17.04.2016      326970      535
 

USB 3.1 Type-C. Коротко, ясно, детально

• 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 к 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 достоинства 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 ▼

Кабели USB type-C

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

Схема дата-кабеля для подключения устройств с USB-C к порту USB 3.0 ▼

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±20% кОм — 500 или 900 мА
22±5% кОм — 1,5 А
10±5% кОм — 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 кОм

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 кОм 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.

В идеале вместо 55 кОм стоило бы использовать 51 (как в аналогичном переходнике от Huawei), чтобы в цепи Vcc-CC получались каноничные 56 кОм. Но спецификация не требует такой точности. Номинал сопротивления Vcc-CC допускается в диапазоне 45…67 кОм.


Внешний вид платы ▼

Вариант универсального переходника

Наш читатель Кирилл поделился схемой занятного переходника, подобного предыдущему▲. Ключевое отличие — в гнезде micro-USB не задействован контакт ID (№5), и оба резистора (и DFP, и UFP) подключены постоянно.

Устройство, к которому подключен этот переходник через Type-C, определяет свою роль  по наличию или отсутствию напряжения на контакте Vbus. Если сперва подключить к переходнику зарядное устройство через гнездо micro-USB, а потом подключить переходник к смартфону, то порт смартфона обнаружит напряжение заряда и переведёт смартфон в режим потребления. Если же просто подключить переходник, то смартфон входит в режим OTG и подаёт напряжение сам.
Переходник испытывался на смартфоне Samsung Galaxy S8.

Переходник USB-C—USB-AF

Чтобы подключить USB-периферию к устройству с портом USB-C, в переходнике необходим резистор 5,1 кОм 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.

Переходник для наушников и одновременной зарядки на GearBest ▶

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 ▼

Если материал оказался полезным для вас…

…вы можете нас отблагодарить! Авторам сайта будет очень приятно!


Обсуждение: 535 комментариев
  1. Ростислав:

    Имеется Macbook Pro 13 2019
    как могу его зарядить от блока питания от обычного ноутбука, где 19 вольт?

    Ответить
    1. Rones:

      Думаю, что никак. 19 вольт — не штатное напряжение для USB-C. К тому же в обычном блоке питания нет «мозгов», чтобы договориться с макбуком о напряжении заряда.

      Ответить
  2. Андрей:

    Приветствую. Помогите с решением. Нужно что бы с повербанка через type c постоянно подавалось 5v. Тоесть нужно сообщить, что подключено устройство и нужно дать напряжение. Для чего нужно? После идет преобразователь, который повышает питание до 12v. Какую схему применять? Акттивное или пассивная схема? Или может как-то по другому?

    Ответить
    1. Rones:

      Нужна схема пассивного устройства http://rones.su/wp-content/uploads/USB_type-C_passive.png

      Ответить
      1. Андрей:

        А какой мощности должен быть резистор 5,1 кОм? При покупке уточняли. Есть50, 100, 125, 250, 500w?

        Ответить
        1. Rones:

          50-500 ватт — это же огромнейшие резисторы!
          Вам вполне достаточно мощности 0,125 Вт.

          Ответить
          1. Андрей:

            Ой, точно. Премного благодарен. Да благословит Вас Господь.

            Ответить
  3. Константин:

    по какой схеме надо распаять кабель для зарядки телефона на шкоду rapid 2 g, чтобы не заморачиваться связкой «USB С to USB A 3.0+кабелья для зарядки USB A to USB C»? Хочу спаять кабель «USB С to USB С «

    Ответить
    1. Rones:

      Вам вполне подойдёт стандартный кабель USB С to USB С http://rones.su/wp-content/uploads/USB_type-C_cable-soldering.png
      А чисто для заряда можно спаять такой кабель ▼
      На этой схеме присутствует шина данных Data- Data+ на тот случай, если согласование тока заряда осуществляется в вашем смартфоне по старому принципу, как в USB 2.0.

