Type-C连接器

发表时间:2023-01-29 15:09:06

USB Type-C凭借连接器的优势一举杀出江湖,目前已经成功即将登顶,各种领域应用势不可挡趋势,苹果的MacBook更让人们认识了USB Type-C接口的便利性,也让大家看到了未来设备的发展趋势,在接下来的日子里,USB Type-C设备将不断面世;USB Type-C 接口无疑将在未来几年内逐渐普及及一统江湖,而且在手机、平板等移动设备上,它拥有的几个特点可以让手机更快充电、拥有更高的数据传输速度、支持显示输出,更适合作为移动设备的输出接口、最重要的,目前非常需要一个万能的通用接口来提升各个设备间的连接性,而这些特点或将让Type-C接口真正成为未来的统一接口,不仅仅只是你看到的应用领域!

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USB Type C 连接器如果按照USB协会的行业标准设计,势必要求其外形时尚、纤薄、小巧,适用于移动设备,同时需要符合协会要求的高强度,也适合各类工业应 用,USB Type C连接器提供可翻转的插接接口;插 座可从任意方向插入,实现轻松可靠的插接,该连接器也需支持多种不同的协议,可利用适配器后向兼容  HDMI、VGA、DisplayPort以及来自单个C型USB端口的其他连接类型,针对电磁干扰(EMI)和其他恶劣环境中的性能,需要更多的设计来满足,建议使用的厂商尽量选择有TID认证的连接器厂商,避免导致终端应用产生问题!史上最全Type-C 供应链全分享

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USB C 型插座是用于数据、电源和 A/V 应用的单连接器解决方案,其纤薄外形适合移动设备,而耐用性足以用于工业应用,但是实际应用中,我们有区分如下图所示

USB Type-C 3.1接口具有六大优势: 

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USB PD通讯说明


USB- Power Delivery(USB PD) 是在一条线缆中同时支持高达100W电力传输和数据通信的协议规范 ;USB Type-C则是一个全新的正反插USB连接器规范,能够支持USB 3.1(Gen1和Gen2)、Display Port和USB PD等一系列新标准;USB Type-C端口默认最高可支持5V3A;如果在USB Type-C端口中实现了USB PD,它就能支持USB PD规范中定义的240W功率,因此,拥有USB Type-C端口并不意味着它支持USB PD;USB PD看似只是电源传输与管理的协议,实际上它可改变端口角色,可与有源电缆通讯,允许DFP成为受电设备等诸多高级功能,因此支持PD的设备必须采用CC Logic芯片(E-Mark芯片).

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USB Type-C VBUS电流检测与使用


USB Type-C中新增了电流检测与使用功能,新增三种电流模式:默认的USB电源模式(500mA/900mA),1.5A,3.0A;三种电流模式由CC 管脚来传输和检测,对于需要广播电流输出能力的DFP而言,需要通过不同值的CC上拉电阻Rp来实现;对于UFP而言,需要检测CC管脚上的电压值来获取对方DFP的电流输出能力.

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DFP-to-UFP和VBUS管理与检测


DFP 是一种在host 或hub上的 USB Type-C 端口,与device相连接,UFP 是一种在device或hub上的 USB Type-C 端口,与host或hub的DFP相连接, DRP 是一种既可作为DFP或UFP进行工作的 USB Type-C 端口, DRP在待机模式下每50ms在DFP和UFP间切换一次。当切换至DFP时,CC管脚上必须有一个上拉至VBUS的电阻Rp或者输出一个电流源,当切换至UFP时,CC管脚上必须有一个下拉至GND的电阻Rd。此切换动作必须由CC Logic芯片来完成 .

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当DFP检测到UFP插入之后才可以输出VBUS,当UFP拔出以后必须关闭VBUS。此动作必须由CC Logic芯片来完成.

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注:上述的DRP不同于USB-PD DRP。USB-PD DRP指的是作为Power Source(提供者)和Sink(消费者)的电源端口,例如,笔记本电脑上的USB Type-C端口支持USB-PD DRP,既可以作为Power Source(连接U盘或手机时),也可以作为Sink(连接显示器或电源适配器时)



USB Type-C直接连接数据走线逻辑模型



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DRP概念,DFP概念,UFP概念


数据传输主要有TX/RX两组差分信号,CC1和CC2是两个关键引脚,作用很多:

探测连接,区分正反面,区分DFP和UFP,也就是主从配置Vbus,有USB Type-C和USB Power Delivery两种模.

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配置Vconn,当线缆里有芯片的时候,一个cc传输信号,一个cc变成供电Vconn。配置其他模式,如接音频配件时,dp,pcie时电源和地都有4个,DRP(Dual Role Port): 双角色端口,DRP既可以做DFP(Host),也可以做UFP(Device),也可以在DFP与UFP间动态切换。典型的DRP设备是电脑(电脑可以作为USB的主机,也可以作为被充电的设备(苹果新推出的MAC Book Air)),具OTG功能的手机(手机可以作为被充电和被读数据的设备,也可以作为主机为其他设备提供电源或者读取U盘数据),移动电源(放电和充电可通过一个USB Type-C,即此口可以放电也可以充电)

USB Type-C的典型主机-客户端 (DFP-UFP) 实现方式

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CCpin 概念


CC(Configuration Channel):配置通道,这是USB Type-C里新增的关键通道,它的作用有检测USB连接,检测正反插,USB设备间数据与VBUS的连接建立与管理等.

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在DFP的CC pin有上拉电阻Rp,在UFP有下拉电阻Rd。未连接时,DFP的VBUS是无输出的。连接后,CC pin相连,DFP的CC pin会检测到UFP的下拉电阻Rd,说明连接上了,DFP就打开Vbus电源开关,输出电源给UFP。而哪个CC pin(CC1,CC2)检测到下拉电阻就确定接口插入的方向,顺便切换RX/TX。电阻Rd=5.1k,电阻Rp为不确定的值,根据前面的图看到USB Type-C有几种供电模式,靠什么来甄别?就靠Rp的值,Rp的值不一样,CC pin检测到的电压就不一样,然后来控制DFP端执行哪种供电模式。需要注意的是,上图里画了两个CC,实际上在不含芯片的线缆里只有一根cc线.

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