Стремительное развитие компьютерных технологий затрагивает не только основные компоненты систем. Увеличиваются возможности, в том числе различных интерфейсов. Что касается самого распространенного способа подключения периферийных устройств, - USB, - здесь в целом можно констатировать кратное увеличение производительности за последние годы. Пропускная способность универсальной последовательной шины увеличивается, функциональность расширяется. Изменениям подвергаются и разъемы, используемые для подключения разнообразных USB-устройств. Сегодня у многих на слуху USB такое, в чем преимущества и недостатки решения - тема данной статьи.
Окинув взглядом корпус практически любого ноутбука, можно обнаружить целый ряд различных портов, расположенных по бокам. Среди них обязательно присутствует USB, практически всегда HDMI и некоторые другие. Современные модели часто оснащаются новейшим портом USB Type-C. Что это за разъем, многие не знают, а стоило бы ознакомиться с возможностями порта. Предположительно, разъем в будущем заменит многие другие решения и станет действительно универсальным стандартом. Этому способствуют технические характеристики нового способа сопряжения компьютера и периферии. Порт USB Type-C предлагает пользователям повышенную скорость обмена данными, улучшенную функциональность, а также новый уровень удобства использования. Одним словом, будущее стандарта выглядит очень перспективным.
Создатели USB Type-С использовали при разработке стандарта очень простую идею. У пользователя должен быть единственный тип кабеля, а его компьютерная техника оснащается одним типом порта. Посредством использования унифицированного интерфейса доступно подключение всего что угодно. К примеру, используя кабель USB Type-C, можно подключать по своей сути разные устройства, представленные жесткими дисками, мониторами, аудиоинтерфейсами, смартфонами, планшетными ПК. Кроме прочего, появляется возможность использовать рассматриваемый разъем даже для зарядки лэптопа.
На сегодняшний день практически все периферийные устройства подключаются к ПК через привычный разъем USB-A. Этот порт прочно вошел в компьютерный мир, имеет знакомую всем прямоугольную форму, и его применение стало практически стандартом для сопряжения с ПК и ноутбуками флеш-накопителей, внешних клавиатур, мышек, жестких дисков, принтеров и многих других устройств. Такая монополия, вероятно, вскоре будет разрушена - кабель USB Type-C уже занимает достойное место среди решений, используемых для подключения множества устройств.
Для подключения устройств к уже давно ставшему стандартом порту USB-A применяются различные кабели. Главное различие между ними - разъема, расположенный на противоположной, подключаемой к компьютеру стороне кабеля. Это практически всегда другой тип разъема. К примеру, для смартфонов применяется micro-USB, для других гаджетов часто используют mini-USB. Чтобы подключить принтер, потребуется кабель с разъемом USB-B, а для подключения запоминающих устройств - micro-USB-B. Такое разнообразие вызывает некоторые неудобства и сложности, ведь пользователю, владеющему несколькими девайсами, всегда нужно иметь под рукой целый набор кабелей. Призванный быть единым для всех аппаратов, т. е. универсальный кабель USB Type-C многократно упрощает эту ситуацию.
С развитием стандарта стало возможным установить единую конструкцию разъема для всех устройств, а также одинаковый коннектор на обоих концах кабеля. Как понять, взяв в руки кабель USB Type-C, что это именно он? Решение представляет собой тонкий коннектор, имеющий овальную форму и значительно меньший по габаритам в сравнении с предыдущими форматами кабелей и разъемов этого типа. Помимо этого, USB 3 Type-C получил важнейшую характеристику, представленную симметричностью и обратимостью. В целом очень похоже на решение Lightning от компании Apple - очень удобно, ведь не нужно тратить время на манипуляции с кабелем, чтобы найти верный способ подключения.
Вероятно, уже сегодня можно утверждать, что по прошествии определенного времени разъем USB Type-C превратится в единственный универсальный порт для всех периферийных устройств. Таким образом, произойдет замена USB-A, B, micro-USB и mini, так усложняющих жизнь обычных пользователей на сегодняшний день. Все кабели должны стать одинаковыми и обладать возможностью использования для любых девайсов. Конечно же, быстрой унификации не случится, слишком много работоспособных устройств с отличными от USB Type-С разъемами используется сегодня и будет эксплуатироваться еще несколько лет.
