發布日期：2022-04-17 點擊率：91
“更快，更高，更強”是我們耳熟能詳的奧林匹克格言，如果現在將這句格言用到電子行業，那就應該是“更快，更小，更易用”：USB 連接新標準的吶喊。
您可能已經看到，目前在售的新一代計算產品中廣泛采用了最新的 USB Type-C (USB-C) 端口，這種趨勢有望在未來進一步強化，因為 USB-C 具備通過單一的有線連接來傳輸數據、電力甚至音頻的獨特能力。市場分析公司 ABI Research 認為，我們已經到達了 USB Type-C 采用的臨界點；到 2021 年，配備這種 USB 連接器的智能手機全球出貨量估計將達到 8.3 億部。這種連接器的寬度僅為 9 mm，高度僅為 3.5 mm，比前幾代連接器要小巧得多，它讓設備制造商能夠開發出體積更小的設備。它的問世可謂恰逢其時，完美地迎合了新興產品組的需求，例如家庭自動化以及物聯網設備，包括能夠與這種更小、更簡潔的最新連接器封裝完美搭配的智能傳感器。
針對 USB-C 應用的電纜能夠從任何一端插入，滿足筆記本電腦等設備的電源需求，使得用戶無需攜帶多根不同用途的線纜。
這種通用性源自于連接器內部更加復雜的結構（圖 1）。首先，它有更多的導線。USB Type-A 和 Type-B 連接器需要四根或五根導線，與它們不同，USB-C 包括 24 個觸頭，允許雙向插入，并支持四個電源和接地對，以及兩個信號對。此外，它的額定耐久性增加至 10,000 次插入，相比以往版本的 1,500 次插入有了大幅增加。
圖 1：USB-C 連接器規格比早期標準更加嚴格（圖片來源：CUI Devices。）
USB-C 的電源和接地對的額定電壓高達 20 V，電流額定值也有所增加，總額定值達到 5 A，通過單個 USB-C 連接可提供高達 100 W 的功率傳輸。此外，每個數據引腳對可以管理最高 10 Gbps 的數據傳輸速率，這意味著該連接器的總傳輸能力達到 20 Gbps。
USB-IF 的最新數據和功率規格迫使我們必須大幅提升 USB-C 的傳輸能力，特別是在 USB 功率輸送 (USB PD)、USB 3.1 第 2 代和近期敲定的 ment-library/usb-32-specification-released-september-22-2017-and-ecns" target="_blank">USB 3.2 高速數據規格中：
USB PD 利用所有四個電源和接地對，充分發揮了 USB-C 的 100 W 功率傳輸能力
USB 3.1 第 2 代利用一組數據通道，定義了 10 Gbps 的傳輸速率
類似地，USB 3.2 控制兩組 10 Gbps 數據通道，維持高達 20 Gbps 的傳輸速率
從概念上說，將 USB-C 標準（僅定義物理連接）與 USB PD 和高速數據規格（包括 USB 3.1 第 1 代 (SuperSpeed) 和 USB 3.1 第 2 代 (SuperSpeed +) 以及 USB 3.2）區分開非常重要。
例如，雖然 USB-C 連接器的設計支持 USB PD 標準，但要協商和管理對互連設備的功率輸送，仍必須有兼容 USB PD 的主機控制器。此外，還必須對電纜進行配置才能支持該標準。
USB PD 不僅僅是增加了功率！它還有利于雙向功率輸送，可大幅提高用戶設備充電和供電的靈活性。在此基礎上，由于 USB PD 能夠通過 VBUS 連接進行功率協商，而不是使用數據連接，因而能夠同時傳輸功率和數據流。表 1 顯示了 USB 輸送能力在最近幾代產品中的提升過程。
| 規格最大功率最大電壓最大電流USB 2.02.5 W5V500 mAUSB 3.0 和 3.14.5 W5V900 mAUSB BC 1.27.5 W5V1.5 AUSB Type-C 1.215 W5V3 AUSB PD 3.0100 W20 V5 A |
表 1：USB 功率輸送規格
在高速數據規格方面，USB 3.1 第 2 代定義了數據和功率信號，但沒有指定物理連接。這使得我們能夠使用傳統的 Type-A 或 Type-B 連接器和電纜來連接 USB 3.1 第 2 代設備并達到 10 Gbps 的數據傳輸速率，只要它們具備足夠的電流、電壓和信號完整性特征。同樣，我們只需使用簡單的硬件適配器，便可使用 USB-C 連接器提供 USB 2.0 等傳統連接標準。
很顯然，并非所有 USB-C 連接器或電纜組件都是“生而平等”，優質產品能夠提供更出色的性能，在更長的電纜上展示更可靠的通信能力。
除了考慮為未來產品選擇的材料和 USB-C 連接器的質量之外，設計人員還可在兩種版本的 Type-C 插座之間進行選擇，請參見圖 2。傳統上，標準 SMT 安裝插座位于 PCB 的上面。但在這種情況下，總裝配高度為 PCB 厚度與連接器高度之和。或者，中間安裝式連接器可以安裝到 PCB 的凹陷處；雖然這樣可減小總裝配高度，但中間安裝式連接器不允許出現信號線在連接器下方走線的情況。
圖 2：SMT 和中間安裝式 USB-C 連接器（圖片來源：CUI Devices）。
在消費類電子產品市場中，USB Type-C 連接器的應用正在迅速普及。為了滿足這種持續增加的需求，電子元器件制造商 CUI devices 推出一系列高質量 USB Type-C 插頭和插座，包括 SMT 和中間安裝類型。這些連接器的設計旨在達到 USB 3.1 第 2 代規格中定義的通信速率，同時滿足設計人員的當前和未來需求。CUI Devices 還提供具有多種插頭和插座選項的 USB 電纜組件。
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