пользу резистора и конденсатора. И видим распаянный резистор R1 измерение мультиметром выдает вот такую цифру и у одной, и у другой платы.
Измерение сопротивление резистора R1
Получается R1 — 55,5 кОм, что это значит, для чего он там? Сначала давайте разберемся с распиновкой этих блоков — плат. Вот задействованные контакты с одной стороны.
Назначение контактов с одной стороны
Все просто питание и земля, а с другой стороны, сложнее — появляется контакт CC (обозначен синеньким)
Назначение контактов с другой стороны.
Итак, назначение контактов:
- VB — +5 вольт;
- GND — земля;
- D+ — данные (замкнут с D-);
- D — — данные (замкнут с D+);
- СС — конфигурационные контакты.
Вот распиновка штекера Type-C («папы») на кабеле.
Распиновка штекера Type-C («папы») на кабеле.
Конфигурационные контакты (CC)
Что это за конфигурационный контакт (контакты) такие? Как видим из картинки выше есть такой конфигурационный контакт A5 — СС1. Вот он желтым на рисунке ниже. И он потянут к питанию или pull-up resistor (статья на канале: » Подтягивающий (стягивающий), токоограничивающий резисторы. Зачем, для чего, почему и конечно, что делать? «) Вот очень сложная, принципиальная схема.
Подтягивающий (стягивающий) к питания резистор R1
Или вот так все обозначено на схеме
Как мы выяснили ранее номинал резистора 55,5 кОм, что это значит и почему он именно такой, на этот вопрос дает ответ вот такая табличка
- 56±20% кОм — 500 или 900 мА
- 22±5% кОм — 1,5 А
- 10±5% кОм — 3 А
Или вот такая, более подробная.
| Ток на СС-линии | Режим питания | Подтяжка к 5В | Подтяжка к 3,3В |
| 80 uA | 5V / 0.9 A | 56 ± 20% кОм | 36 ± 20% кОм |
| 180 uA | 5V / 1.5 A | 22 ± 5% кОм | 12 ± 5% кОм |
| 330 uA | 5V / 3 А | 10 ± 5% кОм | 4,7 ± 5% кОм |
О мнимой симметричности и электрической асимметрии.
Возникает еще одна проблема понимания — симметричность, дело в том что кабели и разъемы симметричны в физическом плане и могут быть перевернуты как заблагорассудится, иными словами могут быть в двух положениях относительно друг друга. Но на самом деле кабели и их разъемы — штекеры как и принимающие сторона «мамы» не симметричны в электрическом плане, в этом легко убедится посмотрев на распиновку выше. Так нашему контакту СС на штекера («папы») кабеля соответствует контакт на другое стороне VCONN, а если посмотреть распайку розетки («мамы») то там обозначены два контакта СС1 и СС2.
Гнездо USB Type-C (тип «мама», розетка)
«Мама» Type-C
Именно принимающая сторона должна разобраться где контакт СС, а где VCCONN. Для получение 5 В, 3 А со стороны «мамы» т. е. со стороны платы должный быть установлены резисторы (могут быть внутри микросхемы USB-C) на линиях CC1, CC2 подтянутые к земле или pulldown-резисторы (стягивающий резистор)
Резисторы на линиях CC1,СС»
VCONN — питание
Да это контакт питания, помимо основного (VBUS) есть и вот такое, дополнительное. А дело в том, что помимо пассивных элементов резисторов может быть установлена микросхема, да я сейчас о E-Marker, это микросхема памяти, взаимодействует по протоколу Power Delivery (PD). Вот ей то и нужно питание отдельное от основного. Требования VCONN гибкие в сравнении с основным, VBUS-5В.
Допустимый диапазон напряжения составляет от 3 В до 5,5 В. Это питание может обеспечивается напрямую от литий-ионного аккумулятора (3,7-4,2В), что избавляет от преобразователей, экономит энергию и удешевляет устройство. Питания VCONN используется не только в случае E-Marker, его можно задействовать для запитывания небольших аксессуаров, например переходников на наушники, с бюджетом мощности до 1Вт. Но это тема отдельной статьи, а сегодня у нас обсуждение дешевых «шнурков» USB, не так ли?
