ما هو تعريف دبوس واجهة Type-C

أحدث مواصفات الواجهة التي تم تقديمها بعد Type-B. على عكس واجهة USB التقليدية، يعتمد Type-C تصميمًا متماثلًا، لا يحتاج إلى التمييز بين اتجاه القابس، مما يتجنب التشغيل الممل للمستخدمين الذين يقومون بالتوصيل في الاتجاهين الصحيح والخاطئ. بالإضافة إلى ذلك، يدعم USB Type-C بروتوكول USB PD (توصيل الطاقة)، ​​والذي يزيد من طاقة الشحن من الحد الأقصى التقليدي 7.5 وات (5 فولت 1.5 أمبير) إلى الحد الأقصى 100 وات (20 فولت 5 أمبير). تعمل أحدث مواصفات USB PD3.1 على تحسين طاقة شحن Type-C بشكل أكبر، مع طاقة قصوى تصل إلى 240 وات (28 فولت 5 أمبير).

بالنسبة لأجهزة USB Type-A أو Type-B التقليدية، فإن واجهة مصدر الطاقة (المصدر) وواجهة استقبال الطاقة (المغسلة) موحدتان بالفعل في تعريف الواجهة، لذلك لا داعي للقلق بشأن الاتصال العكسي أو الخاطئ. بالنسبة للأجهزة ذات واجهات Type-C، نظرًا لعدم وجود مثل هذه الاختلافات، لا يمكن للمستخدمين معرفة نوع الواجهة، لذلك يحتاج وحدة التحكم Type-C نفسها إلى إكمالها. إذن كيف تتعرف واجهات Type-C على بعضها البعض وتوفر منطق مصدر الطاقة الصحيح؟

تعريف دبوس واجهة Type-C

تنقسم واجهة Type-C إلى رأس أنثوي (مقبس) ورأس ذكر (قابس). يبلغ عدد دبابيس Type-C الكاملة 24، وتكون تعريفات كل دبوس على النحو التالي:

1. VBUS: إجمالي أربع قنوات، دبابيس جهد BUS لإمداد الطاقة بين الأجهزة، بغض النظر عما إذا كانت مدخلة للأمام أو للخلف، ستوفر هذه الدبابيس الأربعة إمداد الطاقة

2. GND: إجمالي أربع قنوات، دوائر إمداد الطاقة بين الأجهزة، بغض النظر عما إذا تم إدخالها للأمام أو للخلف، ستوفر هذه الدبابيس الأربعة دوائر إمداد الطاقة

3. TX+/TX- وRX+/RX-: إجمالي أربعة أزواج لإشارات USB3.0 عالية السرعة

4. D+/D-: إجمالي زوجين لإشارات USB2.0. عند الموصل الأنثوي، سيتم توصيل هذين الزوجين إلى زوج واحد

5. CC/VCONN: دبوس CC هو دبوس تكوين يستخدم للكشف عن اتصال الجهاز واتجاه التوصيل الأمامي والعكسي، وهو أيضًا خط اتصال USB PD؛ VCONN هو دبوس متماثل بشكل غير مباشر مع دبوس CC. عندما يتم تأكيد دبوس واحد على أنه CC، يتم تعريف الآخر على أنه VCONN، والذي يستخدم لتشغيل كابل eMark

6. SBU1/SBU2: دبابيس متعددة الإرسال، مثل توفير SBTX وSBRX إضافيين لـ USB4

الموصل الأنثوي عبارة عن 24 سنًا بتناظر مائل على الدبابيس العلوية والسفلية لتلبية احتياجات المستخدم في التوصيل الأمامي والخلفي؛ والموصل الذكري عبارة عن 22 سنًا. ونظرًا لوجود زوج واحد فقط من دبابيس D+/D- في مواصفات USB2.0، يتم الاحتفاظ بزوج واحد فقط من دبابيس D+/D- في الموصل الذكري.

بالطبع، في تصميم المنتج الفعلي، سيعمل المهندسون على تقليل عدد الدبابيس بشكل مناسب وفقًا لتعريف المنتج لتوفير التكاليف. على سبيل المثال، بالنسبة للمنتجات التي توفر الشحن فقط، مثل محولات الطاقة، لا تتطلب هذه المنتجات اتصال بيانات عالي السرعة من USB3.0، لذلك يتم الاحتفاظ فقط بدبابيس CC وVBUS وGND وD+/D-.

من حيث مصدر الطاقة، يمكن تقسيم أجهزة Type-C إلى ثلاث فئات

1. أجهزة Type-C التي يمكن استخدامها فقط كمصدر للطاقة (المصدر)، مثل شواحن Type-C وما إلى ذلك.

2. أجهزة Type-C التي يمكن استخدامها فقط كمستقبل للطاقة (Sink)، مثل الهواتف المحمولة من Type-C، وما إلى ذلك.

