USB Type-C与USB-PD技术对比

接口/总线/驱动

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描述

24P USB-TypeC 引脚定义

USB TypeC 具备众多优势:双面可插免去正反之忧、可作为USB/雷电高速传输桥梁,支援 PD 快速充电、音频设施、HDMI 传输以及调试模式等全方位功能。

现如今,市面上的其它USB接口与充电接口正在逐步由TypeC取而代之,预示着TypeC作为一种全面兼容性的接口,其未来将具有极为长远的生命周期。

本篇文章主要详述 24P、16P 与 6P USB-TypeC接口的引脚定义,以及USB-PD、USB接口类型,以便广大读者在进行硬件设计时提供参考依据。

本文所涵盖的内容异常完整,敬请各位悉心阅读。

AN1953 - USB TypeC的介绍 - MicroChip

MicroChip TypeC 文档

USB-IF官网 - USBType-C电缆和连接器规格

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母头/母座

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公头/插头

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非常明显的可以看出,插口中的Pin功能呈现出中心对称的布局。公头与母头的结合,无论正、反插,引脚功能都完美契合。而且电源VBUS/GND都拥有4个Pin,最大支持5A,在保证高速数据传输的同时也提高了电流承载能力。

引脚功能定义

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引脚功能分布情况

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16/12P USB-TypeC 引脚定义

TypeC 24Pin全功能接口是具备强大功能的,然而,其采购成本相对较高。值得一提的是,小型家电设备所使用的微控制器不具备USB3.0功能,而USB2.0的性能已足以满足常规设备的需求,于是便诞生了16Pin的TypeC接口。

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16Pin TypeC在24Pin的基础上阉割了USB3.0的TX1/2、RX1/2,保留了SBU1/2、CC1/2、USB2.0的D+D-,除了没有USB3.0/3.1高速传输外,其他别无二致,同样支持 PD快充、音频设备、HDMI传输、调试模式等功能。

鉴于生产厂家的不同,引脚定义可能与上图略有差异。例如TB上购买到的16P-TypeC,引脚定义大多如下图所示。TYPE-C母座 16PIN板上贴片L=7.35mm

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16Pin和12Pin其实是同一种接口

16Pin一般为接口厂家、封装的正式名称,而日常生活中习惯称呼为12Pin。这是因为接口设计时,将TypeC母座两端的两个Vbus和GND出线都并拢了起来,实际是16条出线,但焊接的焊盘只要12个。

6P USB-TypeC 引脚定义

针对玩具、牙刷等日常用品而言,产品定位中并未涉及USB通信的需求,仅需进行USB取电充电。因此,USB 2.0的连接完全可以被省略。6 Pin TypeC出阵。

6 Pin TypeC仅保留Vbus、GND、CC1、CC2。接口两侧均衡地排列着两组GND、Vbus,确保了防插反功能得以保留,且粗线传输大电流更为便利。

CC1、CC2用于PD设备识别,承载USB-PD的通信,从而向供电端寻求电源供应。在传输电力的过程中,USB数据传输不受任何影响。

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CC1、CC2的作用 - 设备识别、PD快充

这里不得不提一下CC1、CC2引脚的作用,大家最早认识快充应该是从高通CPU的QC开始的。通过提高输电电压,来提高输送功率。但QC协议中,通信使用的是USB的DP、DM,这就导致充电的时候会对USB通信造成影响。

而USB-PD对电源设备的识别依靠CC1、CC2引脚,避免了QC标准与DP、DM的冲突。使得USB-PD在传输电力的同时,数据传输不会受到影响。

设备检测、DFU/UFP设备这些概念一时自己说不明白。

推荐一篇好文USB Type-C Configuration Channel (CC)引脚功能介绍

注意:由于 USB-PD 的输电与CC1、CC2引脚密切相关,小家电这些无内置PD协议芯片的小产品,如果想从 USB-PD 供给端取电,需要在 CC1、CC2引脚配置Ra/Rd下拉电阻。无下拉电阻可能影响受电。(详见上文)

USB-PD

如果说TypeC的意义只在于整合了USB串行通信设备接口的话,那就大错特错了,借助USB-PD协议,用电端可以方便的从供电端取电。输出电压可调,最大传输5A-20V共100W的功率。

USB-PD(USB Power Delivery),是USB标准化组织USB-IF推出的一个USB电力输送标准。已经发展出 1.0、2.0、3.0 三个版本。

2017年,USB-IF 又在USB-PD 3.0 上增加了 可编程电源 PPS(Programmable Power Supply)。PPS作为PD 3.0的重大升级,旨在为当今的快速充电解决方案提供统一的规范。目前其已经实现对高通QC 3.0/4.0、联发科PE 2.0/3.0、OPPO VOOC、华为SuperCharge 等标准的收录。

USB-PD的输出电压范围,从5V扩展到3.0V~21V。

PPS可调整电压的分辨率为20mV

PPS有脉动保护机制,大电流传输下,每10s要在负载和适配器之间保持一次脉动沟通,避免充电过程失控。

可传输 5A-20V(100W)的功率。(3A以上需要线缆内置E-Marker芯片)

支持DFU/UFP设备身份转换,可用同一接口完成供电、取电两种功能。

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USB传输速率

 

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USB2.0/3.0 接口类型一览

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审核编辑:黄飞

 

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