Вместо выводов
Таким образом эти самые дешевые кабели питания с разъемом Type-C содержат резистор который подтягивает контакт A5 — СС1 к питанию (pull-up resistor, резистор с подтяжкой вверх или подтягивающий к питанию) номиналом в 55,5 кОм (56±20% кОм) тем самым ограничивая минимальный ток на уровне 900 мА (0.9 A), что соответствует разъемам USB 2.0 (именно он на другой стороне нашего препарированного шнура) и USB 3.0, но не USB 3.1
А вообще по конфигурационному контакту (CC) передается информация о профилях питания например в протоколе USB Power Delivery (USB-PD). Линия CC это одна жила, обеспечивающая двухстороннюю коммуникацию — полудуплексный канал. Это протокол вроде Ethernet только со скоростью 300 Кбит/с. Но это происходит если с двух сторон кабеля разъемы USB Type-C с разведенными и соединенными конфигурационными линиями.
А как происходи передача данным в шнуре с штекером USB Type-А? Там же нет линии СС и вообще нет такого контакта (или есть)? В этом случае передача происходит по линиям VBus/GND (поэтому USB-PD не зависит от основного USB протокола и обратно совместим с USB 2.0 и 3.0) но и это отдельна тема разговора, не так ли? Поэтому как всегда.
Продолжение следует.
Подписывайтесь на мой канал TehnoZet-2 , будет интересно! Мы активно развиваемся! Понравилась статья, хотите продолжения — пишите комментарии, подписывайтесь, ставьте лайк, жмите палец вверх!
Статьи в интернете
- Статья Habre : » 100 ватт по USB или как работает Power Delivery «
- Статья Habre : » Всё про USB-C: введение для электронщиков » — это
- Статья Habre : » Всё про USB-C: ответ через протокол PD «
- Статья в интернете: » Типы быстрой зарядки телефона в 2020: список и большое сравнение стандартов «
Пользуйтесь рубрикатором по каналу, там все по разделам: » Страничка путеводитель по каналу TehnoZet-2 «
Статьи и видео моего блога
- Подтягивающий (стягивающий), токоограничивающий резисторы. Зачем, для чего, почему и конечно, что делать?
- Резистивный делитель напряжения и детекция напряжения
- USB тестер, логгер Atorch UD18 обзор, апгрейд.
- Про провода (AWG, USB, о питании и витой паре)
- UART, COM-порт, RS-232 что это и как они связаны?
- Логические уровни и их преобразование
- Об использовании и особенностях подключения к GPIO модуля ESP8266
- SPI шина, GPIO на плате ESP8266, режимы прошивки (DOUT, DIO, QOUT, QIO)
Источник: dzen.ru
РАСПИНОВКА HDMI РАЗЪЕМОВ
HDMI (High Definition Multimedia Interface) – мультимедийный интерфейс высокой чёткости, предназначенный для передачи цифровых видеоданных высокого разрешения и многоканальные цифровые аудио сигналы. В нижеуказанной сводной таблице представлена распиновка HDMIтиповых разъёмов – HDMI type A standard, HDMI type В, HDMI type C (mini) и HDMI type D (micro).
