17.04.2016      25778      110
 

USB 3.1 Type-C. Коротко и ясно

• назначение контактов
• распиновка
• питание и заряд
• схемы переходников


Достоинства порта USB 3.1:
★ быстрый
★ мощный
★ универсальный

Достоинства разъёма Type-C:
★ долговечный
★ симметричный.

Теперь гарантированно можно подключить USB кабель к устройству с первого раза.

⚠ Следует различать понятия «порт» и «разъём». Разъём (гнездо) Type-C можно припаять хоть старому телефону (вместо micro-USB), но порт так и останется старым USB 2.0 — скорости заряда и передачи данных это не прибавит. Из удобств появится лишь симметричность и надёжность разъёма.

⚠ Таким образом наличие Type-C ещё ни о чём не говорит. Продаются модели смартфонов с новым разъёмом, но со старым портом. Перечисленные в этой статье «плюшки» к таким смартфонам не относятся.

Назначение контактов

Контакты разъёмов на схемах показаны с внешней (рабочей) стороны, если обратное не оговаривается особо.

Скачать спецификацию USB type-C в PDF (En)

Порт содержит 24 контакта (12 контактов на каждой стороне). «Верхняя» линейка нумеруется A1÷A12, «нижняя» — B1÷B12. По большей части линейки идентичны друг другу, что и делает этот порт равнодушным к ориентации штекера. Контакты каждой линейки можно разбить на 6 групп: USB 2.0, USB 3.1, Питание, Земля, Согласующий канал и Дополнительный канал. А теперь рассмотрим подробнее.

Собственно, USB 3.1. Линии высокоскоростной передачи данных: TX+, TX-, RX+, RX- (контакты 2, 3, 10, 11). Скорость до 10 Гб/с. Пара TX отвечает за приём данных, RX — за передачу. В кабеле эти пары перекроссированы, и что для одного устройства является RX, другому представляется как TX. И наоборот. По особому распоряжению эти пары могут переквалифицироваться под другие задачи, например — под передачу видео.

Старый добрый USB 2.0. Линии низкоскоростной передачи данных: D+/D- (контакты 6, 7). Этот раритет включили в порт ради совместимости со старыми тихоходными устройствами до 480 Мб/с.

Плюс питания — Vbus (контакты 4, 9). Стандартное напряжение 5 вольт. Ток выставляется в зависимости от потребностей периферии: 0,5А; 0,9А; 1,5А; 3А. Вообще, спецификация порта подразумевает передаваемую мощность до 100Вт, и в случае войны порт способен питать монитор или заряжать ноутбук напряжением 20 вольт!

GND — «Земля»-матушка (контакты 1, 12). Минус всего и вся.

Согласующий канал (или конфигурирующий) — СС (контакт 5). Это главная фишка USB type-C! Благодаря этому каналу система может определить:

— Факт подключения/отключения периферийного устройства;
— Ориентацию подключенного штекера. Как это ни странно, но разъём не абсолютно симметричен, и в некоторых случаях устройству хочется знать его ориентацию;
— Ток и напряжение, которое следует предоставить периферии для питания или заряда;
— Необходимость работы в альтернативном режиме, например, для передачи аудио-видео потока.
— Кроме функций мониторинга этот канал в случае необходимости подаёт питание на активный кабель.

Дополнительный канал — SBU (контакт 8). Дополнительный канал обычно не используется и предусмотрен лишь для некоторых экзотических случаев. Например, при передаче по кабелю видео, по SBU идёт аудиоканал.

Распиновка USB 3.0 Type-C

«Полосатым цветом» здесь изображены контакты неизолированного провода.

Странным решением было отмаркировать провода D+ и D- не как в USB 2.0, а наоборот: D+ белый, D- зелёный.

Некоторые контакты на схеме обведены серым — так я пометил провода чей цвет по словам Википедии не регламентирован стандартом. Правда, в спецификации я пока не нашёл вообще никаких указаний, касаемо цветовой маркировки проводов.

Штекер по прихоти разработчика создан «щербатым» — многострадальные контакты USB 2.0 расположены только с одной стороны ▼


Схема типового кабеля USB-C «вилка-вилка»▼

Технология питания/заряда USB PD Rev.2 (USB Power Delivery)

У кабеля USB-C нет таких понятий как «коннектор-A» или «коннектор-B» — коннекторы теперь во всех случаях одинаковы.

