4318 подписчиков

Дешевые провода с USB Type-C (распайка, что внутри)

28 апреля 202328 апр 2023

7009

7 мин

Оглавление

USB Type-C
Конфигурационные контакты (CC)
О мнимой симметричности и электрической асимметрии.

Тестирую блоки питания с "быстрой зарядкой", обманки (триггеры) и повербанки (PowerBank) и мне понадобились шнуры с разъемами USB Type-A и с разъемами Type-С. Нормальных проводов у меня не оказалось, разобрал дешевые и посмотрел как там все устроено.

Если с разъемами USB Type-A все понятно, напомню это папа - USB, вот такой

Это USB Type-A 2.0, а может быть еще и 3.0

Но особо пока сути это не меняет (хотя есть особенности в пятом контакте, но об этом потом) и на этом мы не будем останавливается, переходим к USB Type-C.

USB Type-C

USB Type-C довольно новый разъем он появляется в августе 2014 года. Вообще с разъемами USB Type-C (USB-C) не все так однозначно возможно из-за его новизны, а возможно из-за возможности работать во многих ипостасях и поддерживать (или не поддерживать) многие протоколы. Кабель обязательно комплектуется штекером по крайне мере на одном из концов или по другому, папой USB Type-C. Стандартом не допускаются кабели с разъёмом "мамой" USB Type-C (USB-C). С "папами и мамами (male and female)" может возникать некоторая путаница из за "язычка" - контактной площадки внутри разъема и вообще с терминологией даже на Википедии проблемы. Поэтому кратко о терминологии. Разъём - разъемное, как правило, электромеханическое устройство (может быть другое, например оптическое) для механического соединения и разъединения элементов электрических (оптических) цепей. Состоит минимум из двух частей. Иногда разъемом называют штекер, и используют это как синонимы, но это неправильно.

Штекер USB Type-C (или тип "папа", вилка)

Вот этот разъем называется штекером или "папой", внутри у него отверстие, а контакты расположены по периферии внутренней части разъема.

Находится он только на кабеле, как написано выше и вставляется в гнездо, "маму".

Гнездо USB Type-C (тип "мама", розетка)

Находится на плате, внутри разъема находится "язычок" контактная площадка. Вот из за нее и могут быть разночтения где "папа", а где "мама", тем не менее это мама, в нее вставляется штекер.

Размеры разъёма — 8,4 мм на 2,6 мм

Но основная проблема возникает даже не с путаницей "папа- мама". Я разобрал самые дешевые кабели с USB Type-A - Type-C, что бы посмотреть что там внутри.

И вот, что я увидел со стороны штекера ("папы") на кабеле. Если честно, ранее я думал, что только Apple со своим Lightning отличается впихиванием микросхем и плат в кабели, но так как технику Apple я принципиально не рассматриваю меня это особо не волновало, и не интересовало.

В данном случаем мы видим плату и два провода питание +5 вольт и земля, GND. Давайте разберем подробнее, что за плата, что там напаяно и зачем.

С одной стороны все довольно просто два провода:

красный - питание +5 вольт;
черный - земля, GND.

А вот с другой стороны

Видим не распаянные элементы R3 и С1 что говорит в пользу резистора и конденсатора. И видим распаянный резистор R1 измерение мультиметром выдает вот такую цифру и у одной, и у другой платы.

Получается R1 - 55,5 кОм, что это значит, для чего он там? Сначала давайте разберемся с распиновкой этих блоков - плат. Вот задействованные контакты с одной стороны.

Все просто питание и земля, а с другой стороны, сложнее - появляется контакт CC (обозначен синеньким)

Итак, назначение контактов:

VB - +5 вольт;
GND - земля;
D+ - данные (замкнут с D-);
D - - данные (замкнут с D+);
СС - конфигурационные контакты.

Вот распиновка штекера Type-C ("папы") на кабеле.

Конфигурационные контакты (CC)

Что это за конфигурационный контакт (контакты) такие? Как видим из картинки выше есть такой конфигурационный контакт A5 - СС1. Вот он желтым на рисунке ниже. И он потянут к питанию или pull-up resistor (статья на канале: "Подтягивающий (стягивающий), токоограничивающий резисторы. Зачем, для чего, почему и конечно, что делать?") Вот очень сложная, принципиальная схема.