 |
 |
 |
| Розетка разъема HDMI type A (Standard) |
Розетка разъема HDMI type B |
Розетка разъема HDMI type С (Mini) |
| Контакт | Описание сигнала | |||
| HDMI Type A (standard) |
HDMI Type B |
HDMI Type C (mini) |
HDMI Type D (micro) |
|
| 1 | 1 | 2 | 3 | TMDS Data2+ (Видеосигнал, пара 2) |
| 2 | 2 | 1 | 4 | TMDS Data2 Shield (Экран видеосигнала) |
| 3 | 3 | 3 | 5 | TMDS Data2- (Видеосигнал, пара 2) |
| 4 | 4 | 5 | 6 | TMDS Data1+ (Видеосигнал, пара 1) |
| 5 | 5 | 4 | 7 | TMDS Data1 Shield (Экран видеосигнала) |
| 6 | 6 | 6 | 8 | TMDS Data1- (Видеосигнал, пара 1) |
| 7 | 7 | 8 | 9 | TMDS Data0+ (Видеосигнал, пара 0) |
| 8 | 8 | 7 | 10 | TMDS Data0 Shield (Экран видеосигнала) |
| 9 | 9 | 9 | 11 | TMDS Data0- (Видеосигнал, пара 0) |
| 10 | 10 | 11 | 12 | TMDS Clock+ (Тактовая частота видеосигнала) |
| 11 | 11 | 10 | 13 | TMDS Clock Shield (Экран тактовой частоты видеосигнала) |
| 12 | 12 | 12 | 14 | TMDS Clock- (Тактовая частота видеосигнала) |
| — | 13 | — | — | TMDS Data5+ (Видеосигнал, пара 5) |
| — | 14 | — | — | TMDS Data5 Shield (Экран видеосигнала) |
| — | 15 | — | — | TMDS Data5- (Видеосигнал, пара 5) |
| — | 16 | — | — | TMDS Data4+ (Видеосигнал, пара 4) |
| — | 17 | — | — | TMDS Data4 Shield (Экран видеосигнала) |
| — | 18 | — | — | TMDS Data4- (Видеосигнал, пара 4) |
| — | 19 | — | — | TMDS Data3+ (Видеосигнал, пара 3) |
| — | 20 | — | — | TMDS Data3 Shield (Экран видеосигнала) |
| — | 21 | — | — | TMDS Data3-(Видеосигнал, пара 3) |
| 13 | 22 | 14 | 15 | CEC (Сигнал) |
| 14 | 23 | 17 | 2 | Reserved (HDMI 1.0-1.3c) HEC Data- (HDMI 1.4+ with Eternet) |
| — | 24 | — | — | Reserved (Зарезервирован в кабеле, но не подключен) |
| 15 | 25 | 15 | 17 | SCL (I2C Serial Clock for DDC) |
| 16 | 26 | 16 | 18 | SDA (I2C Serial Data for DDC) |
| 17 | 27 | 13 | 16 | DDC/CEC/HEC Ground (Заземление) |
| 18 | 28 | 18 | 19 | +5V Power (max 50 mA) (Питание) |
| 19 | 29 | 19 | 1 | Hot Plug Detect (All versions) (горячее подключение) HEC Data+ (HDMI 1.4+ with Ethernet) |
Источник: allmbs.ru
Руководство по распиновке и особенностям USB-C
USB Type-C – это спецификация системы USB разъемов, которая завоевывает популярность среди смартфонов и мобильных устройств и способна как доставлять питание, так и передавать данные.
В отличие от своих USB предшественников, он также является двухсторонним – поэтому вам не нужны три попытки, прежде чем подключить его.
В данной вводной статье будут рассмотрены некоторые из наиболее важных функций стандарта USB-C. Прежде чем погрузиться в распиновку и объяснения каждого вывода, мы быстро рассмотрим, что такое USB-C и чем он лучше.
Что такое USB-C?
USB-C является относительно новым стандартом, целью которого является обеспечение высокоскоростной передачи данных со скоростью до 10 Гбит/с и способностью пропускать питание до 100 Вт. Эти функции могут сделать USB-C действительно универсальным стандартом подключения для современных устройств.
USB-C или USB Type-C?
Эти два термина обычно взаимозаменяемы (в этой статье мы будем использовать оба). Хотя USB-C используется чаще, USB Type-C, как указано на USB.org, является официальным названием стандарта.
Особенности USB-C
Интерфейс USB-C имеет три основные особенности:
- Он имеет двухсторонний разъем. Интерфейс спроектирован таким образом, что вилка может быть перевернута относительно гнезда.
- Он поддерживает стандарты USB 2.0, USB 3.0 и USB 3.1 Gen 2. Кроме того, он может поддерживать сторонние протоколы, такие как DisplayPort и HDMI в режиме работы, который называется альтернативным режимом.
- Он позволяет устройствам согласовывать и выбирать соответствующий режим питания через интерфейс.
