Порт USB Type-C. Преимущества и особенности

Оглянитесь вокруг себя и скорее всего Вы увидите по крайней мере несколько устройств, использующих Universal Serial Bus (USB). В среднем, около 3 миллиардов портов USB поставляются ежегодно, что делает его на сегодняшний день самым успешным типом подключения периферийных устройств в мире. С начала своего существования тип подключения USB несколько раз совершенствовался (1.0, 2.0, 3.0),что с каждым разом улучшали его пропускную способность и настало время более кардинальных изменений. Результатом этого стал новый порт USB Type-C.

Подписывайтесь на наш Telegram-канал

Содержание:

1. Что такое USB Type-C
2. Конструкция и удобное подключение
3. Скорость передачи данных
4. Совместимость. Трудности «переходникового» периода
5. Передача энергии. Агрегат на 100 Вт
6. Итоги

Что такое USB Type-C

USB Type-C — это новый стандартный разъем для питания и передачи данных. Разъем USB-C был разработан USB Implementers Forum, группой компаний,которые разработали и сертифицировали стандарт USB.

Она насчитывает более 700 компаний, в том числе Apple, Dell, HP, Intel, Microsoft и Samsung. Разработанная почти в то же время, что и спецификация USB 3.1, но отличается от нее. USB Type-C Specification 1.0 тем, что определяет небольшой разъем для устройств USB.

Начиная с 2015 года, USB-C широко адаптирован и используется во многих смартфонах и ноутбуках. Возможность двусторонней передачи данных и энергии USB Type-C позволит значительно сократить сумму проводов, без которых в настоящее время невозможна работа устройства.

Конструкция и удобное подключение

Коннектор USB Type-C немного крупнее привычного USB 2.0 Micro-B, однако заметно компактнее сдвоенного USB 3.0 Micro-B, не говоря уже о классическом USB Type-A.

Габариты разъема (8,34 × 2,56 мм) позволяют без особых сложностей использовать его для устройств любого класса, включая смартфоны / планшеты с минимально разумной толщиной корпуса.

Конструктивно разъем имеет овальную форму. Сигнальные и силовые выходы размещены на пластиковой стойке в центральной части. Контактная группа USB Type-C включает 24 вывода. Это намного больше,чем у разъемов USB предыдущего поколения. На нужды USB 1.0 / 2.0 выделялось всего 4 контакта, а разъемы USB 3.0 имеют 9 выходов.

Первая очевидная выгода USB Type-C — симметричный разъем, позволяющий не задумываться над тем, какой стороной подсоединить штекер в розетку. Извечная проблема устройств с USB-коннекторами любого формата теперь наконец решена. При этом решение задачи достигается не банальным дублированием всех контактных групп. Здесь используется определенная логика автоматического согласования и коммутации.

Еще один приятный момент — с обеих сторон кабеля располагаются идентичные разъемы. Поэтому, используя USB Type-C, не нужно выбирать, какой стороной проводника присоединять ведущее и ведомое устройства.

Внешняя оболочка коннектора не имеет никаких отверстий или вырезов. Для его фиксации в разъеме используются внутренние боковые защелки. Штекер должен достаточно надежно удерживаться в разъеме. Люфтов, подобных тем, что можно было наблюдать в USB 3.0 Micro-B, здесь быть не должно.

Многих, наверное, волнует физическая надежность нового коннектора. Согласно заявленным характеристикам, механический ресурс разъема USB Type-C составляет около 10 000 подключений. Точно такой же показатель характерен и для порта USB 2.0 Micro-B.

Скорость передачи данных

Одно из преимуществ USB Type-C — возможность использования для передачи данных интерфейса USB 3.1, который обещает повышение пропускной способности до 10 Гб / с. Однако, USB Type-C и USB 3.1 — это не равнозначные термины и точно не синонимы. В формате USB Type-C могут быть реализованы возможности как USB 3.1, так и USB 3.0 и даже USB 2.0. Поддержку той или иной спецификации определяет интегрированный контроллер. Конечно, с большей вероятностью порты USB Type-C будут появляться на устройствах, поддерживающих высокую скорость передачи данных, но это не догма.

Напомним, что даже при реализации возможностей USB 3.1 возможные различия в максимальной скорости передачи данных. Для USB 3.1 Gen 1 — это 5 Гб / с, USB 3.1 Gen 2 — 10 Гб / с. Кстати, уже представлены Apple Macbook и Chromebook Pixel имеют порты USB Type-C с пропускной способностью 5 Гб / с. Ну, а наглядным примером того, что новый интерфейсный разъем очень вариативный, является планшет Nokia N1. Он также оснащен коннектором USB Type-C, но его возможности ограничены USB 2.0 с пропускной способностью 480 Мб / c.

Важно понимать, что номинально порт USB Type-C может использоваться для максимально продуктивного подключения на скоростях до 10 Гб / c, но, чтобы получить такую ​​пропускную способность, ее должны обеспечивать соответствующими ресурсами. Наличие USB Type-C не является показателем реальных скоростных возможностей порта. Их следует предварительно уточнять в спецификациях конкретных продуктов.

Некоторые ограничения также имеют кабели для подключения устройств. При использовании интерфейса USB 3.1 для передачи данных без потерь на скоростях до 10 Гб / c(Gen 2) длина кабеля с разъемами USB Type-C не должна превышать 1 метр, для соединения на скорости до 5 Гб / c (Gen 1) — 2 метра.