Подтягивающий (стягивающий) к питания резистор R1

Или вот так все обозначено на схеме

Как мы выяснили ранее номинал резистора 55,5 кОм, что это значит и почему он именно такой, на этот вопрос дает ответ вот такая табличка

56±20% кОм — 500 или 900 мА
22±5% кОм — 1,5 А
10±5% кОм — 3 А

Или вот такая, более подробная.

| 80 uA | 5V / 0.9 A | 56 ± 20% кОм | 36 ± 20% кОм |

| 180 uA | 5V / 1.5 A | 22 ± 5% кОм | 12 ± 5% кОм |

| 330 uA | 5V / 3 А | 10 ± 5% кОм | 4,7 ± 5% кОм |

О мнимой симметричности и электрической асимметрии.

Возникает еще одна проблема понимания - симметричность, дело в том что кабели и разъемы симметричны в физическом плане и могут быть перевернуты как заблагорассудится, иными словами могут быть в двух положениях относительно друг друга. Но на самом деле кабели и их разъемы - штекеры как и принимающие сторона "мамы" не симметричны в электрическом плане, в этом легко убедится посмотрев на распиновку выше. Так нашему контакту СС на штекера ("папы") кабеля соответствует контакт на другое стороне VCONN, а если посмотреть распайку розетки ("мамы") то там обозначены два контакта СС1 и СС2.

Гнездо USB Type-C (тип "мама", розетка)

Именно принимающая сторона должна разобраться где контакт СС, а где VCCONN. Для получение 5 В, 3 А со стороны "мамы" т. е. со стороны платы должный быть установлены резисторы (могут быть внутри микросхемы USB-C) на линиях CC1, CC2 подтянутые к земле или pulldown-резисторы (стягивающий резистор)

VCONN - питание

Да это контакт питания, помимо основного (VBUS) есть и вот такое, дополнительное. А дело в том, что помимо пассивных элементов резисторов может быть установлена микросхема, да я сейчас о E-Marker, это микросхема памяти, взаимодействует по протоколу Power Delivery (PD). Вот ей то и нужно питание отдельное от основного. Требования VCONN гибкие в сравнении с основным, VBUS-5В. Допустимый диапазон напряжения составляет от 3 В до 5,5 В. Это питание может обеспечивается напрямую от литий-ионного аккумулятора (3,7-4,2В), что избавляет от преобразователей, экономит энергию и удешевляет устройство. Питания VCONN используется не только в случае E-Marker, его можно задействовать для запитывания небольших аксессуаров, например переходников на наушники, с бюджетом мощности до 1Вт. Но это тема отдельной статьи, а сегодня у нас обсуждение дешевых "шнурков" USB, не так ли?

Вместо выводов

Таким образом эти самые дешевые кабели питания с разъемом Type-C содержат резистор который подтягивает контакт A5 - СС1 к питанию (pull-up resistor, резистор с подтяжкой вверх или подтягивающий к питанию) номиналом в 55,5 кОм (56±20% кОм) тем самым ограничивая минимальный ток на уровне 900 мА (0.9 A), что соответствует разъемам USB 2.0 (именно он на другой стороне нашего препарированного шнура) и USB 3.0, но не USB 3.1

А вообще по конфигурационному контакту (CC) передается информация о профилях питания например в протоколе USB Power Delivery (USB-PD). Линия CC это одна жила, обеспечивающая двухстороннюю коммуникацию - полудуплексный канал. Это протокол вроде Ethernet только со скоростью 300 Кбит/с. Но это происходит если с двух сторон кабеля разъемы USB Type-C с разведенными и соединенными конфигурационными линиями. А как происходи передача данным в шнуре с штекером USB Type-А? Там же нет линии СС и вообще нет такого контакта (или есть)? В этом случае передача происходит по линиям VBus/GND (поэтому USB-PD не зависит от основного USB протокола и обратно совместим с USB 2.0 и 3.0) но и это отдельна тема разговора, не так ли? Поэтому как всегда...

Продолжение следует...

Подписывайтесь на мой канал TehnoZet-2, будет интересно! Мы активно развиваемся! Понравилась статья, хотите продолжения - пишите комментарии, подписывайтесь, ставьте лайк, жмите палец вверх!