מבוא למחברי Type-C
USB מסוג Cהתגלה כשחקן דומיננטי בשוק בזכות יתרונות המחברים שלו וכעת הוא על סף להגיע לפסגה. היישום שלו בתחומים שונים הוא בלתי ניתן לעצירה. ה-MacBook של אפל גרם לאנשים להכיר בנוחות של ממשק USB Type-C וגם חשף את מגמת הפיתוח של מכשירים עתידיים. בימים הבאים, עוד ועוד מכשירי USB Type-C יושקו. אין ספק שממשק ה-USB Type-C יהפוך בהדרגה לנפוץ וישלוט בשוק בשנים הקרובות. יתר על כן, במכשירים ניידים כמו טלפונים וטאבלטים, יש לו מספר תכונות המאפשרות טעינה מהירה יותר, מהירויות העברת נתונים גבוהות יותר ותמיכה בפלט תצוגה. הוא מתאים יותר כממשק פלט למכשירים ניידים. וחשוב מכל, קיים צורך עז בממשק אוניברסלי כדי לשפר את הקישוריות בין מכשירים שונים. תכונות אלו עשויות להפוך את ממשק ה-Type-C באמת לממשק המאוחד של העתיד, לא רק בתחומי היישומים שאתם רואים!
אם מחבר ה-USB Type-C מתוכנן בהתאם לתקני התעשייה של איגוד ה-USB, הוא יהיה אופנתי, דק וקומפקטי, מתאים למכשירים ניידים. יחד עם זאת, עליו לעמוד בדרישות החוזק הגבוהות של האיגוד ולהיות מתאים למגוון יישומים תעשייתיים. מחבר ה-USB Type-C מספק ממשק תקע הפיך; ניתן להכניס את השקע מכל כיוון, מה שמאפשר חיבור קל ואמין. מחבר זה צריך גם לתמוך בפרוטוקולים שונים מרובים ויכול להיות תואם לאחור עם HDMI, VGA, DisplayPort וסוגי חיבור אחרים מיציאת USB מסוג C אחת באמצעות מתאמים. כדי להתמודד עם ביצועים בהפרעות אלקטרומגנטיות (EMI) ובסביבות קשות אחרות, יש צורך בשיקולי עיצוב נוספים. מומלץ ליצרנים לבחור ספקי מחברים בעלי הסמכת TID כדי להימנע מבעיות ביישומי מסוף!
הUSB מסוג C 3.1לממשק שישה יתרונות עיקריים:
1) פונקציונליות מלאה: הוא תומך בנתונים, אודיו, וידאו וטעינה בו זמנית, ומניח את היסודות לנתונים במהירות גבוהה, אודיו דיגיטלי, וידאו בחדות גבוהה, טעינה מהירה ושיתוף מכשירים מרובים. כבל אחד יכול להחליף כבלים מרובים שהיו בשימוש בעבר.
2) הכנסה הפיכה: בדומה לממשק Apple Lightning, החלק הקדמי והאחורי של היציאה זהים, ותומכים בהכנסה הפיכה.
3) שידור דו-כיווני: ניתן להעביר נתונים וחשמל בשני הכיוונים.
4) תאימות לאחור: באמצעות מתאמים, ניתן להתאים אותו ל-USB Type-A, Micro-B וממשקים אחרים.
5) גודל קטן: גודל הממשק הוא 8.3 מ"מ x 2.5 מ"מ, בערך שליש מגודלו של ממשק USB-A.
6) מהירות גבוהה: תואם ל-USB 3.1פרוטוקול, הוא יכול לתמוך בהעברת נתונים של עד 10 ג'יגה-ביט לשנייה, כגוןUSB C 10 ג'יגה-ביט לשנייהוUSB 3.1 דור 2סטנדרטים, ומשיגים שידור מהיר במיוחד.
הוראות תקשורת USB PD
USB - Power Delivery (USB PD) הוא מפרט פרוטוקול המאפשר העברה בו-זמנית של עד 100W של חשמל ותקשורת נתונים דרך כבל יחיד; USB Type-C הוא מפרט חדש לחלוטין עבור מחבר USB שיכול לתמוך בסדרה של סטנדרטים חדשים כגון USB 3.1 (Gen1 ו-Gen2), DisplayPort ו-USB PD; המתח והזרם המרביים הנתמכים כברירת מחדל עבור יציאת USB Type-C הם 5V 3A; אם USB PD מיושם ביציאת USB Type-C, הוא יכול לתמוך בהספק של 240W המוגדר במפרט USB PD, לכן, יציאת USB Type-C אינה אומרת שהיא תומכת ב-USB PD; USB PD נראה כפרוטוקול בלבד להעברת וניהול חשמל, אך למעשה, הוא יכול לשנות תפקידי יציאה, לתקשר עם כבלים פעילים, לאפשר ל-DFP להפוך להתקן אספקת החשמל ופונקציות מתקדמות רבות אחרות. לכן, התקנים התומכים ב-PD חייבים להשתמש בשבבי CC Logic (שבבי E-Mark), לדוגמה, באמצעות...כבל USB C 5A 100Wיכול להשיג אספקת חשמל יעילה.