В следующих разделах мы увидим, как эти функции предоставляются стандартом USB Type-C.
Выводы разъемов вилки/гнезда USB Type-C
Разъем USB Type-C имеет 24 контакта. На рисунках 2 и 3 показаны выводы гнезда и вилки (разъема на кабеле) USB Type-C.
Дифференциальные пары USB 2.0
Выводы D+ и D- являются дифференциальными парами, используемыми для подключения USB 2.0. В гнезде есть два контакта D+ и два контакта D-.
Однако контакты соединены друг с другом, и на самом деле для использования доступна только одна дифференциальная пара данных USB 2.0. Избыточность включена только для обеспечения двухсторонности разъема.
Выводы питания и земли
Контакты VBUS и GND являются путями питания и обратными путями для сигналов. Напряжение VBUS по умолчанию составляет 5 В, но стандарт позволяет устройствам согласовывать и выбирать напряжение VBUS, отличное от значения по умолчанию. Протокол USB Power Delivery допускает на VBUS напряжение до 20 В. Максимальный ток также может быть увеличен до 5 А. Следовательно, USB Type-C может пропускать максимальную мощность 100 Вт.
Передача высокой мощности может быть полезна при зарядке большого устройства, такого как ноутбук. На рисунке 4 показан пример от RICHTEK, где используется повышающий преобразователь для создания соответствующего напряжения, запрошенного ноутбуком.
Обратите внимание, что технология подачи питания делает USB Type-C более универсальным, чем более старые стандарты, потому что делает уровень мощности адаптируемым к потребностям нагрузки. Вы можете заряжать как смартфон, так и ноутбук, используя один и тот же кабель.
Выводы RX и TX
Имеется две дифференциальные пары RX и две дифференциальных пары TX.
Одна из этих двух пар RX вместе с парой TX может использоваться для протокола USB 3.0 / USB 3.1. Поскольку разъем является двухсторонним, требуется мультиплексор для правильного перенаправления данных через кабель по используемым дифференциальным парам.
Обратите внимание, что порт USB Type-C может поддерживать стандарты USB 3.0/3.1, но минимальный набор функций USB Type-C не включает USB 3.0/3.1. В таких случаях пары RX/TX не используются соединением USB 3.0/3.1 и могут использоваться другими функциями USB Type-C, такими как альтернативный режим и протокол USB Power Delivery. Эти функциональные возможности могут использовать даже все доступные дифференциальные пары RX/TX.
Выводы CC1 и CC2
Эти выводы являются выводами конфигурирования канала (Channel Configuration). Они выполняют ряд функций, таких как обнаружение присоединения и извлечения кабеля, определение ориентации гнезда (розетки) и вилки (разъема на кабеле), оповещение о питании. Эти выводы могут также использоваться для связи, необходимой для подачи питания (Power Delivery) и альтернативного режима (Alternate Mode).
На рисунке 5 ниже показано, как выводы CC1 и CC2 раскрывают ориентацию гнезда/вилки. На этом рисунке DFP обозначает Downstream Facing Port (нисходящий выходной порт), который является портом, действующим либо в качестве хоста при передаче данных, либо в качестве источника питания. UFP обозначает Upstream Facing Port (восходящий выходной порт), который является устройством, подключенным к хосту, или потребителем питания.
DFP подтягивает выводы CC1 и CC2 к шине 5 В через резисторы Rp, но UFP подтягивает их к шине GND через резисторы Rd. Если кабель не подключен, источник видит высокий логический уровень на выводах CC1 и CC2. Подключение кабеля USB Type-C создает путь для протекания тока от источника 5 В до земли. Поскольку в кабеле USB Type-C имеется только один провод CC, формируется только один путь протекания тока.
Например, в верхней части рисунка 5 вывод CC1 DFP подключен к выводу CC1 UFP. Следовательно, вывод CC1 DFP будет иметь напряжение ниже 5 В, но вывод CC2 DFP будет по-прежнему иметь высокий логический уровень. Поэтому, отслеживая напряжение на выводах DFP CC1 и CC2, мы можем определить подключение кабеля и его ориентацию.