Роли устройства обозначены новыми терминами:

DFP — активное, питающее устройство (как бы порт USB-A)
UFP — пассивное, приёмное устройство (как бы порт USB-B)
DRP — «двуличное», динамически изменяющее свой статус устройство.
Кроме того, заряжающее устройство называется Power Provider, заряжаемое — Power Consumer.

Распределение ролей осуществляется установкой на контакте CC определённого потенциала с помощью того или иного резистора:

▶Активное устройство (DFP) определяется по резистору между контактами CC и Vbus.
Номинал резистора сообщает потребителю, на какой ток он может рассчитывать:
56 kΩ — 500 или 900 мА
22 kΩ — 1,5 А
10 kΩ — 3 А

• Переходники с USB 2.0 (3.0) на USB-C, служащие для подключения новых смартфонов к старым ПК или ЗУ распаяны по схеме DFP, то есть, показывают себя смартфону как активное устройство

▶Пассивное устройство (UFP) определяется по резистору между контактами CC и GND.
Номинал резистора: 5,1 kΩ

Переходники с USB-C на USB-OTG распаяны именно по схеме UFP, то есть, имитируют потребляющее устройство

⚠ Технологию USB PD Rev2 в которой по контакту CC согласуются ток и напряжение заряда не следует путать с технологией Quick Charge (QC), где по контактам D− и D+ согласуется только напряжение заряда. USB PD Rev2 поддерживается только в USB 3.1.
QC поддерживается без привязки к версии порта.

Переходник с USB 2.0 на USB-C

Переходник micro-USB 2.0 на USB type-C служит для подключения гаджета с гнездом Type-C к стандартному дата-кабелю USB 2.0 для заряда и синхронизации с ПК. В переходнике установлен резистор 56 kΩ между контактами CC1 и Vcc.

Этот резистор как бы говорит смартфону: «К тебе подключили активное устройство − заряжайся. Больше 0,9 ампер не дам».

То есть, даже от мощного зарядного устройства (скажем, на 3 ампера)  через такой переходник мы не возьмём больше 0,9 ампер. Чтобы смартфон не стеснялся и взял 3 ампера, нужно заменить резистор на 10 кОм ▼

Внешний вид платы:

USB Type-C male to micro-USB female

Наш читатель Сергей выслал схему другого переходника micro-USB-BF to USB type-C (Тип 51125 Z22).

Переходник претендует на универсальность − через него можно подключить как дата- так и OTG-кабель 2.0. Но расположение резисторов вызывает сомнения (их бы надо поменять местами). Автор схемы Сергей всё же утверждает, что ошибок при снятии схемы не допустил.

Контакты изображены изнутри разъёма, со стороны пайки.

Схема переходника с micro USB на USB type-C

OTG-host на основе USB-C

Чтобы подключить USB-периферию к устройству с портом USB-C, в переходнике необходим резистор 5,1 kΩ между контактами CC1 и GND.

Этот резистор сообщает смартфону: «К тебе подключено пассивное устройство. Подай питание».

Рассмотрим схему переходника OTG type-C на примере Type-C USB 3.1 To USB 3.0 OTG Adapter. Это переходник для подключения периферии USB 3.0 (2.0) к ПК или к смартфону Type-C.

Цвета проводов Data, TX и RX в этой модели несколько отличаются от каноничных, прошу обратить на это внимание! ▼

Ещё одна важная деталь — во всех переходниках типа USBtype-C—type-C или USBtype-C—USB3.0 (не обязательно OTG!) между контактами Vcc и Gnd необходим конденсатор для защиты контактов разъёма от искр при подключении. Например, для переходников на USB 3.0 требуется номинал конденсатора — 10нФ±20%×30В. Переходники на USB 3.1 требуют конденсатор большей ёмкости, а переходники на USB 2.0 не требуют конденсатора вовсе. Подробнее читайте в англоязычной статье «VBUS Bypass Capacitor».

Распайка платы переходника Type-C to USB 3.0 OTG с разных сторон ▼

Аналоговый звук через Type-C

Некоторые устройства поддерживают нестандартный режим «Audio Adapter Accessory Mode», в котором порт передаёт аналоговый звук по каналам Data- и Data+. Для перехода в этот режим в вилке подключаемого аудиоустройства должны быть резисторы 1kΩ между контактами 01 и 05 на обоих сторонах разъёма (CC1—GND и CC2—GND) ▼

Разработаны переходники, позволяющие подключать обычные гарнитуры с разъёмом TRRS к порту USB-C. Отдельная статья — «Аналоговый звук через USB Type-C»

Видео через USB-C

В альтернативном режиме «Display Port» назначение контактов порта меняется — две пары TX2/RX2 превращаются в видеоканал, а звуком занимается SBU1/2 ▼


Обсуждение: 110 комментариев
  1. Валерий:

    Добрый день! У меня такой вопрос.
    Имеются Huawei honor 9, есть провод «OTG с USB B». Есть переходник «USB B на USB тип С». При таком подключении телефон не видит OTG. Это нормально? Т.е. скорее всего, нужно приобрести прямой провод «OTG USB тип С» и тогда OTG будет работать?