זיהוי ושימוש בזרם USB Type-C VBUS
ל-USB Type-C הוסיפו פונקציות לגילוי ושימוש בזרם. שלושה מצבי זרם חדשים הוצגו: מצב צריכת חשמל ברירת מחדל של USB (500mA/900mA), 1.5A ו-3.0A. שלושת מצבי הזרם הללו מועברים ומזוהים דרך פיני CC. עבור DFPs הדורשים יכולת שידור זרם, נדרשים ערכים שונים של נגדי CC Rp כדי להשיג זאת. עבור UFPs, יש צורך לזהות את ערך המתח על פין CC כדי לקבל את יכולת הפלט הזרם של ה-DFP השני.
ניהול וזיהוי של DFP-to-UFP ו-VBUS
DFP הוא יציאת USB Type-C הממוקמת על גבי המארח או הרכזת, המחוברת להתקן. UFP הוא יציאת USB Type-C הממוקמת על גבי המכשיר או הרכזת, המחוברת ל-DFP של המארח או הרכזת. DRP הוא יציאת USB Type-C שיכולה לתפקד כ-DFP או כ-UFP. DRP עובר בין DFP ל-UFP כל 50 מילישניות במצב המתנה. בעת מעבר ל-DFP, חייב להיות נגד Rp הנמשך כלפי מעלה ל-VBUS או מקור זרם בפלט על פין CC. בעת מעבר ל-UFP, חייב להיות נגד Rd הנמשך כלפי מטה ל-GND על פין CC. פעולת מיתוג זו חייבת להתבצע על ידי שבב CC Logic.
ניתן להפיק VBUS רק כאשר DFP מזהה הכנסת UFP. לאחר הסרת UFP, יש לכבות את VBUS. פעולה זו חייבת להתבצע על ידי שבב CC Logic.
הערה: ה-DRP שהוזכר לעיל שונה מ-USB-PD DRP. USB-PD DRP מתייחס ליציאות החשמל המשמשות כמקור מתח (ספק) וכמקור חשמל (מקור חשמל), לדוגמה, יציאת USB Type-C במחשב נייד תומכת ב-USB-PD DRP, שיכולה לשמש כמקור מתח (בעת חיבור כונן USB או טלפון נייד) או כמקור חשמל (בעת חיבור צג או מתאם מתח).
קונספט DRP, קונספט DFP, קונספט UFP
העברת נתונים מורכבת בעיקר משתי קבוצות של אותות דיפרנציאליים, TX/RX. CC1 ו-CC2 הם שני פינים מרכזיים בעלי פונקציות רבות:
זיהוי חיבורים, הבחנה בין צד קדמי לאחורי, הבחנה בין DFP ל-UFP, שהיא תצורת master-slave עבור Vbus, ישנם שני סוגים של USB Type-C ו-USB Power Delivery.
הגדרת Vconn. כאשר יש שבב בכבל, כבל CC אחד משדר אות, והשני הופך לספק הכוח Vconn. הגדרת מצבים אחרים, כגון בעת חיבור אביזרי שמע, DP, PCIE, ישנם ארבעה קווי חשמל והארקה לכל אחד, DRP (Dual Role Port): יציאה דו-תפקידית, DRP יכול לשמש כ-DFP (מארח), UFP (התקן), או לעבור באופן דינמי בין DFP ל-UFP. התקן DRP טיפוסי הוא מחשב (המחשב יכול לשמש כמארח USB או התקן לטעינה (ה-MacBook Air החדש של אפל)), טלפון נייד עם פונקציית OTG (הטלפון הנייד יכול לשמש כמכשיר לטעינה וקריאת נתונים, או כמארח לספק חשמל או לקרוא נתונים מדיסק און קי USB), סוללת גיבוי (פריקה וטעינה יכולות להתבצע דרך USB Type-C אחד, כלומר, יציאה זו יכולה לפרוק ולטעון).
שיטת המימוש האופיינית של שרת מארח-לקוח (DFP-UFP) של USB Type-C
קונספט CCpin
CC (ערוץ תצורה): ערוץ תצורה, זהו ערוץ מפתח חדש שנוסף ב-USB Type-C. תפקידיו כוללים זיהוי חיבורי USB, זיהוי כיוון ההכנסה הנכון, יצירה וניהול של החיבור בין התקני USB ל-VBUS וכו'.
ישנו נגד מתח עליון Rp על פין CC של ה-DFP, ונגד מתח תחתון Rd על UFP. כאשר אינו מחובר, ל-VBUS של ה-DFP אין פלט. לאחר החיבור, פין CC מחובר, ופין CC של ה-DFP יזהה את נגד המתח Rd של ה-UFP, מה שמצביע על יצירת החיבור. לאחר מכן, DFP יפתח את מתג ההפעלה של Vbus ויוציא הספק ל-UFP. איזה פין CC (CC1, CC2) מזהה את נגד המתח קובע את כיוון ההכנסה של הממשק, וגם מחליף RX/TX. ההתנגדות Rd = 5.1k, וההתנגדות Rp היא ערך לא ודאי. על פי התרשים הקודם, ניתן לראות שישנם מספר מצבי אספקת חשמל עבור USB Type-C. כיצד להבחין ביניהם? זה מבוסס על ערך Rp. המתח שזוהה על ידי פין CC שונה כאשר ערך Rp שונה, ולאחר מכן שולטים בקצה ה-DFP כדי לבצע איזה מצב אספקת חשמל. יש לציין ששני פיני ה-CC המצוירים באיור לעיל הם למעשה רק קו CC אחד בכבל ללא השבב.
זמן פרסום: 3 בנובמבר 2025