3. أجهزة Type-C (DRP، Dual RolePort) التي يمكن استخدامها كمصدر للطاقة (المصدر) ومستقبل للطاقة (المغسلة)، مثل أجهزة الكمبيوتر المحمولة من Type-C، وبنوك الطاقة ثنائية الاتجاه، وما إلى ذلك.

من الواضح أنه عند توصيل جهازين من النوع C معًا عبر كابلات C2C، يجب أن يعرف كلا الطرفين نوع الجهاز الذي ينتمي إليه الطرف الآخر، وإلا فسيؤدي ذلك إلى شحن غير مرضي (مثل الشحن العكسي)، أو عدم الشحن، وحتى التسبب في مشاكل تتعلق بالسلامة.

على سبيل المثال، عندما يستخدم المستخدم شاحنًا (مصدرًا) لشحن بنك طاقة ثنائي الاتجاه من النوع C (DRP)، فمن الناحية المثالية، يجب أن "يعمل" بنك الطاقة كمصدر. ومع ذلك، بسبب تحديد نوع الجهاز بشكل غير صحيح، قد "يعمل" بنك الطاقة كمصدر ويتسبب في "ارتداد التيار"، مما يؤدي إلى إتلاف كلا الجهازين.

تميز مواصفات واجهة Type-C بين المصدر والمصرف وDRP من خلال سلسلة من آليات "السحب لأعلى" و"السحب لأسفل" على دبوس CC. بالنسبة لأجهزة المصدر، يلزم تكوين دبوس CC باستخدام مقاومة سحب لأعلى Rp؛ وبالنسبة لأجهزة المصرف، يلزم تكوين دبوس CC باستخدام مقاومة سحب لأسفل Rd؛ وبالنسبة لأجهزة DRP، يتم تبديل السحب لأعلى والسحب لأسفل بالتناوب بواسطة مفاتيح التبديل.

يحدد المصدر ما إذا كان الجهاز متصلاً عن طريق اكتشاف دبوس CC في الطرف Rp، ويحدد Sink اتجاه الإدخال الأمامي والعكسي عن طريق اكتشاف دبوس CC في الطرف Rd.

يتم ضبط مقاومة السحب للأسفل Rd=5.1k، ومقاومة السحب لأعلى Rp وفقًا لسعة مصدر الطاقة وجهد السحب لأعلى. سعة مصدر الطاقة لمنفذ USB Type-C هي كما يلي:

1. سعة مصدر الطاقة الافتراضية لمنفذ USB (طاقة USB الافتراضية). واجهة USB2.0 هي 500 مللي أمبير؛ وواجهة USB3.2 هي 900 مللي أمبير و1500 مللي أمبير

2. بروتوكول BC1.2 (BatteryCharge 1.2). يدعم طاقة قصوى تبلغ 7.5 وات، أي 5 فولت و1.5 أمبير

3. تيار USB Type-C 1.5A، يدعم طاقة قصوى تبلغ 7.5 وات، أي 5 فولت 1.5 أمبير

4. تيار USB Type-C 3A، يدعم طاقة قصوى تبلغ 15 وات، أي 5V3A

5. بروتوكول USB PD (توصيل الطاقة عبر USB)، يدعم الحد الأقصى للطاقة 100 وات، أي 20 فولت و5 أمبير

تزداد أولويات قدرات إمداد الطاقة الخمس هذه بالتسلسل، كما تزداد طاقة إمداد الطاقة تدريجيًا. ستتجاوز قدرة إمداد الطاقة ذات الأولوية العالية قدرة إمداد الطاقة ذات الأولوية المنخفضة. ومن بينها، يمكن ضبط طاقة USB الافتراضية وتيار USB Type-C 1.5A وتيار USB Type-C 3A عن طريق تكوين قيمة Rp.

عندما يتم توصيل الجهازين، يحصل المصرف على قدرة مصدر الطاقة من خلال اكتشاف قيمة مقسم الجهد vRd لـ Rp وRd. فيما يلي العلاقة المقابلة بين قيمة Rp ونطاق جهد vRd وقدرة مصدر الطاقة على الإمداد.

في الوقت نفسه، تم ترك CC الأخرى للجهاز عائمة أو تم سحبها لأسفل بواسطة Ra=1k. إذا تم سحب Ra لأسفل، فهذا يعني أن كبل USB-C يحتوي على شريحة eMarker مدمجة، ويحتاج المصدر إلى تبديل الدبوس إلى VCONN لتشغيل الكبل.

حتى الآن، أوضحنا أن الأجهزة تستخدم "السحب لأعلى" أو "السحب لأسفل"، أو التبديل بالتناوب بين الاثنين، لتحديد المصدر والمصرف وDRP، وتعيين وتحديد سعة مصدر الطاقة من خلال قيمة مقاومة Rp وقيمة جهد vRd. ومع ذلك، كيف يتم تنفيذ هذه العملية؟ كيف يتجنب Type-C الشحن العكسي أو الشحن غير الصحيح؟