    Ответить
    1. Rones:

      Да, всё в порядке. Вам нужен переходник штекерUSB-C на гнездоUSB-OTG. В статье упоминается этот переходник.

      Ответить
      1. Валерий:

        Спасибо большое! Только там ссылка устарела на АЛИ. Просто переходников множество, на что ориентироваться, чтобы не купить такой же как у меня или который не поддерживается

        Ответить
          1. Валерий:

            Большущее Вам спасибо! Удачи!

  2. Миша:

    подскажите пожалуйста как работает этот переходник. предположим есть телефон с настоящим портом 3.1. как тогда будет работать этот переходник? им нельзя заряжать телефон? на фотках есть картинка что он работает как отг, а соответственно там резистор между СС и GND, поэтому телефон увидев этот переходник попытается дать 5 вольт
    https://www.ebay.com/itm/Ugreen-USB-3-1-Type-C-Male-to-Micro-USB-Female-Adapter-Converter-Connector-USB-C/232409647880?_trkparms=aid%3D555018%26algo%3DPL.SIM%26ao%3D1%26asc%3D52473%26meid%3Da5928683c838404eac6cd1c69d26c033%26pid%3D100010%26rk%3D1%26rkt%3D12%26mehot%3Dpp%26sd%3D323332453010%26itm%3D232409647880&_trksid=p2047675.c100010.m2109

    Ответить
    1. Rones:

      Без разборки этого переходника ничего не могу сказать уверенно.
      Возможно, резистор CC-GND подключается только при подключении кабеля OTG ▼. Тогда через обычный кабель смартфон будет заряжаться.

      Ответить
      1. Миша:

        а как будет происходить зарядка без резистора между CC и Vcc?
        а на этой картинке точно нету ошибок? http://rones.su/wp-content/uploads/micro-USB-BF_to_USB_type-C-580×410.png
        потому что если поменять местами резисторы, то вроде как получается схема этого переходника, и зарядка будет работать, и отг

        Ответить
        1. Rones:

          Зарядка будет осуществляться минимальным током.
          Не исключено, что резистор CC-Vcc в переходнике есть.

          Указанная схема у меня тоже вызывает сомнения. Но читатель, приславший схему, клянётся, что всё правильно.

          Ответить
          1. Миша:

            так ведь если телефон имеет настоящий порт 3.1, то он без резистора между CC и Vcc не будет заряжаться(телефон ведь по этому резистору понимает подключено что то к телефону или нет), или я ошибаюсь?

            а схема самого отг кабеля одинаковая будет(резистор между CC и GND) для телефонов с установленным просто разъёмом тип с, или настоящим портом 3.1?

          2. Rones:

            Да, резистор для заряда необходим.

            В статье приведена схема OTG-кабеля для настоящего USB 3.1.
            Как распаян OTG-кабель для фальшивого порта даже не представляю. В разъёме Type-C не предусмотрено штатного места для контакта «ID» (в microUSB это 4-й контакт), необходимого для определения OTG-кабеля.

  3. Миша:

    подскажите ещё такой момент, телефон увидел 10кОм, значит он может брать 3 ампера, потом телефон просит зарядку дать 19 вольт, зарядка даёт 19 вольт, и что дальше? зарядка сгорит? ведь телефон захочет взять 3 ампера от 19 вольт, а зарядки ведь на 19ти вольтах максимум 1.5 ампера дают

    Ответить
    1. Rones:

      Зарядное устройство даже не попытается выдать мощность, превышающую его способности. При повышении напряжения питания, ток заряда будет снижен.

      Ответить
  4. Миша:

    здравствуйте, подскажите пожалуйста такой момент, например есть телефон с разъёмом тип с и ноутбук с юсб 2.0. если я возьму штатный провод от телефона, и подключу к ноутбуку, есть шанс спалить юсб порт ноутбука?
    в комплектный кабель от телефона я так понимаю резистор ставят на 10кОм?

    Ответить
    1. Rones:

      Ну я-то не знаю, что у вас за провод.
      Резистор в данном случае должен быть не в кабеле, а в зарядном устройстве.

