17.04.2016      51410      226
 

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. 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 3.1 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.

Серой обводкой помечены провода, чей цвет по словам Википедии не регламентирован стандартом. Автор вообще не нашёл каких-либо указаний на цвета проводов в официальной документации.

Распайка коннекторов Type-C ▼

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 USB-micro—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 CC и Vbus.

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 ▼

Универсальный переходник USB-micro—USB-C с поддержкой OTG

Наш читатель Сергей выслал схему универсального переходника micro-USB-BF to USB type-C (Тип 51125 Z22) − через него можно подключить как Data-кабель так и OTG-кабель USB 2.0. В зависимости от кабеля смартфон либо заряжается, либо работает с периферией.


Внешний вид платы ▼

Переходник USB-C—USB-AF

Чтобы подключить USB-периферию к устройству с портом USB-C, в переходнике необходим резистор 5,1 kΩ между контактами CC 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 Vbus 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

Стандартом предусмотрена возможность передачи аналогового звука через цифровой порт. Эта возможность реализована в смартфонах HTC серии U, HTC 10 Evo, Xiaomi Mi, LeTV. Автор будет признателен, если читатель пополнит этот список.

Режим называется «Audio Adapter Accessory Mode». За подробностями обращайтесь к статье «Аналоговый звук через USB-C».

Для работы в этом режиме служат аналоговые гарнитуры с вилкой Type-C. Для подключения классической гарнитуры со штекером «джек» предусмотрены переходники.

Аналоговый звук передаётся по каналам Data−, Data+, SBU1 и SBU2. Смартфон переходит в этот режим, если в вилке гарнитуры или переходника между контактами A1—A5 и B1—B5 установлено сопротивление менее 0,8…1,2 кОм. Вместо резистора доводилось видеть просто перемычку.

Видео через USB-C

Для передачи видео через USB 3.1 разработан режим «DisplayPort Alternate Mode».
См. перечень устройств, поддерживающих этот режим.
В режиме «Display Port» назначение контактов порта меняется — две пары TX2/RX2 превращаются в видеоканал, а звуком занимается SBU1/2 ▼


Обсуждение: 226 комментариев
  1. Алексей:

    У вас в статье есть ссылка micro-USB-BF to USB type-C на алиэкспресс, у этого продавца именно этот переходник универсальный, то есть и для зарядки и для OTG? А то в описании у продавца ни слова про OTG. Статья ваша хорошая.

    Ответить
    1. Rones:

      Владелец этого переходника подтвердил, что переходник поддерживает OTG-кабель. Но не одновременно с зарядкой. Если подключить Data-кабель, смартфон будет заряжаться. Если подключить OTG-кабель, смартфон будет работать с периферией. Одно из двух.

      Ответить
  2. Артем:

    Имею такой кабель зарядки ноутбука xiaomi на 65w, не могу найти штекер под 3 провода, можно как то припаять штекер на 4 провода?

    Ответить
    1. Rones:

      Можно, если в штекере на 4 провода задействованы те же контакты, что и 3-проводном. Надо узнать распайку вашего штекера (по снимку её не понять) и сравнить с 4-контактным.

      Ответить
      1. Артем:

        А какие могут быть варианты распайки на 3 провода? В интернете нет таких примеров.

        Ответить
        1. Rones:

          Без прозвонки могу лишь догадываться о назначении проводов:
          Vbus (+ питания)
          Gnd (общий)
          CC (соединён в зарядном устройстве резистором м плюсом питания)

          Ответить
          1. Артем:

            Вот распиновка, какие варианты подключения?

            Ответить
            1. Rones:

              Увы, этот снимок не прибавил информации.
              Нужно узнать какой провод (чёрный, синий, белый) с каким наружным контактом штекера связан.

              В новом 4-проводном штекере нужно выяснить то же самое — какой контакт под пайку с каким наружным контактом связан.

              Ответить
  3. Руслан:

    Добрый день.

    Имеется USB ЦАП Fiio q1 mkII с гнездом micro и телефон с type-c. По этой статье (за что отдельно спасибо), спаял провод type-c otg > micro usb и все работает отлично. Смущает только что цап, имея собсвенный акб, заряжается с телефона.
    Подскажите, пожалуйста, возможно ли лишить ЦАП возможности заряжаться, а только брать дату?

    Ответить
    1. Rones:

      Отпаяйте в переходнике провода Vbus. Это не должно повлиять на передачу данных, но прекратит заряд от смартфона.

      Ответить
    2. Артур:

      Тоже хочу спаять данный кабель от ЦАП Fiio к телефону с USB type C. Не могли бы вы подробнее рассказать с какого вывода на какой и ставили ли вы резистор между Vcc и GND? Удалось ли решить проблему с разрядкой смартфона?