При этом не стоит забывать: экспансия новых решений уже началась. К примеру, флешка USB Type-C уже совсем не редкость на прилавках компьютерных магазинов. Кроме того, факт выхода флагманских устройств от самых известных брендов, оснащаемых рассматриваемым портом, говорит о том, что описываемая ситуация, т. е. вытеснение устаревших разъемов с рынка рано или поздно наступит. Для совместимости со старыми решениями пока что придется использовать USB Type-C переходник.
Прочитав вышеизложенное, можно задуматься о том, что делать с уже приобретенными устройствами, оснащенными типами разъемов, отличными от USB Type-С. Нужно сказать, данный вопрос не должен вызывать особого беспокойства. Уже разработаны, выпускаются и продаются самые разнообразные переходники, позволяющие подключить любые девайсы с разъемом USB вне зависимости от его типа. Переходники типа mini-USB - Type-C , micro-USB - Type-C и другие уже широко распространены и отлично выполняют свои функции. Принцип обеспечения применяемый в компьютерной технике уже много лет, никто не собирается нарушать. При наличии в новом ноутбуке или компьютере порта USB Type-C переходник для других разновидностей разъема - это вполне применимое и действенное решение.
Безусловно, простой пересмотр конструкции, которому подверглись разъем и порт, не будет весомой причиной для побуждения пользователя к апгрейду всей имеющейся у него периферии, но ведь исполнение - это далеко не единственное преимущество нового решения. Новым форматом поддерживается самый современный протокол USB 3.1, несущий в себе увеличение скорости обмена данными и большую универсальность в сравнении с предыдущими версиями, которые используются на устройствах, оснащаемых USB-А.
С момента представления первой версии разъма прошло уже более двух десятков лет. В то время максимальная скорость, с которой передавались данные, составляла 12 Мб/с. На сегодняшний день можно утверждать, рассматривая USBType-C, что это самый быстрый интерфейс для подключения периферийных устройств из существующих решений. Стандарт USB 3.1 способен обеспечить показатель скорости передачи данных в 10 Гб/с.
К дополнительным преимуществам рассматриваемого стандарта, безусловно, следует отнести производительность, представленную способностью обеспечивать передачу мощности до 100 Вт. Этого показателя достаточно для обеспечения энергией практически любого ноутбука, не говоря уже о смартфонах, планшетах и других гаджетах. Кроме энергии, новым форматом поддерживается передача огромного объема данных в единицу времени. К примеру, уже сегодня через USB Type-С успешно передают видеосигнал в разрешении 4К.
Универсальной природой новейшего стандарта открывается широкий ряд практических применений. Массу полезных функций можно обеспечить при помощи единственного кабеля. Например, можно подключить оснащенный USB-C ноутбук к монитору с внешним питанием и заряжать батарею лэптопа, одновременно просматривая видеоконтент. В том случае, когда к дисплею подключены устройства хранения, например, внешний диск, с ноутбука можно получить доступ к хранимой на носителе информации.
Этот разъем является блестящим новым форматом, без сомнения претендующим на звание повсеместно используемого решения в самом ближайшем будущем. При этом начальные стадии распространения и развития, на которых в данный момент все еще находится стандарт, не обеспечивают полного отсутствия опасностей, а также некоторой путаницы при использовании разъема.
Главной проблемой, с которой может столкнуться пользователь, решивший приобщиться к современным тенденциям, являются дешевые некачественные аксессуары и кабели. Ввиду большого количества энергии, передаваемой через разъемы USB Type-C, использование кабелей недостаточного качества может привести к повреждению сопрягаемых устройств. Этот фактор должен учитываться пользователями в обязательном порядке. При покупке кабелей и переходников следует выбирать изделия надежных проверенных брендов.
Еще один неприятный момент, с которым могут столкнуться пользователи USB Type-C сегодня, вызван тем фактором, что рассматриваемый стандарт относится больше к типу используемого разъема, нежели к спецификациям самого интерфейса. Поэтому вполне вероятна ситуация, при которой устройство, подключенное к новому разъему, будет работать не так быстро, как ожидал владелец девайса. В первом поколении используется технология USB 3.0, обеспечивающая показатель максимальной скорости 5 Гб/с. Вторым поколением USB-C поддерживается стандарт 3.1, скорость передачи данных через который достигает уже 10 Гб/с. Проблемы с каждым из портов возникают по причине того, что выглядят они одинаково, но при производстве готовых решений брендами используются различные компоненты даже в линейках похожих моделей. Другими словами, перед покупкой девайса с разъемом USB Type-C необходимо проверять соответствие реальных технических характеристик порта требуемым показателям.