      Вот хорошая статья на эту тему: https://www.iphones.ru/iNotes/737272
      Вкратце:
      • В названии кабеля должен быть индекс «Charge» или «PD»
      • Кабель должен быть сертифицирован.

      Ответить
      1. Миша:

        хм, точно в зарядке резистор должен быть? как тогда телефон увидит резистор в зарядке? ведь в зарядку не идёт жилка от контакта СС разъёма тип с

        Ответить
        1. Rones:

          Если резистор установить в кабель typeC-typeC, этот кабель перестанет быть симметричным. Придётся каждый раз думать, каким концом втыкать его в смартфон, а каким — в ЗУ. К тому же, кабель не должен решать за ЗУ, на какой ток оно способно.

          Откуда уверенность, что «в зарядку не идёт жилка от контакта СС»?

          Ответить
          1. миша:

            а, начинаю немного догонять. получается если кабель тайпС — тайпС то резисторы в устройствах(в телефоне и в зарядке). если кабель отг, то резистор в кабеле? а если кабель тайпС — юсб, то резистор всё таки в кабеле?

          2. Rones:

            Да, если кабель стыкует Type-C со старыми USB, то резистор в кабеле.

          3. Миша:

            предположим есть кабель тайпС-юсб с резистором 56кОм. есть телефон который поддерживает QC3.0 и соответствующая зарядка с QC3.0 и юсб разъёмом. каким током будет происходить зарядка? 500мА чтоли?

          4. Rones:

            Зарядка QC3.0 по запросу смартфона может увеличить только напряжение заряда. А ток заряда будет регламентирован резистором 56 кОм, то есть 500 мА, как вы и предположили.

            Но это при условии, что у смартфона настоящий порт type-C. Мне бы следовало сразу предупредить, что наличие разъёма type-C ещё не гарантирует поддержку смартфоном всех этих новых режимов заряда. Под разъёмом type-C может скрываться обычный порт USB 3.0. Такой порт проигнорирует резистор и будет получать от QC3.0 тот ток, на который способно ЗУ.

            Полноценную совместимость с настоящим type-C обеспечивает только QC4.0. Разумеется, подключение к такому ЗУ происходит уже через симметричный дата-кабель.

          5. Миша:

            что то я опять запутался. как тогда такой кабель работает https://www.banggood.com/BlitzWolf-AmpCore-BW-TC5-3A-USB-Type-C-Braided-Charging-Data-Cable-3_33ft1m-With-Magic-Tape-Strap-p-1144832.html?rmmds=myorder&cur_warehouse=CN ? написано что встроен резистор 56кОм. получается если в телефоне тайпС без QC, то используем только 5 вольт и 2 ампера. если в телефоне настоящий тайпС с QC3.0, то максимальный ток 500мА, но на картинках есть 9 вольт и 1.7 ампера, как это так?

          6. Rones:

            Возможно, этот переходник обеспечивает повышенный ток лишь для смартфонов с «не-настоящим» Type-C. Других объяснений пока нет.

            В статье я толком не обговорил несколько моментов. Поясню сейчас.
            ★ Type-C — это разъём, разработанный под порт USB 3.1.
            ★ Порт и разъём это не одно и то же.
            ★ «Не-настоящий» Type-C, это когда разъём Type-C припаян к порту USB 3.0 или USB 2.0.

            Для управления зарядом разработано две технологии:

            1. QC — это согласование НАПРЯЖЕНИЯ заряда.
            QC осуществима с любым портом и любым разъёмом.
            Управление осуществляется по контактам D+ и D-.

            2. DP — это согласование ТОКА заряда.
            DP поддерживается только USB 3.1, для которого и придуман разъём type-C.
            Управление осуществляется по контакту CC.
            Порт USB 3.0 не поддерживает этот режим, даже если к нему припаять разъём type-C.

            В итоге:
            • Смартфон c портом USB 3.0 или 2.0 не поддерживает DP и игнорирует ограничения по ТОКУ, диктуемые резистором на контакте CC. Будет возможность взять 2А — возьмёт.
            • Смартфон с портом USB 3.1 («настоящий» type-C) поддерживает DP и соблюдает ограничения по ТОКУ в соответствии с резистором на контакте СС. При резисторе 56 кОм ток будет в пределах 0,5…0,9А. Это обеспечивает безопасность при подключении смартфона к компьютерному порту USB 2.0 или 3.0, предел которого — 0,5…0,9 ампер.
            • Напряжение заряда: 5В — без поддержки QC. 9В или выше — при поддержке QC. Вне зависимости от версии порта и типа разъёма.