Совместимость. Трудности «переходникового» периода

Если говорить о совместимости USB Type-C с устройствами, оснащенными портами USB предыдущего поколения, то, подключить их непосредственно не представляется возможным из-за принципиальных отличий конструкции коннекторов. Для этого придется воспользоваться переходниками. Их ассортимент обещает быть очень широким. Конечно, речь не только о конвертации USB Type-C формат других типов USB. Переходники для вывода изображения на экраны с традиционными портами DisplayPort, HDMI, DVI и VGA также будут доступны.

Учитывая наличие всего одного USB Type-C, владельцу MacBook наверняка не обойтись без универсального более функционального конвертора. Apple представила два таких адаптера.

Один на выходе имеет сквозной порт USB Type-C, VGA и USB Type-A, второй вариант оснащен HDMI вместо VGA. Google для новой системы Chromebook Pixel предлагает отдельные переходники с USB Type-C на Type-A (вилка / розетка), конвертер на DisplayPort и HDMI. Также отдельно есть блок питания на 60 Вт.

Передача энергии. Агрегат на 100Вт

Еще одна важная особенность, которую имеет USB Type-C — это возможность передачи энергии мощностью до 100 Вт. Этого хватит не только для зарядки мобильных устройств, но и для беспроблемной работы ноутбуков, мониторов или, например, «больших» внешних накопителей формата 3,5 «.

При начальной разработке шины USB, передача энергии была второстепенной функцией. Порт USB 1.0 обеспечивал всего 0,75 Вт (0,15 А, 5 В). Достаточно для работы мышки / клавиатуры, но не более того. Для USB 2.0 номинальная сила тока была увеличена до 0,5 А, что позволило получить уже 2,5 Вт. Этого часто хватало для питания, например, внешних жестких дисков формата 2,5 «. Для USB 3.0 номинально предусмотрена сила тока в 0,9 А, что при постоянном напряжении в 5 В уже гарантирует мощность в 4,5 Вт. Специальные усиленные разъемы на материнских платах или ноутбуках способны были выдавать до 1,5 А для ускорения зарядки подключенных мобильных устройств, но это все еще 7,5 Вт. На фоне этих цифр возможность передачи 100 Вт выглядит чем-то фантастическим. Однако, чтобы порт USB Type-C наполнился необходимыми мощностями, нужна поддержка спецификации USB Power Delivery 2.0 (USB PD). Если таковой нет, порт USB Type-C штатно сможет выдать 7,5 Вт (1,5 А, 5 В) или 15 Вт (3А, 5 В) в зависимости от конфигурации.

Чтобы упорядочить энергетические возможности портов с USB PD, была разработана система силовых профилей, предусматривающих возможные комбинации напряжений и токов. Соответствие Profile 1 гарантирует возможность передачи 10 Вт энергии, Profile 2 — 18 Вт, Profile 3 — 36 Вт, Profile 4 — 60 Вт, Profile 5 — 100 Вт. Порт, соответствующий профилю высшего уровня, поддерживает и все предыдущие по нисходящей. В качестве опорных напряжений выбраны 5В, 12В и 20В. Использование 5В необходимо для совместимости с огромным количеством имеющейся USB-периферии. 12В — стандартное напряжение питания различных компонентов систем. 20В предложено с учетом того, что для зарядки аккумуляторов большинства ноутбуков используются внешние системы питания на 19-20 В.

Конечно, хорошо, когда устройство оснащено USB Type-C, что поддерживает максимальный энергетический профиль USB PD. Именно такой разъем позволяет передавать до 100 Вт энергии. Очевидно, что порты с подобным потенциалом могут появиться на некоторых мощных ноутбуках, специальных док-станциях или материнских платах, где для нужд USB Type-C будут выделены отдельные фазы внутреннего блока питания. Речь о том, что необходимую мощность нужно как-то сгенерировать и подвести к контактам USB Type-C. И для передачи энергии такой мощности нужны активные кабели.

Здесь важно понимать, что любой порт нового формата сможет обеспечить заявленную мощность в 100 Вт. Потенциальная возможность для этого есть, однако данный вопрос обязательно должен быть решен производителем на уровне схемотехники. Также не стоит питать иллюзий на счет того, что вышеуказанные 100 Вт можно будет получить, скажем, от блока питания размером со спичечный коробок и теперь зарядкой от смартфона можно будет питать свой игровой ноутбук и подключенный к нему 27-дюймовый монитор. Все же закон сохранения энергии продолжает работать, а потому внешняя система питания на 100 Вт с портом USB Type-C будет представлять собой все такой же тяжелый брусок, как и раньше. В целом же возможность передачи энергии такой мощности с помощью универсального компактного разъема — это, конечно же, плюс. Как минимум, прекрасная возможность избавиться от разнобоя оригинальных силовых коннекторов, которыми особенно часто грешат производители ноутбуков.

Еще одна полезная особенность USB Type-C — возможность изменения направления передачи энергии. Если позволяет схемотехника устройств, потребитель может, например, на определенное время стать источником заряда. Причем для обратного энергетического обмена не понадобится даже переподключение разъемов.

 Итоги

Необходимость в универсальном компактном разъеме, который можно было бы использовать для передачи данных, видео-аудиопотоков и электроэнергии, назрела уже достаточно давно. Необходимость Учитывая обоюдный интерес, как со стороны пользователей, так и производителей оборудования, есть все предпосылки для того, чтобы USB Type-С завоевал рынок.

Компактные размеры, простота и удобство подключения рядом с широкими возможностями обещают коннектора перспективы повторить успех своего предшественника. 10 Гб / c с возможностью дальнейшего масштабирования, передача энергии мощностью до 100 Вт и картинка с разрешением до 5К. Неплохо для старта! Еще один аргумент в пользу USB Type-C — открытый стандарт, не требует от производителей лицензионных отчислений. Впереди еще много работы, но уже виден результат, ради которого стоит пройти этот путь.