17.04.2016      344925      549
 

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: 549 комментариев
  1. Сергей:

    Здравствуйте. Вот такой вопрос. Хотелось бы спаять кабель-переходник micro USB(мама), micro USB(папа), typ c(папа). Для связки смартфона Xiaomi 9C и портативного ЦАПа(«свистка») E1DA 9038D(питание берёт от смарфона, внутреннего аккумулятора нет). В смартфоне разъём micro USB, в портативном ЦАПе разъём typ c(мама). А третий вывод кабеля micro USB(мама) хотелось бы иметь для того, чтобы во время прослушивания музыки через ЦАП, можно было бы подзаряжать аккумулятор смартфона.

    Ответить
    1. Rones:

      Сложная идея. Я бы не заморачивался.
      Первая сложность — не все смартфоны поддерживают режим подзарядки в режиме OTG.
      Вообще, чтобы смартфон оставался в режиме OTG во время заряда, в штекере вашего переходника между контактами 4 и 5 вместо перемычки нужно включить резистор 68 кОм. То есть, понадобится переключатель.
      Вторая сложность в том, что на отрезке до micro USB мамы мы не можем задействовать провода Data- и Data+, чтобы не мешать передаче данных от ЦАП. Но если мы задействуем только провода V+ и GND, неизвестно, будет ли смартфон нормально ток заряда.

      Ответить
      1. Сергей:

        Спасибо большое за развёрнутый ответ и разъяснения.

        Ответить
  2. Andrey:

    Здравствуйте! Есть как бы OTG переходник с type-c (мама) на Micro usb(папа) по схеме UFP. Но он не работает, хотя внутри есть резистор в 5.1 ком между сс и gnd и всё подключено правильно (прослушал), но пятый пин не задействован. Пытался подключать usb-c ЦАП к Micro usb телефону. Через переходник «type-c to usb-a» + «OTG usb-a to micro usb» все работает. Корячить два рабочих переходника не хочется. Обращаюсь, потому что нигде схему otg с type-c на Micro usb не видел.

    Ответить
    1. Rones:

      Ваш переходник делает активным то устройство, которое подключено к нему со стороны USB-C. Устройство, подключенное со стороны micro USB будет всегда пассивным, так как 5-й контакт в micro USB не задействован. Такой переходник работает только в одну сторону.

      Схема нужного вам переходника есть в статье, но в ней папа вместо мамы USB-C и мама micro USB вместо папы. Вот она http://rones.su/wp-content/uploads/USB-type-c-male-to-USB-Micro-female-diagram.png

      Ответить
      1. Andrey:

        Большое спасибо! Не знаю, что бы делал, если бы не ваша помощь.

        Ответить
      2. Andrey:

        Ещё раз Здравствуйте! Попробовал универсальную схему OTG type-c to micro usb, не работала, ЦАП не виден. После нескольких попыток решил посмотреть схему OTG usb-a to micro usb. Там была перемычка между пятым контактом Micro usb и gnd. Попробовал сделать такую же перемычку и, о чудо, есть OTG type-c to micro usb. Проверил, звук есть, ничто не перегревается. Вот мороки то было. Возможно я сделал что-то неправильно и все взорвётся к чертям.

        Ответить
        1. Rones:

          Вы всё сделали правильно))

          Ответить
          1. Сергей:

            Большое огромное спасибо !!! А то я уже какие сутки безрезультатно бьюсь чтобы спаять этот переходник.

            Ответить
    2. Rones:

      Я удалил ссылку из предыдущего комментария, что-то сомнительный там товар.

      Ответить
  3. Alex:

    Будет ли работать схема otg Micro usb to type-c в обратную сторону

    Ответить
    1. Rones:

      Универсальный переходник USB-micro—USB-C с поддержкой OTG работает в обе стороны. Активность устройств зависит от того, к кому подключен штекер (папа) OTG кабеля.

      Устройство USB-C (пассивный режим) ← универсальный переходник ← дата-кабель (micro-USB папа на USB папа) → шнур OTG (USB мама на micro-USB папа) → Устройство с micro-USB (активный режим)

      Устройство USB-C (активный режим) ← универсальный переходник ← шнур OTG (micro-USB папа на USB мама) ← дата-кабель (USB папа на micro-USB папа) → Устройство с micro-USB (пассивный режим режим)

      Ответить
  4. Сергей:

    В кабеле USB C-USB 2.0 контакт СС подтянут резистором к питанию ? Этот кабель заряжает телефоны , бритву Сяоми , самодельный павербанк, TWS наушники(чехол). Есть зарядка Самсунг 45 ватт для супербыстрой зарядки. Кабель USB C-USB C. Наушники и телефоны заряжает, а бритву и павербанк не хочет. Получается если я подтяну контакт СС резистором к земле на бритве и заряднике батареи павербанка, суперзарядка определит их и подаст питание ?