      Ответить
  4. Alex:

    Здравствуйте. Хочу подключить к своему смартфону (самсунг S20FE) камеру и повербанк. Камера подключается к телефону по type C. Скорость передачи данных 480мб/с (USB2.0), питание стандартные 5в. Если просто подключить камеру, то питание поступает от тeлефона.
    Вопрос в следующем: есть ли возможность сделать Y кабель переходник, чтобы питание на камеру поступало от повербанка и чтобы при этом телефон тоже заряжался?

    Ответить
    1. Rones:

      Я не практиковал такое подключение и не могу подсказать, как сделать нужный вам переходник самостоятельно.
      Лучше приобрести готовый USB хаб с функцией заряда, как в этом видео — https://www.youtube.com/watch?v=L_TL9SToFP8&t=0s

      Ответить
      1. Alex:

        Ну а если я откажить от зарядки телефона и оборву плюсовой контакт питания идущий от телефона, а камеру буду питать от повербанка. Будут ли какие-нибудь проблемы? Должно ли быть какое-то минимальное потребление питания от телефона в режиме OTG?

        Ответить
        1. Rones:

          А у камеры штекер обычный USB 2.0? У повербанка тоже? Тогда проблем быть не должно.
          Насколько мне известно, смартфон не следит за наличием потребителя питания. Превышение тока потребления его волнует, а отсутствие тока — нет. Так что стоит сделать так, как вы предлагаете.

          Ответить
          1. Alex:

            На повербанке стандартный USB2.0 5В 1A. У камеры разъем Type C папа. Я хочу сделать Y кабель, где питание на камеру будет идти от повербанка, а данные будут идти к телефону по USB2.0 каналу (земля, D+, D-). Причем на Type C штекере, который будет вставляться в телефон, я подпаяю резистор 5.1К (для активации OTG) и отключу + питания, который должен был идти на камеру. Земля между телефоном, камерой и повербанком будет общая.

            Ответить
            1. Rones:

              Если камера нормально подключается к смартфону, значит смартфон видит в ней резистор 5,1k. И паять его не нужно.
              А вот камере может понадобиться резистор 56 кОм между +5V и СС, чтобы она могла принимать питание от повербанка.

              Ответить
              1. Alex:

                А вот камере может понадобиться резистор 56 кОм между +5V и СС, чтобы она могла принимать питание от повербанка.
                Зачем? Камера по умолчанию принимает питание от телефона, я просто заменю плюсовой кабель от телефона на кабель с повербанка.

                Если камера нормально подключается к смартфону, значит смартфон видит в ней резистор 5,1k. И паять его не нужно.
                Я буду использовать 4-х проводный кабель для своего переходника. Так что подтяжку 5.1к придется сделать заново (на штекере type c, который вставляется в телефон)

                Ответить
                1. Rones:

                  А, ну если кабель 4-проводный, то да, подтяжку придётся переделать.

  5. Сергей:

    Никто не пробовал одновременно поставить резистор обозначающий пассивное устройство и резистор сообщающий какой требуется ток от зарядки ?
    Есть оригинальное( шло вместе с телефоном ) зарядное от самсунга ,С-С.Оно по классификации самсунга FastCharge. Заряжает только телефон и кейс от наушников. Другие устройства не самсунг не питает
    Проверять что у него внутрях не рискую т.к. оно дорого стоит в магазине
    Я электронщик, понимаю что там внутри чип смотрящий на логические уровни по линии дата , «желаю» от него питать и другое «оборудование», но денег на эксперимент (лишних) нет.

    Ответить
  6. Антон:

    Доброго дня. По какой причине может не работать на конкретном устройстве переходник USB micro — USB-C? Покупал оный для зарядки кейса наушников через кабель от своего Redmi, чтобы не таскать с собой два шнурка. Так вот кейс отказывается заряжаться, индикатор даже не загорается. Но при этом та же конструкция успешно работает и заряжает смартфон жены.