Новый стандарт USB Type-C до сих пор недостаточно широко развит на рынке, однако производители постепенно принимают свежую технологию. В смартфоностроении USB-C уже можно назвать новым трендом, потому что это не только усовершенствованный разъем для зарядки, но и средство для отказа от традиционного 3,5-миллиметрового порта для наушников. Сегодня мы более детально поговорим о USB Type-C, и данная статья расскажет вам, что это такое.
Сегодня практически все электронные устройства оснащаются разъемом USB. От настольных компьютеров до смартфонов и разнообразных накопителей с ноутбуками. USB является повсеместным стандартом, когда дело доходит до подключения периферии или передачи данных между устройствами. Последнее крупное обновление USB вышло в 2013 году с выходом USB 3.1, сопровождающегося релизом нового разъема Type-C. Как видите, с тех пор прошло уже почти 4 года, а Type-C так и не прижился.
В настоящее время на рынке можно по пальцам пересчитать устройства, использующие технологию USB Type-C. Среди компьютеров это последние ноутбуки от Apple, от Google, линейка от Samsung и еще несколько гибридных устройств. Среди смартфонов - в основном флагманы уходящего года: , и .
Так почему USB Type-C лучше, чем предшественники? Давайте выясним.
USB Type-C - это новый и в настоящее время активно развивающийся отраслевой стандарт передачи данных для компьютеров и мобильных устройств. Главным и самым значительным нововведением Type-C является измененный разъем - универсальный, симметричный, способный работать любой стороной. Разъем USB-C был придуман USB Implementers Forum - группой компаний, которая разработала и сертифицировала новый стандарт USB. В нее также входят крупнейшие технологические компании, а именно Apple, Samsung, Dell, HP, Intel и Microsoft. К слову, это важно знать, ведь поэтому USB Type-C был легко принят большинством производителей ПК.
Основные характеристики:
Версии USB относятся к общему стандарту, но их различие состоит в максимальной скорости передачи данных и мощности работы. Конечно, есть и многие другие факторы.
USB 2.0
Вторая версия USB была представлена в апреле 2000 года. Она обеспечила стандарт значительным приростом в максимальной скорости передачи данных - до 480 Мбит в секунду. Также USB 2.0 стал мощнее, потребляя 1,8А на 2,5В.
USB 3.0
Выход USB 3.0 принес с собой не только ожидаемые улучшения в скорости передачи данных и мощности, но и новые типы разъемов. Более того, USB 3.0 даже получил свой цвет - новую версию стандарта обозначили синим, чтобы доблестно отличать его от старых поколений USB. USB 3.0 может работать со скоростью до 5 Гбит в секунду, беря для своего функционирования 5В на 1,8А. Кстати, эту версию представили в ноябре 2008 года.
Type-A
Type-A является классическим интерфейсом USB. Короткий и прямоугольный штепсель стал оригинальным дизайном для USB и по сей день остается стандартным разъемом для использования в конце хоста USB-кабеля. Есть также некоторые вариации Type-A - Mini Type-A и Micro Type-A, но они никогда не были широко принятыми общественностью в связи со сложнохарактерным гнездом. В настоящее время обе эти вариации Type-A признаны устаревшими.
Type-C
Таким образом, спустя Type-A и Type-B мы подошли, очевидно, к новейшему Type-C. Версии Type-A и Type-B должны были работать совместно друг с другом посредством обратной совместимости, однако прибытие Type-C полностью разрушило эти планы, поскольку USB-C предполагает полную замену устаревших технологий USB-соединения. Также Type-C был разработан специальным образом, чтобы дополнительные варианты типа Mini или Micro не понадобилось выпускать вообще. Это, опять же, связано с намерениями заменить все нынешние разъемы на USB Type-C.
Главной особенностью стандарта Type-C является универсальность или симметричность разъема. USB-C можно использовать обеими сторонами подобно технологии Apple Lightning - больше никаких специальных сторон для соединения, которые к тому же еще и в темноте сложно найти. Также версия Type-C основана на USB 3.1, что означает поддержку всех преимуществ последней версии, включая высочайшую скорость.