      Ответить
      1. Руслан:

        Я купил OTG переходник с type-c на micro, там все нужные резисторы распаяны были. Разобрал переходник, отпаял разъем micro и на его место припаял провод (отдельные провода внутри с цветовой кодировкой) который шел с ЦАПом (отрезал USB A). От Vbus пока не избавлялся, как руки дойдут, отпишусь о результате

        Ответить
  4. Danya:

    Добрый вечер статья просто ТОП . Насколько я понял то в теории можно в устройстве перепаять микро юсб на юсб с и чтобы отг работал . Но как это возможно на практике ? Помогите с данным вопросом .
    Хочу на своем смартфоне микро юсб на тайп си перепаять .

    Ответить
    1. Rones:

      Есть несколько проблем:
      • Дорожки на плате смартфона не совпадут с контактами гнезда type-C.
      • Стандартный кабель type-C_OTG не будет воспринят смартфоном как OTG. Кабель type-C_OTG придётся доработать, после чего он не будет подходить к смартфонам с настоящим портом USB 3.1 type-C.
      • К определённым контактам гнезда type-C в смартфоне потребуется припаять резистор, чтобы устройства с портом USB 3.1 type-C (ноутбуки, смартфоны, ЗУ) могли заряжать смартфон через стандартный дата-кабель type-C.

      Вам уже приходилось перепаивать миниатюрные гнёзда смартфонов? Это тонкая работа, требующая специального оборудования.
      И надеюсь, вы понимаете, что переделка разъёма не обновит порт — скорость передачи данных и скорость заряда не изменятся. Просто будет удобнее вставлять штекер.

      Ответить
      1. Danya:

        Спасибо за ответ , насчет скорости я знаю , тот же микро . Но мне надо только чтобы коннектор был семитричен . Есть знакомый радиотехник если ему объяснить то он сделает . И что скажете насчет переходников с Али , можно ли будет плату с него вместе с разъемом припаять вместо полного порта работать будет ?

        Ответить
        1. Rones:

          О каких конкретно переходниках идёт речь? Мне пока не попадались универсальные переходники USB-micro male to Type-C female — чтоб поддерживали и передачу данных и OTG.
          К тому же, возникает вопрос — поместится ли плата с гнездом в смартфон?

          Чтоб сделать конкретную схему, мне надо знать ориентацию гнезда USB micro на плате смартфона и тип впаиваемого гнезда Type-C. У них несколько вариантов вывода контактов.

          Ответить
    2. Евгений:

      Добрый день! Вопрос. Производитель заявляет: USB 5Gb/s Type C port. 24-pin Universal Serial Bus (USB) port is for USB (Type C) devices. В спецификации указано USB 3.1 gen 1. Будет ли этот порт выдавать стандартные 3 Ампера и 5 Вольт (15 ватт)?

      Ответить
      1. Rones:

        Нет, порт USB 3.1 Gen 1 рассчитан на 0.9 А, 5 В, как и USB 3.0.

        Ответить
        1. Евгений:

          Раньше у меня была материнка MSI b350 Mortar. Там тоже такая спецификация (USB 3.1 Gen1 Type C) . Но при этом звуковая карта на USB type C работала без проблем! А ей как раз было нужно 15 ватт. Даже производитель указал, что 7,5 ватт ей не хватит. Я совсем запутался в этих type c, кому верить — не знаю. Может все-таки есть там 15 ватт? Даже техподдержка MSI сказала, что все их type c дают 15 ватт

          Ответить
          1. Rones:

            По спецификации Gen 1 не должен давать 15 ватт. Если техподдержка производителя пообещала, с неё и можно будет спросить в случае чего.

            Ответить
  5. AlVol.sun:

    Добрый день, Rones.

    У меня ситуация — на телефоне microUSB, на внешнем цапе type-C. Все, купленные у китайцев переходники, не работают…

    Ответить
    1. Rones:

      Чтоб всё работало:
      • Телефон должен поддерживать режим OTG.
      • ЦАП должен поддерживать USB 2.0.
      Надёжнее приобрести два переходника:
      • USB-micro OTG (пример)
      • USB A 2.0 to USB type-C (пример)

      Ответить
    2. Rones:

      Если у ЦАП штекер, а не гнездо, то второй переходник такой — https://m.gearbest.com/mac-cables/pp_009623720719.html

      Ответить
  6. Denis:

    Добрый день! Спасибо за статью!
    Немного не разобрался — можно ли активировать режим аналогового аудио, заряжать девайс и работать с USB перефирией одновременно ? Или какой-то режим исключает другой?

    Ответить
    1. Rones:

      Режим аналогового аудио совместим с зарядом. Об этом говорится в спецификации данного порта. Соответствующие переходники ищутся по запросу «type-c audio charge cable»
      Не знаю, можно ли совместить работу USB-периферии с зарядом или с аналоговым аудио. Пока не нашёл информации.

