板安装 USB 3.2 Gen 2 和 USB4 插座里有什么

作者： Art Pini

我第一次接触 USB Type-C 连接器 (USB-C) 时感觉棒极了。多年来，我们尝试将 USB-A 连接器插头插入配对插口时，总是会发现插头方向反了，后来我们终于找到了一种无论插头方向如何都能正确配对的 USB 连接器。这就是 USB-C 连接器带给我们的惊喜，当然不仅仅是这一项惊喜。这种连接器还拥有高达每秒 40 千兆比特 (Gbps) 的数据传输速率，能用于供电且支持多个数据及显示协议，同时满足信号完整性和电磁干扰 (EMI) 要求。

在印刷电路板（PC 板）上实现 USB-C 连接时，设计人员一直在努力节省空间，同时确保可靠的连接。[Stewart Connector](https: 的 USB-C 插座就是为满足这些经常相互冲突的要求而设计的。如图 1 所示为符合 USB 3.2 Gen 2（原 USB 3.1）（左）或 USB4（右）规格的插座。

图 1：所示为用于 USB 3.2 Gen 2（左）和 USB4（右）的 USB-C PC 板插座。（图片来源：Stewart Connector）

这种直角插座具有屏蔽功能，可向下兼容以较低速度运行的早期 USB 版本。[SS-52400-002] 和 [SS-52400-003]符合 USB 3.2 Gen 2 标准，适用板厚为 0.039 英寸(1 mm) 和 0.063 英寸 (1.60 mm)。[SS-52400-005] 符合 USB4 标准，适用于 0.047 英寸 (1.20 mm) 厚的电路板。

如上所述，USB-C 插头和插座是可以反插的。触点的排列方式既是公头，也是母头。根据 USB 供电 (USB PD) 标准，这些连接器可提供单组电力传输、数据传输和音频/视频输出。USB-C 插座信号分配如图 2 所示。

图 2：所示为 USB-C 插座信号分配。（图片来源：Stewart Connector）

如表 1 所示，USB-C 连接器中有许多用于数据和电力传输的信号。

表 1：USB-C 连接器支持配电、备用数据模式和 USB 兼容模式。（表来源：Art Pini）

USB PD 是一种智能功率输送规范。它使用通道配置 (CC) 线来协商供电端和用电端（负载）之间的电力合约。电压水平可高于 5 伏，并允许使用可编程电源。

Stewart Connector SS-52400-002 和 SS-52400-003 USB 3.2 Gen 2 插座在 20 伏和 5 安培 (A) 电压下的最大功率为 100 瓦。SS-52400-005 USB4 插座的额定功率为 20 伏 7 安时 140 瓦。所有 USB-C 插座的工作温度范围为 -40 至 105°C。

USB PD 在设备间建立电力合约后，像显示端口 (DP) 一样将使用厂商定义信息 (VDM) 启动交替模式数据链路。随后，DP 将进行链路训练，以建立 DP 发送端与接收端之间的关系，确保视频或音频等流数据的稳健连接。DP 辅助 (AUX) 信号使用 SBU（SBU1 和 SBU2）信号引脚。AUX 通道负责链路管理和测试模式控制。SuperSpeed SSTx1、SSTx2、SSRx1 和 SSRx2 线路构成差分数据通道，提供高速数据链路。专用的 Dp 和 Dn 线路保持了与旧版 USB 标准（USB 2 及更低版本）的兼容性。

USB PD 不仅用于供电，还能同步交替模式中使用的各种协议。支持的串行数据协议包括 Thunderbolt、DisplayPort、高清多媒体接口 (HDMI) 和移动高清链路 (MHL)。使用 VDM 可以轻松添加其他接口。

Stewart Connector USB-C 插座采用超薄设计，能最大限度地利用现有的 PC 板空间，从而带来了更多价值。插座采用混合引脚设计，使用通孔和表面贴装引脚连接到 PC 板的顶层和底层。在制造方面，USB-C 插座采用卷带包装，适用于自动拾放操作。

结语

能用上可反插的连接器固然令人兴奋，但我们很快就会发现，USB-C 的用途远不止这个。它为不同的音频、视频、数据存储和通信协议提供了一个标准连接器。它还为正在开发的新兴标准提供了支持。Stewart Connector 的解决方案有助于满足设计人员的需求，可确保可靠、紧凑的 USB-C PC 板连接。

审核编辑 黄宇