Извечная проблема устройств с USB-коннекторами любого формата была решена с помощью USB Type-C (для решения этой задачи используется определенная логика автоматического согласования и коммутации). Конструктивно разъем имеет овальную форму (рис. 1). Сигнальные и силовые выводы размещены на пластиковой стойке в центральной части. Контактная группа USB Type-C (рис .2) включает 24 вывода (на нужды USB 1.0/2.0 выделялось всего 4 контакта, а разъемы USB 3.0 имеют 9 выводов).
С обеих сторон интерфейсного кабеля располагаются идентичные разъемы. Потому, используя USB Type-C, не нужно выбирать, какой стороной проводника подсоединять ведущее и ведомое устройства.
Рис. 1. USB Type-C (24 контакта).
Внешняя оболочка коннектора не имеет никаких отверстий или вырезов. Для его фиксации в разъеме используются внутренние боковые защелки. Штекер надежно удерживается в разъеме (люфтов, подобных тем, что можно было наблюдать у USB 3.0 Micro-B, здесь нет). Механический ресурс разъемов USB Type-C составляет порядка 10000 подключений. USB Type-C не является интерфейсом передачи данных - это тип разъема, позволяющий связать воедино различные сигнальные и силовые линии.
Одно из преимуществ USB Type-C – возможность использования для передачи данных интерфейса USB 3.1, сулящего повышение пропускной способности до 10 Гб/с. Однако, USB Type-C и USB 3.1 – это не равнозначные термины и точно не синонимы. В формате USB Type-C могут быть реализованы возможности как USB 3.1, так и USB 3.0 и даже USB 2.0 (480 Мб/c). Поддержку той или иной спецификации определяет интегрированный контроллер. Например, при реализации возможностей USB 3.1 возможны отличия в максимальной скорости передачи данных: для USB 3.1 Gen 1 – это 5 Гб/с, USB 3.1 Gen 2 – 10 Гб/с. Номинально порт USB Type-C может использоваться для максимально производительного подключения на скоростях до 10 Гб/c, но, чтобы получить такую пропускную способность, ее должны обеспечивать подключаемые устройства.
При использовании интерфейса USB 3.1, для передачи данных без потерь на скоростях до 10 Гб/c (Gen 2) длина кабеля c разъемами USB Type-C не должна превышать 1 метр, для соединения на скорости до 5 Гб/c (Gen 1) – 2 метра.
USB Type-C обеспечивает возможность передачи энергии мощностью до 100 Вт. Этого хватит для питания/зарядки мобильных устройств, и для беспроблемной работы ноутбуков, мониторов или, например, внешних накопителей формата 3,5”.
Порт USB 1.0 обеспечивал всего 0,75 Вт (0,15 А, 5 В). Достаточно для работы лишь мышки/клавиатуры. USB 2.0 - ток до 0,5 А (2,5 Вт) - этого хватало для питания, например, внешних жестких дисков формата 2,5”. USB 3.0 - ток до 0,9 А (4,5 Вт). Специальные усиленные разъемы на материнских платах или ноутбуках способны были выдавать до 1,5 А для ускорения зарядки подключенных мобильных устройств, но это 7,5 Вт.
Чтобы порт USB Type-C наполнился необходимыми мощностями, нужна поддержка спецификации USB Power Delivery 2.0 (USB PD). Если таковой нет, порт USB Type-C штатно сможет выдать 7,5 Вт (1,5 А, 5 В) или 15 Вт (3,0 А, 5 В) в зависимости от конфигурации.