      Ответить
      1. Denis:

        Режим аналогового аудио совместим с зарядом. Об этом говорится в спецификации данного порта. Соответствующие переходники ищутся по запросу «type-c audio charge cable»
        Не знаю, можно ли совместить работу USB-периферии с зарядом или с аналоговым аудио. Пока не нашёл информации.

        Да, такой переходник я видел. Везде указана именно зарядка через доп.порт + выход звука. А вот как объединить 3 в 1 — так и не нашел пока) Вот проектирую схему и думаю как поступить…

        Ответить
        1. Rones:

          Если владеете английскии, скачайте спецификацию USB Type-C. Там несколько файлов pdf. Может быть найдёте описание режима заряда с одновременной поддержкой периферии.

          Ответить
  7. Александр:

    Здравствуйте. Можно ли записать телефон через кабель Type-C – OTG USB 3 ?

    Ответить
    1. Rones:

      Как я понял, «записать» — это опечатка. Вы хотите заряжать смартфон через указанный кабель? Вообще, этот кабель предназначен для отдачи питания. Не для получения.

      Ответить
  8. Серней:

    А где схема подключения к micro sd карте?

    Ответить
    1. Rones:

      Очевидно, в Яндексе.

      Ответить
  9. Антон:

    Доброго времени суток.
    Подскажите пожалуйста ток, который я могу передавать через 1 контакт в разъёме?
    Хочу сделать самоделку, данных через соединение передавать никаких не хочу, однако надо запитать светодиоды, 120Вт на разъем. Если мы через Vbus и GND можем передавать 5А, по 4 контакта в группе, то на контакт приходится 1.25А. Итого, через 22 контакта (если учитывать, что на папе нет двух USB2.0) мы можем передать до 13.75А (туда 13.75 и обратно 13.75)???
    Правильно ли я понимаю, что все ли контакты в разъеме идентичны? Или, производитель может сэкономить, и на линии передачи данных поставить не такие сильные контакты?

    С уважением.

    Ответить
    1. Rones:

      Ваши расчёты теоретически верны. Но получить питание от компа, ноута, смартфона или ЗУ вы сможете только через 4 контакта Vbus.
      Если же в вашей идее нет никаких гаджетов, и вы хотите соединить простой источник напряжения с потребителем, то не понятно, зачем вообще разъём type-C.
      Я бы не изобретал велосипед, а выбрал бы компактный двухконтактный разъём, рассчитанный на нужный вам ток. Например, разъём для подключения аккумуляторов.
      Вот неплохой пример: http://tr-rc.ru/zapchasti-i-tyuning/apparatura-i-jelektronika/kabeli/razyem-pitaniya-2-papa-1-mama-4-8-16-6v-20a-traxxas-3063. Тут и папа и мама.

      «Правильно ли я понимаю, что все ли контакты в разъеме идентичны?»
      В спецификации ничего не сказано о различии контактов в type-C. Видимо, все должны быть одинаковы. Но какая идея придёт в голову китайцам, я не знаю.

      Ответить
      1. Антон:

        Спасибо за ответ!

        Да, к сожалению, велосипед нужен. Я смотрел в сторону разъемов по вашей ссылке, однако, варианта для печатной платы я не смог найти для покупки, и линий мне нужно 6 штук. Три мощных и три условно-сигнальных.
        Да, надо соеденить источник питания и потребитель (всё самоделки), type-C в данном случае является очень удобным из-за размеров и предполагаемому току, который он может выдержать. Сейчас стоит Molex, с материнской платы кусок отрезан, но будущую версию хочу всё-таки уменьшить. Продавать это «изобретение» я не собираюсь, поэтому могу задействовать линии по какому-угодно назначению.

        Хорошо, ещё немножко поразмыслю, если решусь на идею с этим разъемом, то отпишусь о результатах испытаний))
        Спасибо!

        Ответить
        1. Rones:

          Удачи!

          Ответить
  10. Андрей:

    Здравствуйте.

    Пара TX отвечает за приём данных, RX — за передачу.

    Разве не наоборот? TX — передача (Trancieve — передача, отправление), а RX — прием (Recieve -получение).

    Ответить
    1. Rones:

      Спасибо, что заметили неточность.
      Назначение дифф.пары в «правой» части разъёма является классическим, как вы и сказали: TX — передача, RX — приём.
      Указанное в статье назначение дифф.пары я по невнимательности взял из русской Wiki. Оно соответствует «левой» части разъёма. Но спецификация порта не подтверждает этого. Полагаю, в Википедии допущена ошибка.

      Я удалю эту информацию из статьи, так как практической ценности она не имеет и только запутывает читателя.

      Ответить

Ваш комментарий

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

Если нужно, добавьте картинку (только JPG)

Рубрики