USB-C по-прежнему является обратно совместимым с существующими вариантами USB, но для такого сценария использования, конечно, понадобятся адаптеры.
Еще более актуальной и вызывающей значительное беспокойство проблемой USB Type-C является нерегулируемая работа коннектора, что привело к ряду опасных поступающих в продажу аксессуаров. Некоторые из таких аксессуаров за счет использования неподдерживаемых уровней напряжения способны «поджарить» подключенное устройство. Например, так было с великолепным на старте флагманом , который впоследствии начал сперва воспламеняться, а потом и вовсе взрываться в руках, брюках, машинах и квартирах своих владельцев.
Данная проблема привела к очевидному и единственному решению - массовому запрету на производство и продажу неоригинальных аксессуаров с поддержкой USB Type-C. Так, если аксессуар не будет соответствовать стандартным спецификациям USB Implementers Forum Inc., то продукт не будет допущен к продаже. Также для проверки рабочего состояния и подлинности различных сторонних аксессуаров компания USB-IF представила защищенное 128-битным шифрованием ПО, которое позволит устройствам с данным разъемом осуществлять автоматическую проверку подключенного устройства или аксессуара с USB-C.
Минусы:
Несмотря на все вышенаписанное, USB Type-C можно уверенно назвать шагом вперед для индустрии. Установка данного разъема позволит производителям делать более тонкие компьютеры и мобильные устройства с меньшим количеством портов, высочайшей скоростью передачи данных и в наушники. В будущем, если USB Type-C выбьется в массы, разъему удастся заменить не только порт 3,5 мм для наушников, но и HDMI - интерфейс, используемый для передачи видео. Так USB Type-C заменит привычные сегодня разъемы и станет универсальным стандартом в любой ситуации.
Плюсы:
У порта USB Type-C есть как минимум одно неоспоримое и очевидное преимущество перед портом micro USB - вставлять в него коннектор можно любой стороной (как Lightning). Но у USB Type-C есть и недостатки, о них мы расскажем сегодня.
1. USB Type-C не поддерживает быструю зарядку
В настоящее время ни один смартфон с кабелем USB Type-C не совместим с технологиями, поддерживающими быструю зарядку (например, с Qualcomm Quick Charge 2.0). Возможно, она появится в будущем, но точно не у тех смартфонов, что уже выпущены.
2. USB Type-C не гарантирует высокую скорость обмена данными
USB Type-C - это лишь форм-фактор коннектора, а не стандарт обмена данными. Сам кабель USB Type-C может соответствовать разным стандартам - USB 2.0, 3.0 и 3.1. Даже в том случае, если кабель поддерживает USB 3.1, скорость передачи данных через него будет ограничена портом смартфона или компьютера. В теории через USB 3.1 данные могут передаваться со скоростью до 10 гигабит в секунду, но в реальности такая скорость будет скорее всего недостижима даже при идеальных условиях.
3. USB Type-C слабо распространен
Наверняка вы часто просили у своих знакомых зарядное устройство или кабель для зарядки своего разрядившегося смартфона. В случае с USB Type-C такое не прокатит - вряд у кого-то найдется такой кабель. Попросить кабель micro USB можно у любого прохожего. Могут отказать, но он есть почти у всех..
4. USB Type-C это дорого
Хуже всего, если кабель потеряется или придет в негодность - шнур с micro USB стоит в компьютерных магазинах очень дешево, а USB Type-C есть далеко не во всех торговых точках, и за него придется выложить гораздо больше денег. Кроме того, нет никакой гарантии, что новый кабель будет таким же качественным, как тот, что прилагался в комплекте к смартфону, велик риск нарваться на подделку.
5. USB Type-C не поддерживает привычные аксессуары
Если вы уже купили для своего смартфона различные аксессуары, вроде портативных зарядных устройств, OTG-переходников, флэшек, колонок и т.п., будьте готовы, что они окажутся несовместимы с USB Type-C. Найти аксессуары, которые поддерживают этот стандарт, в настоящее время довольно сложно.
Все это вовсе не означает, что стандарт USB Type-C плох, просто его время еще не пришло. К тому же, многие проблемы совместимости решаются покупкой адаптера USB Type-C -> micro USB.