    Ответить
    1. Rones:

      Это не поможет. Просто не все устройства поддерживают быструю зарядку.

      Ответить
  5. Андрей:

    Доброго времени суток. Я так понял, всё схемы тут применительно к смартфонам. А какая распайка у кабеля type-c type-a, которым подключают устройства имеющие type-c разъем к ПК с классическим УСБ разъемом ( usb3. 0)
    Заранее спасибо

    Ответить
    1. Rones:

      Вот дата-кабель для подключения устройства с type-C к порту USB 3.0

      Ответить
  6. kkdu:

    А что известно о том, как получить на пассивной стороне питание 12 и 20 Вольт?

    Ответить
    1. Rones:

      Известно, что впайкой резистора между контактами это никак не сделать. Управление напряжением осуществляется с помощью контроллера.

      Ответить
  7. Роман:

    Здравствуйте. Есть необходимость подключить портативный монитор (AOC I1601FWUX) к компьютеру. Монитор оснащен исключительно одним разъемом type C. В компьютере же только Display Port mini, имеется конвертер Display Port mini to HDMI. Таким образом, мне нужно сигнал от Display Port перевести на type C, но помимо этого, на этот же type C подать питание (монитору требуется 5v 1.5A). Можно ли найти что-то подходящее для этого в продаже, либо стоит самому паять кабель? Пробовал подключать через такой кабель, но ничего не вышло — он все-таки для других целей — для передачи сигнала с порта type C (от смартфона, например) на HDMI. Он только подает питание, но видеосигнал на монитор не поступает.

    Ответить
    1. Rones:

      Здравствуйте, я ничего подходящего в продаже не нашёл. Все конвертеры преобразуют type-C сигнал в HDMI или в DisplayPort, а нам нужно наоборот.
      Паять не предлагаю. Нужен ведь не просто переходник, а преобразователь сигнала.

      Ответить
  8. Андрей:

    Подскажите пожалуйста, как правильно запитать ИК камеру подключенную к смартфону по кабелю Type-C. Очень быстро разряжается аккумулятор. Спасибо.

    Ответить
  9. Антон:

    Вывод звука на наушники с type-C реализован так же в Kyocera Torque G04 (KYV46).

    Ответить
  10. Valentinos:

    В статье пропущен момент, как подключить девайс к БП. Предположим, надо запитать DIY-девайс, и достаточно 5В. Но хочется универсальности в выборе источника питания, в т.ч. совместимости с БП от ноутбука с кабелем Type-C Male — Type-C Male. Сколько надо иметь контактов на ответном разъеме Type-C female? И каких? Есть такой разъем, как на фото. Нормально работает, только если использовать 2 резистора на GND-B5(CC2) и GND-B8(SBU2). Или 1 резистор, но с перемычкой B5(CC2)-B8(SBU2). Если 1 резистор без перемычки, то работает только при 1 ориентации разъема. Безопасно ли делать такую перемычку без резистора, объединяя B5(CC2) и B8(SBU2)? И нужны ли дополнительно перемычки с A5(CC1) и A8(SUB1)? И нужно ли объединять на разъеме правые и левые GND и VCC попарно? Этот вопрос к тому, не появится ли какая-нить лишняя индуктивность/емкость на кабеле (без подключения — разомкнуты, после подключения — около нулевое сопротивление).

    Ответить
    1. Rones:

      Спасибо, что озадачили! Проработаю этот недочёт, но быстрых результатов не обещаю.

      Ответить
    2. Сергей:

      Valentinos , дайте ссылку где покупали .Спасибо

      Ответить
      1. Valentinos:

        Только сейчас увидел пост. И порадовать нечем. Инфа о заказе потерялась за давностью ((

        Ответить
        1. Rones:

          ¯ \ _ (ツ) _ / ¯

          Ответить

Ваш комментарий

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

Если нужно, добавьте картинку (только JPG)