  5. Alex:

    Здравствуйте! Я не очень разбираюсь в технике, поэтому обращаюсь к вам. Есть два планшета Lenovo tab 2 и tab4, имеют разъёмы micro usb и usb type c соответственно. Подключал к младшей модели midi клавиатуру через otg переходник. Кабель с клавиатуры mini usb — usb. Старшая модель клавиатуру не видит через переходник otg (type c — usb) При этом после подключения светодиоды на клаве горят и один раз из ~50 подключений всё-таки клава определяется программой. Попробовал три переходника otg, результат тот же. Может стоит приобрести кабель mini usb — usb type c? Или что-то ещё? Через данные переходники спокойно подключается мышь, клавиатура и портостудия (кабель как в принтере). А вот с midi-клавиатурой проблема. Заранее благодарен.

    Ответить
    1. Rones:

      Качественный кабель «miniUSB 2.0 — Type C (BM-CM)» повысит шансы на успех, но гарантировать я ничего не могу. Не исключено, что работе клавиатуры мешают программные проблемы.
      Если будете покупать miniUSB — Type-C, не экономьте — берите пусть дорогой, но качественный кабель. Многие проблемы связаны именно с кабелем низкого качества — тонкие жилы, отсутствие повива проводов и отсутствие оплётки.

      Ответить
      1. Alex:

        Спасибо за оперативный ответ. Наверное так оно и есть. На сайте поддержки программы есть информация о том, что большинство проблем возникает из-за кабеля. Все три переходника были 100% китайскими. Два покупных и один из комплекта к китайскому смартфону с али. Пока нет возможности попробовать хороший кабель, но в течении месяца выеду из своего захолустья, попробую. Что касается программных нестыковок, проверял на трёх андроид-программах, которые 100% поддерживают midi команды, картина та же, на старом планшете всё идёт, на новом нет. Так что скорее всего проблема на уровне комутации. Ещё раз спасибо за ответ.

        Ответить
  6. Илья:

    Добрый день! имеется xiaomi mi max 2, переходник с type-c на usb в переходнике есть резистор 5,1 kΩ между контактами CC1 и GND я подключаю хаб (в хабе флешка и звуковуха) и у меня работают все устройства и смарт заряжается, отключаю доп питание от хаба и все продолжает работать но не идет зарядка, собственно я этого и добиваюсь чтобы использовать смарт в качестве съемного Carpc.
    Но вопрос в том правильно ли это в плане безопасности и с технической точки зрения… К примеру на nexus 7 micro usb otg я резал плюсовой провод чтобы питание не шло с хаба на планшет, т.к в режиме отг планшет начинает питать подключенные устройства и есть вероятность спалить контроллер питания в планшете. Допустима ли такая работа на type-c, спасибо.

    Ответить
    1. Rones:

      У меня нет практических данных по этому вопросу. Чисто теоретически это безвредно.

      Ответить
    2. Илья:

      А если теоретически, то как можно описать эту картину… смотрю в даташит и вижу там фигу)))

      Ответить
      1. Rones:

        Смартфон отказался бы питать периферию, если бы ток потребления превышал возможности смартфона.

        Ответить
    3. Илья:

      вот в таком духе… Этот резистор как бы говорит смартфону: «К тебе подключили активное устройство − заряжайся. Больше 0,9 ампер не дам».

      Ответить
      1. Rones:

        Резистор 5,1 кОм говорит смартфону, что к нему подключен потребитель, и смартфон должен выдать потребителю питание.

        Ответить
        1. Илья:

          смартфону поидее вообще не нужно питать ничего т.к на хабе есть 5в 3А , а вот заряжаться он в теории не должен если установлен этот резистор или я просто недопонимаю….

          Ответить
          1. Rones:

            А, вот в чём вопрос… Ну, если в переходнике между CC и VCC никакого резистора нет, то действительно странно, что смартфон заряжается.

  7. Данил:

    Какой конденсатор нужен для otg переходника для 3.1? И куда его паять, а то не понятно

    Ответить
    1. Rones:

      В идеале должно быть 4 конденсатора между контактами A1-A4, A9-A12, B1-B4, B9-B12 в штекере type-c. При этом контакты A4, A9, B4 и B9 должны быть соединены перемычками.
      Ёмкость конденсаторов как понял 10 нанофарад 30 вольт.

      Ответить

Ваш комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Если нужно, добавьте картинку (только JPG)

Рубрики