Вам приходилось встречать человека, который с восторгом говорил: «В моем смартфоне есть Type-C»?
Дебаты о современности и пользе нового интерфейса ведутся достаточно долго. Одни считают его будущим, другие - утопией. Вся беда в том, что обе стороны имеют весомые доказательства своей правоты. Чтобы разобраться в ситуации, необходимо всесторонне изучить вопрос.
Не все помнят первый разъем USB Type-A, который по сей день используется в новейших компьютерах, ноутбуках и планшетах. В далеких 90-х годах он имел такую же физическую форму, но другой стандарт - USB 1.1. Если говорить более подробно, были ограничения по скорости передачи данных.
В 2001 году был разработан стандарт 2.0, который является самым распространенным на сегодняшний день. Он обеспечил скорость передачи данных до 480 Мбит/с. В этот момент началась эпоха создания универсального и скоростного разъема для подключения.
Первым общепринятым разъемом, получившим большую популярность и распространение, стал Type-B Mini. Он успешно применяется в телефонах, фотоаппаратах, видеокамерах и позволяет подключить устройства к компьютеру. Однако не стоит считать это большим прорывом, так изменилась только форма, стандарт остался прежним - USB 2.0. Другими словами, скорость передачи не увеличилась.
Стремление минимизировать габариты гаджетов привело к созданию нового Type-B Micro. Он продолжает оставаться главным героем подавляющего количества современной техники, но не может предложить пользователям больших преимуществ.
Настоящим прорывом стала спецификация USB 3.0, которая кардинально поменяла взгляд на многие вещи. Новый интерфейс позволил увеличить скорость передачи данных до 5 Гбит/с. Изменения коснулись и внутреннего строения. В новом 3.0 представлена 9-контактная группа (в 2.0 было всего 4 контакта).
Последним шагом на пути к появлению Type-C стало принятие стандарта 3.1, который остается самым быстрым и эффективным в наши дни. Пользователи получили возможность передавать данные со скоростью до 10 Гбит/с. Новый стандарт также позволяет передавать заряд мощностью в 100 Вт.
Стандарт состоит из 24 пинов: два ряда по 12 штук. 8 пинов интерфейса USB 3.1 применяются для обмена данными с высокой скоростью. Пины B8 и A8 (SUB1 и 2) используются для передачи аналоговых сигналов в наушники (правый и левый), A5 и B5 (СС1 и 2) необходимы для выбора режима питания. Также есть выводы земли (GND) и питания (V+).
Он не так уж и необходим, а просто является очередной физической модификацией, получившей поддержку USB 3.1. Но не стоит спешить с выводами, так как есть целый ряд преимуществ, которые предлагает новый разъем:
С технической точки зрения USB Type-C практически совершенен. Так почему он до сих пор не стал самым популярным? Почему производители не спешат оснастить им свою технику? Для технического оснащения нет никаких препятствий, однако есть весомые причины, которые тормозят этот процесс.
В первую очередь, он имеет уникальную физическую структуру, поэтому для подключения большинства гаджетов необходимы кабели-переходники, всевозможные разветвители и адаптеры. Если подключаемое устройство не поддерживает USB 3.1, такое подключение просто теряет смысл, так как не будет обеспечена максимальная скорость передачи данных и поддержка питания.
Большинство выпущенной компьютерной, мобильной, аудио- и видеотехники оснащено Type-A, Type-B Mini/Micro, которые не имеют поддержки USB 3.1 или даже 3.0. Массовый переход на USB Type-C снизит спрос на существующие товары, у которых он отсутствует. Независимо от желаний и надежд пользователей, производители осознанно отодвигают эффективную технологию и тормозят ее распространение.
Во-вторых, даже при наличии в двух подключаемых устройствах Type-C получение всех преимуществ может быть недоступно. Это связанно с несовершенной технологией обработки и передачи информации определенных категорий устройств. Например, можно синхронизировать смартфон и персональный компьютер/ноутбук через Type-C. Однако передача данных в обоих направлениях будет ограничена, так как максимальную скорость не сможет обеспечить винчестер.
Да, новая технология доступна, она используется, но до полного перехода пока далеко. Нужно понимать, что в случае полного перехода на USB Type-C придется отправить на утилизацию всю устаревшую технику.
