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TYPE-C接口规范要求祥解
- 2020-06-19-

TYPE-C接口已经在电子业界立下广泛应用。相信没有人可以准确的说出全世界有存在多少USB端口。分析师说,估计每年至少有超过20亿个拥有USB端口的装置出货,这个数字可以说是相当惊人的。“以前的USB接口是方的,但是新的Type-C接口是圆的,外部变得更光滑,简单干净。”USB实施者论坛(USB-IF)主席Brad Saunders在介绍Type-C接口的优势时表示,“使用起来也更加方便,你可以正向插入,也可以反着插。在插入时,你可以听到一个‘咔嚓’声,这就说明接入没有问题了。”

TYPE-C接口规范要求祥解

回顾USB的发展史,USB 1.0规范于1996年刚确立时,其实难以吸引外围与装置制造商的青睐,因为USB 1.0规范只定义了1.5 Mbps的传输速度,在数据通信上难以实现使用者所需要的效率。而在当时的Fast SCSI,已经能支持到10 Mbps的范围。甚至当时另一热火的IEEE 1394a传输界面(苹果计算机称为Firewire),传输速度也高达400 Mbps。于是为了提升竞争力,英特尔在2000年的时候推出了USB 2.0 HS(High Speed),传输提高至480 Mbps。

USB在2008年公布了USB 3.0的规范,传输速度高达5 Gbps。到了USB 3.0的时代,被称为SS(Super Speed)。从推出至今,USB 3.0已经成为最普及的主流接口,充分的被运用在各式外接市场上,如:外接式硬盘、固态硬盘(SSD)、DVD播放器等。

面对其他高速接口的挑战,USB到了2013年也推出USB 3.1新规格,支持高达10 Gbps的传输速度,并更名为USB 3.1 Super Speed Gen 2,而原本支持 5 Gbps的USB 3.0则称为USB 3.1 Super Speed Gen 1。

TYPE-C接口规格于2014年8月公告,虽然被包含在USB 3.1的规格里,但是其实Type-C仍然有USB 2.0的规格。下列为Type C四大特点:

1. 较小的尺寸:在尺寸上与现有USB 2.0 Mirco-B相似。

2. 电源充电:Type-C将支持更高的电源充电能力。

3. 可扩展性:Type-C的设计将支持未来USB的性能。

4. 可用性:支持正反面都可插入,使用者将不再需要分辨正反面,更容易将接口插入。

Type C最终版的尺寸约8.4mm x 2.6mm,比USB 2.0的Micro-B稍大。其充电能力本身支持到15W,同时也支持USB Power Delivery规格,最高将支持到100W的供电能力。在传输速度上,除了支持现有USB 3.1 Super Speed Gen 2的10 Gbps之外,也预期将能支持到后续更高的传输速度(如USB 4)。使用上支持正反可插(如苹果计算机的Lightning接口),更可扩大适用于平板电脑、智能手机等轻薄型便携设备,因此格外受到市场期待。Type-C为何如此受欢迎,这是与它的特点密切相关的。它可以进行高速的数据传输、电力充电和视频数据传输,具有多合一功能。而且Type-C可提供具有更好用户体验的小型、“可翻转插拔”接头以及双向电缆。

TYPE-C接口的连接器设计,与以往的USB连接器有很大不同,采用了上下排同时存在端子的型式。板端的连接器(Receptacle)只有唯一的一种型式,为24支端子的设计。在板端连接器的界面上,则有Vertical、Right Angel、Mid-Mount等形式。端子脚的形式也分别有Dual-Row SMT、Hybrid等形式。而在线端的连接器(Plug)则有两种设计,分别为支持高传输速度的Full Featured版本与USB 2.0版本两种。由于Type-C为上下排端子设计,因为在线缆加工上,必须在Plug尾端进行Paddle Card连接,芯线才加工在Paddle Card上。同时协会也定义了,若Type-C线缆要支持3A以上的供电能力时,必须有USB Type-C Electronically Marked来注记。在线缆规格的部份,主要有下列三大项:

1. 标准Type-C线缆

2. 传统USB线缆

3. 传统USB转换器

标准Type-C线缆中,有USB Full Featured Type-C线缆与USB 2.0 Type-C线缆两种规格。

传统USB线缆中,有分USB 3.1与USB 2.0两种规格。USB 3.1规格中定义了:USB Type-C to USB 3.1 A线缆、USB Type-C to USB 3.1 B线缆、USB Type-C to USB 3.1 Micro-B线缆等3款。USB 2.0规格里头定义了:USB Type-C to USB 2.0 A线缆、USB Type-C to USB 2.0 B线缆、USB Type-C to USB 2.0 Mini-B线缆、USB Type-C to USB 2.0 Micro-B线缆等4款。

传统USB转换器中,有USB Type-C to USB 3.1 Receptacle转换器与USB Type-C to USB 2.0 Micro-B Receptacle转换器两种。

在测试规格上,Type-C的测试有下列几项主要的要求:

1. 结构测试:Type-C主要应用在手持装置上,所以与USB Micro-B一样,需要耐插拔1万次的高寿命。插入力与拔出力也与原始USB其他Type有所不同,Type-C的插拔力为5~20N,拔出力为8~20N。同时必须进行线缆弯曲试验与线缆拔出试验,如Micro-B一样,Type-C也必须进行4轴向测试。

2. 电气测试:在低阶额定电阻(LLCR)的测试上也有改变,初始值从原本的30mΩ变成40mΩ。除此之外,Type-C必须进电流温升测试,在Vbus端子给予5A的电流,且在Vconn端子给予1.25A的电流,温度的变化量不能超过30oC。

3. 环境测试:与USB 3.0要求相同,遵照EIA 364-1000.01规范运行环境测试。

4. 电镀要求:与USB 3.0要求相同。

5. 高频测试:Type-C的规范与以往USB规范最大不同处,在于Type-C针对板端连接器也定义出一连串的高频测试要求,Type-C板端连接器与标准Type-C线缆高频测试要求如表2(传统USB线缆的测试要求则不同)。

TYPE-C接口只是一个接口,能同时支持USB3.1,3.0和2.0标准。目前可以支持的最高速度为10Gbps,未来将会支持20Gbps。因此,采用Type-C接口并不意味着你的传输速度就是10Gbps,有可能是USB2.0支持的480Mbps。要达到最高传输速度跟选用的电缆也有关系,“如果是使用USB2.0标准,电缆一般最长为5m左右,若使用USB3.0,要达到10Gbps速度的话,USB电缆不能长于3m。