    Ответить
    1. Rones:

      Смартфон жены заряжается от Redmi, а кейс — нет? Тогда переходник однозначно исправен.

      Проблема может быть в том, что кейсу наушников подходит только родное зарядное устройство.

      Ответить
      1. Антон:

        Увы, это не так. У кейса нет своего з/у, он заряжается любым кабелем с разъёмом usb-c от любого источника. А вот с переходником от micro usb — нет.
        Если что, менять кабель micro usb на другой пробовал — результат тот же.

        Ответить
        1. Rones:

          Уточню. Вы хотите заряжать кейс с разъёмом USB-C от смартфона, у которого разъём — micro USB?
          Тогда вам нужен кабель USB-C-папа → USB-папа и переходник micro USB OTG → USB-мама.
          Если вы так и сделали, то, возможно, смартфон не поддерживает режим OTG, то есть, не способен подать питание на подключенное к нему устройство.

          Ответить
          1. Антон:

            Нет, я хочу заряжать кейс с разъёмом USB-C от кабеля с разъёмами USB «папа» — micro USB «папа», т.е. обычного штатного.

            Ответить
            1. Rones:

              Кажется, я понял. Вы используете такую конструкцию: зарядное устройство → шнур (USB-папа → micro USB-папа) → переходник (micro USB-мама → USB-C-папа) → кейс.

              Эта конструкция заряжает смартфон, но не заряжает кейс.

              Вы пробовали заряжать кейс через эту конструкцию не от зарядного устройства, а от порта компьютера? Или от другого зарядного устройства?
              Если это не помогает, то возможно в переходнике из-за его низкого качества велики потери по току или напряжению. Могу предложить , что это не критично для смартфона, но критично для кейса

              Ответить
  7. Сергей:

    Добрый день! Подскажите, пожалуйста, возможно ли запитать устройство с usb type c от обычного ноутбучного зарядного 18.5 в, 3.5 а? Хочется запитать павербанк baseus 65 Вт 30 ач, он может принимать 20 в, 3 а по type c. Если допустим просто повесить соответствующий резистор между vbus и cc? (Как я понял из статьи). Или павербанк будет готов принимать только 5 в, и там сгорит все к чертям ? =) Получится ли, в общем, с помощью просто резистора запитать его, или для такого нужны более сложные процедуры по подаче нужного логического сигнала по ихним протоколам?

    Ответить
    1. Rones:

      Я бы не рисковал, так как по напряжению заряда вашему повербанку необходимо именно логическое согласование, как вы и предположили.
      Резистором мы можем обеспечить лишь согласование по току заряда.

      Ответить
  8. Игорь:

    Доброго времени суток! Приобрёл плеер Hiby r3 pro.В нем есть возможность передать сигнал в усилитель с ЦАПом по coaxial. Нигде не могу найти схему соединения. Может вы сможете помочь?

    Ответить
    1. Rones:

      Как я понимаю, внешний ЦАП подключается к плееру стандартным дата кабелем Type-C — Type-C.

      Ответить
  9. Тихон:

    Здравствуйте. Просмотрел все схемы паял и проверял но никак не могу понять…в общем мне нужна схема переходника где в роли хоста ноутбук или телефон с type c а в роли потребителя портативный жесткий диск подключаемый через micro usb 3.1. Как реализовать такой кабель? Подскажите пожалуйста, заранее спасибо.

    Ответить
    1. Rones:

      Проще приобрести кабель Type-C USB 3.1 To USB 3.0 OTG ( http://rones.su/wp-content/uploads/OTG_type-C-580×966.png), а к нему через дата-кабель USB 3.0 подключать диск.

      А схема нужного вам переходника вот ▼

      Ответить
      1. Тихон:

        Спасибо огромное за информацию, очень выручили буду пробовать собрать.

        Ответить

Ваш комментарий

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

Если нужно, добавьте картинку (только JPG)