Энергетические возможности портов с USB PD, определяет система силовых профилей, предусматривающих возможные комбинации напряжений и токов. Соответствие Profile 1 гарантирует возможность передачи 10 Вт энергии, Profile 2 – 18 Вт, Profile 3 – 36 Вт, Profile 4 – 60 Вт, Profile 5 – 100 Вт (порт, соответствующий профилю более высокого уровня, поддерживает все состояния предыдущих по нисходящей). В качестве опорных напряжений были выбраны 5В, 12В и 20В. Использование 5В необходимо для совместимости с огромным парком имеющейся USB-периферии. 12В – стандартное напряжение питания различных компонентов систем. 20В предложено с учетом того, что для зарядки аккумуляторов большинства ноутбуков используются внешние БП на 19–20В.
Устройство оснащенное USB Type-C, поддерживающим максимальный энергетический профиль USB PD и позволяет передавать до 100 Вт энергии (не любой порт нового формата сможет обеспечить заявленную мощность в 100 Вт, потенциальная возможность для этого есть, но однако данный вопрос обязательно должен быть решен производителем на уровне схемотехники).
В USB Type-C есть возможность смены направления передачи энергии. Если позволяет схемотехника устройств, потребитель может, например, на время стать источником заряда. Причем для обратного энергетического обмена не понадобится даже переподключение разъемов.
Совместимость USB Type-C с устройствами, оснащенными портами USB предыдущего поколения, из-за принципиальных отличий конструкции коннекторов можно обеспечить только с использованием соответствующих переходников.
Помимо непосредственной передачи данных по USB, он может также использоваться в альтернативном режиме (Alternate Mode) для реализации сторонних интерфейсов. Такую гибкость USB Type-C использовала ассоциация VESA, внедрив возможность передачи видеопотока посредством DisplayPort Alt Mode.
USB Type-C располагает четырьмя высокоскоростными линиями (парами) Super Speed USB. Если две из них выделяются на нужды DisplayPort, этого достаточно для получения картинки с разрешением 4 K (3840×2160). При этом не страдает скорость передачи данных по USB. На пике это все те же 10 Гб/с (для USB 3.1 Gen2). Также передача видеопотока никак не влияет на энергетические способности порта. На нужды DisplayPort может быть выделено даже скоростных 4 линии. В этом случае будет доступны режимы вплоть до 5K (5120×2880). В таком режиме остаются не задействованы линии USB 2.0, поэтому USB Type-C все еще сможет параллельно передавать данные, хотя уже с ограниченной скоростью (рис. 2).
Рис. 2.
В альтернативном режиме для передачи аудиопотока используются контакты SBU1/SBU2, которые преобразуются в каналы AUX+/AUX-. Для протокола USB они не задействуются, потому здесь тоже никаких дополнительных функциональных потерь.
При использовании интерфейса DisplayPort, коннектор USB Type-C по-прежнему можно подключать любой стороной. Необходимое сигнальное согласование предусмотрено изначально (рис. 3).
Рис. 3.
Подключение устройств с помощью HDMI, DVI и даже D-Sub (VGA) также возможно, но для этого понадобятся отдельные переходники, однако это должны быть активные адаптеры, так как для DisplayPort Alt Mode, не поддерживается режим Dual-Mode Display Port (DP++). Вообще альтернативный режим USB Type-C может быть использован не только для протокола DisplayPort.
Итак, разъём USB Type-C может работать в одном из альтернативных режимов (англ.alternate mode), в котором его контакты используются для передачи данных при помощи других физических протоколов. Определены следующие альтернативные режимы для коннекторов Type-C:
1. Альтернативный режим DisplayPort (опубликован VESA в сентябре 2014 года), поддерживает стандарт DisplayPort 1.3.
2. Альтернативный режим MHL - Mobile High-Definition Link (анонсирован в ноябре 2014 года), поддерживает стандарт MHL 1.0-3.0 и super MHL.
3. Альтернативный режим Thunderbolt — поддержка стандарта Thunderbolt 3.
4. Альтернативный режим HDMI (объявлен в сентябре 2016 года), поддерживает HDMI 1.4b.
Изучаются возможности по реализации других последовательных высокоскоростных протоколов, например, PCI Express и Base -T Ethernet.
Версия сайта для слабовидящих