В дополнение к ориентации кабеля путь Rp-Rd используется как способ передачи информации о возможностях источника тока. С этой целью потребитель энергии (UFP) контролирует напряжение на линии CC. Когда напряжение на линии CC имеет самое низкое значение (около 0,41 В), источник может обеспечить стандартное питание через USB, которое составляет 500 мА или 900 мА для USB 2.0 и USB 3.0 соответственно. Когда напряжение на линии CC составляет около 0,92 В, источник может выдавать ток 1,5 А. Максимальное напряжение на линии CC, которое составляет около 1,68 В, соответствует допустимому току источника 3 А.
Вывод VCONN
Как упоминалось ранее, USB Type-C призван обеспечить невероятно высокую скорость передачи данных наряду с высокими уровнями передаваемой мощности. Эти функции могут потребовать использования специальных кабелей с электронной маркировкой, использующих встроенную микросхему. Кроме того, некоторые активные кабели используют микросхему повторителя для усиления сигнала, компенсации потерь, вносимых кабелем, и так далее. В этих случаях мы можем питать электрическую схему внутри кабеля, подавая на вывод VCONN напряжение 5 В от источника мощностью 1 Вт. Пример этого показан на рисунке 6.
Как вы видите, активный кабель использует резисторы Ra, чтобы подтянуть выводы CC2 к шине GND. Значение Ra отличается от Rd, поэтому DFP по-прежнему может определять ориентацию кабеля, проверяя напряжение на выводах CC1 и CC2 DFP. После определения ориентации кабеля вывод конфигурирования канала, соответствующий «микросхеме активного кабеля», будет подключен к источнику питания 5 В, 1 Вт для питания схемы внутри кабеля. Например, на рисунке 6 действительный путь Rp-Rd соответствует выводу CC1. Следовательно, вывод CC2 будет подключен к источнику питания, обозначенному VCONN.
Выводы SBU1 и SBU2
Эти два вывода соответствуют низкоскоростным сигнальным путям, которые используются только в альтернативном режиме.
Управление питанием USB Power Delivery
Теперь, когда мы знакомы с распиновкой стандарта USB-C, давайте кратко рассмотрим USB Power Delivery.
Как упоминалось ранее, устройства, использующие стандарт USB Type-C, могут согласовывать и выбирать соответствующий уровень передаваемой через интерфейс мощности. Эти согласования питания достигаются с помощью протокола под названием USB Power Delivery, который представляет собой однопроводную связь по линии CC, описанной выше. На рисунке 7 ниже показан пример использования USB Power Delivery, где приемник отправляет запросы источнику и подстраивает напряжение VBUS по мере необходимости. Сначала запрашивается шина 9 В. После того, как источник стабилизирует напряжение шины на уровне 9 В, он отправляет приемнику сообщение «источник питания готов». Затем приемник запрашивает шину 5 В, и источник предоставляет ее и снова отправляет сообщение «источник питания готов».
Важно отметить, что «USB Power Delivery» – это не только переговоры, связанные с передачей энергии, но и другие переговоры, например, связанные с альтернативным режимом, также выполняются с использованием протокола USB Power Delivery на линии CC.
Альтернативные режимы
Этот режим работы позволяет нам, используя стандарт USB Type-C, реализовывать сторонние протоколы, такие как DisplayPort и HDMI. Все альтернативные режимы должны как минимум поддерживать соединение USB 2.0 и USB Power Delivery. Для получения дополнительной информации смотрите этот документ от TI.
Заключение
USB Type-C обладает интересными особенностями. Он поддерживает невероятно высокую скорость передачи данных до 10 Гбит/с и высокую передаваемую мощность до 100 Вт. Благодаря этому, а также двухстороннему разъему, USB Type-C может стать действительно универсальным стандартом для современных устройств.
Теги
Сохранить или поделиться
На сайте работает сервис комментирования DISQUS, который позволяет вам оставлять комментарии на множестве сайтов, имея лишь один аккаунт на Disqus.com.
В случае комментирования в качестве гостя (без регистрации на disqus.com) для публикации комментария требуется время на премодерацию.
Источник: radioprog.ru