Редко бывает, что одна лишняя буква в названии стандарта грозит совершить революцию в мире интерфейсов передачи данных и гаджетов, но появление последней разновидности USB 3.1 Type-C похоже как раз тот случай. Что же нам обещает принести очередное обновление старого доброго USB интерфейса?
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 и планшеты.
Сигнальные и силовые выводы размещены на пластиковой вставке пожалуй это самое слабое его место в центральной части разъёма. Контактная группа USB Type-C содержит 24 вывода. Напомню, что у USB 1.0/2.0 имелось всего 4 контакта, а разъемам USB 3.0 потребовалось уже 9 выводов.
Если внимательно присмотреться к рисунку слева, то видно, что контакты имеют разную длину. Это обеспечивает их замыкание в определённой последовательности. На рисунке в центре мы видим наличие защёлок, которые должны удерживать воткнутый кабель и обеспечивать тактильный щелчок в процессе соединения-рассоединения. На правом графике изображена зависимость усилия в процессе вставки-вынимания разъёма.
Пики, которые мы видим на нём - это моменты срабатывания защёлки.
Можно констатировать, что разработчики стандарта сделали если не всё, то почти всё, чтобы разъём стал максимально удобным и надёжным: он вставляется любым концом и любой стороной с ощутимым щелчком. По их мнению, он способен пережить эту процедуру более 10 тысяч раз.
По краям расположены выводы земли. Плюсовые контакты питания также расположены симметрично. В центре находятся контакты, отвечающие за совместимость с интерфейсом USB2 и младше. Им повезло больше всего - они дублируются и поэтому поворот на 180 градусов при соединении не страшен. Синим цветом помечены выводы, отвечающие за высокоскоростной обмен данными. Как мы видим тут всё хитрее. Если мы повернём разъём, то к примеру, выход TX1 поменяется местами с TX2, но одновременно и место входа RX1 займёт RX2.
Выводы Secondary Bus и USB Power Delivery Communication служебные и предназначены для общения между собой двух соединяемых устройств. Ведь им необходимо очень о многом друг другу рассказать, прежде чем начать обмен, но об этом позже.
А пока ещё об одной особенности. Порт USB Type-C изначально разрабатывался в качестве универсального решения. Помимо непосредственной передачи данных по USB, он может также использоваться в альтернативном режиме (Alternate Mode) для реализации сторонних интерфейсов. Такую гибкость USB Type-C использовала ассоциация VESA, внедрив возможность передачи видеопотока посредством DisplayPort Alt Mode.
USB Type-C располагает четырьмя высокоскоростными линиями (парами) Super Speed USB. Если две из них выделяются на нужды DisplayPort, этого достаточно для получения картинки с разрешением 3840×2160. При этом не страдает скорость передачи данных по USB. На пике это все те же 10 Гб/с (для USB 3.1 Gen2). Также передача видеопотока никак не влияет на энергетические способности порта. На нужды DisplayPort может быть выделено даже 4 скоростные линии. В этом случае будут доступны разрешения вплоть до 5120×2880. В таком режиме остаются не задействованы линии USB 2.0, потому USB Type-C все еще сможет параллельно передавать данные, хотя уже с ограниченной скоростью.
В альтернативном режиме для передачи аудиопотока используются контакты SBU1/SBU2, которые преобразуются в каналы AUX+/AUX-. Для протокола USB они не задействуются, потому здесь тоже никаких дополнительных функциональных потерь.
При использовании интерфейса DisplayPort, коннектор USB Type-C по-прежнему можно подключать любой стороной. Необходимое сигнальное согласование предусмотрено изначально.
Подключение устройств с помощью HDMI, DVI и даже D-Sub (VGA) также возможно, но для этого понадобятся отдельные переходники, однако это должны быть активные адаптеры, так как для DisplayPort Alt Mode, не поддерживается режим Dual-Mode Display Port (DP++).
Альтернативный режим USB Type-C может быть использован отнюдь не только для протокола DisplayPort. Возможно, вскоре мы узнаем о том, что данный порт научился, например, передавать данные с помощью PCI Express или Ethernet.
И этому дала, и тому дала. В общем… о питании.
Еще одна важная особенность, которую привносит USB Type-C – возможность передачи по нему энергии мощностью до 100 Вт. Этого хватит не только для питания/зарядки мобильных устройств, но и для работы ноутбуков, мониторов, а если пофантазировать, то и небольшого лабораторного источника питания.
При появлении шины USB, передача энергии была важной, но всё же второстепенной её функцией. Порт USB 1.0 обеспечивал всего 0,75 Вт (0,15 А, 5 В). Достаточно для работы мыши и клавиатуры, но не более того. Для USB 2.0 номинальная сила тока была увеличена до 0,5 А, что позволило получать от неё уже 2,5 Ватта для питания, например, внешних жестких дисков формата 2,5”. Для USB 3.0 номинально предусмотрена сила тока в 0,9 А, что при неизменном напряжении питания в 5В 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 и это “всего лишь” 7,5 Вт. На фоне этих цифр возможность передачи 100 Вт выглядит чем-то фантастическим.
Для того чтобы наполнить такой энергией порт USB Type-C служит поддержка спецификации USB Power Delivery 2.0 (USB PD). Если таковой нет, порт USB Type-C штатно сможет выдать на гора 7,5 Вт (1,5 А, 5 В) или 15 Вт (3А, 5 В) в зависимости от конфигурации. Для подробного описания этой спецификации в данной статье недостаточно места, да и всё равно я не сделаю это лучше, чем уважаемый stpark в своей замечательной статье .
Однако, совсем обойти эту архиважную тему не получится.
Для того, чтобы обеспечить мощность в 100 ватт при напряжении пять вольт потребуется ток в 20 ампер! Такое при габаритах кабеля USB Type-C возможно пожалуй только если изготовить его из сверхпроводника! Боюсь, что сегодня это будет обходиться пользователям дороговато, поэтому разработчики стандарта пошли по другому пути. Они увеличили напряжение питания до 20 Вольт. “Позвольте, но ведь оно выжжет напрочь мой любимый планшет” - воскликните вы, и будете совершенно правы. Для того, чтобы не пасть жертвой разъярённых пользователей, инженеры задумали хитрый трюк - они ввели систему силовых профилей. Перед соединением любое устройство находится в стандартном режиме. Напряжение в нём ограничено пятью вольтами, а ток двумя амперами. Для соединения с устройствами старого типа этим режимом всё и закончится, а вот для более продвинутых случаев, после обмена данными, устройства переходят в другой согласованный режим работы с расширенными возможностями. Чтобы познакомиться с основными существующими режимами глянем на таблицу.
Профиль 1 гарантирует возможность передачи 10 Вт энергии, второй уже – 18 Вт, третий – 36 Вт, четвёртый целых – 60 Вт, ну а пятый нашу заветную сотню! Порт, соответствующий профилю более высокого уровня, поддерживает все состояния предыдущих по нисходящей. В качестве опорных напряжений выбраны 5В, 12В и 20В. Использование 5В необходимо для совместимости с огромным парком имеющейся USB-периферии. 12В – стандартное напряжение питания различных компонентов систем. 20В предложено с учетом того, что для зарядки аккумуляторов большинства ноутбуков используются внешние БП на 19–20В.
Для совмещения передачи энергии большой мощности и сигналом с гигабитным трафиком, производителям кабелей придётся серьёзно напрячься.
Полюбуйтесь, как выглядит подходящий для нашей задачи кабель в разрезе.
Кстати, об ограничениях на длину кабелей при использовании интерфейса USB 3.1. Для передачи данных без существенных потерь на скоростях до 10 Гб/c (Gen 2) длина кабеля c разъемами USB Type-C не должна превышать 1 метр, для соединения на скорости до 5 Гб/c (Gen 1) – 2 метра.
Схемотехники производителей материнских плат, докстанций и ноутбуков долго будут ломать голову, как сгенерировать мощность порядка сотни ватт, а трассировщики, как подвести её к разъёму USB Type-C.
При этом размеры чипа HDC3SS460 3.5 на 5.5 мм и в режиме покоя он потребляет ток порядка 1 микроампера. В активном же режиме - меньше миллиампера. Существуют и более продвинутые решения, например чипы производства NXP поддерживают частоту обмена до 10 ГГц.
Стали появляться и менеджеры питания, совмещённые с цепями защиты сигнальных линий от статики, например вот такое изделие от NXP
Оно предназначено для корректной обработки момента подключения разъёма, а так же размыкания цепи питания в случае неполадок. Данный чип уже поддерживает напряжение на VBUS до 30 вольт, а вот с максимальным коммутируемым током всё много хуже - он не должен превышать 1 ампера, что и понятно, учитывая габариты - 1.4 на 1.7 мм!
Безусловным лидером в этой области выступила Cypress, которая выпустила специализированный микроконтроллер с ядром ARM Cortex M0 поддерживающий все пять возможных для стандарта профилей питания.
Типичная схема включения для использования в ноутбуке даёт о нём некоторое представление, а подробнее с ним можно будет ознакомиться скачав даташит.
В отличие от чипа NXP он ориентирован на управление внешними силовыми ключами и поэтому может обеспечить коммутацию требуемых токов и напряжений, не смотря на свои малые размеры.
Внимание, Важная особенность для тех кто уже торопится заказать первые образцы - микроконтроллер не имеет USB интерфейса и не является полным и законченным решением. Он может служить только в качестве менеджера питания. В данный момент открыт предзаказ на поставку образцов и демонстрационных плат. Судьба этого микроконтроллера видимо будет во многом зависеть от того, снабдит ли фирма - производитель разработчиков референсными библиотеками для его использования в разных режимах.
Тот факт, что уже для него уже создано несколько демокитов сильно повышает вероятность последнего.
Итак сегодня полностью сложилась революционная ситуация. Верхи не могут, а низы не хотят жить по старому. Всем надоела неразбериха с огромным количеством кабелей, зарядных устройств, блоков питания и их низкая надёжность.
Новый стандарт породил невиданную активность. Флагманы электронной индустрии - Apple, Nokia, Asus готовят к выпуску свои первые гаджеты с поддержкой USB Type-C. Китайцы уже штампуют кабели и переходники. На подходе докстанции и хабы с поддержкой высокой нагрузки по мощности. Производители чипов разрабатывают новые микросхемы и думают как бы запихнуть драйвер нового порта в микроконтроллер. Маркетологи решают куда воткнуть новый разъём, а инженеры чешут репу пытаясь реализовать многопрофильные устройства из уже имеющихся электронных компонентов.
Пока не ясно только одно. Что мы получим в результате? Удобный и надёжный разъём, который заменит львиную долю интерфейсов и найдёт повседневное применение, или вавилонское столпотворение, ведь ситуация может начать развиваться по не самому благоприятному сценарию:
Пользователи могут окончательно запутаться в многочисленных спецификациях и кабелях, которые будут выглядеть с виду совершенно одинаково, но при этом будут сертифицированы только под определённые профили. Попробуй разберись с ходу со всеми этими маркировками.
Но даже если получится, то это вряд ли решит проблему - китайцы без зазрения совести легко поставят на любой шнур любой значок. А если надо, то до кучи на каждую сторону одного кабеля разные, их не смутит даже если они будут взаимоисключающими.
Рынок наводнится невероятным количеством переходников разного калибра и сомнительного качества.
Пытаясь подключить одно устройство к другому никогда в результате не будешь знать к какому результату этот процесс приведёт и из-за чего коннект либо вовсе отсутствует, либо всё жутко глючит. То ли один из гаджетов не поддерживает нужный профиль, то ли поддерживает но не слишком корректно, то ли вместо качественного кабеля попалась его грубая китайской подделка. А что прикажете делать, если вдруг на вашем ноутбуке выйдет из строя единственный оставшийся на нём разъём?
До новых встреч.
P.S. Новый стандарт уже приводит к появлению весьма экзотических устройств. Так анонсирован кабель 100 метровой длины, который вроде бы никак не вписывается в стандарты. Вся фишка в том, что он активный. На обоих своих концах кабель имеет преобразователь сигналов USB3 интерфейса в оптический. Сигнал передаётся по оптике и на выходе конвертируется назад. Естественно он не передают энергию, а только данные. При этом каждый из преобразователей на его концах питается от разъёма к которому подключен.
Думаю, что в скором времени для подтверждения подлинности уважающие себя фирмы начнут вставлять в кабели активные метки. Проблема хабов породит невиданную активность у разработчиков и производителей DC-DC преобразователей. Как справедливо заметил уважаемый пользователь
