Quelle est la définition des broches de l'interface Type-C

La dernière spécification d'interface introduite après le Type-B. Contrairement à l'interface USB traditionnelle, le Type-C adopte une conception symétrique, qui n'a pas besoin de distinguer le sens de la prise, évitant ainsi l'opération fastidieuse des utilisateurs qui branchent dans le bon et le mauvais sens. De plus, l'USB Type-C prend en charge le protocole USB PD (Power Delivery), qui augmente la puissance de charge du maximum traditionnel de 7,5 W (5 V 1,5 A) à un maximum de 100 W (20 V 5 A). La dernière spécification USB PD3.1 améliore encore la puissance de charge du Type-C, avec une puissance maximale allant jusqu'à 240 W (28 V 5 A).

Pour les périphériques USB Type-A ou Type-B traditionnels, l'interface d'alimentation (Source) et l'interface de réception d'alimentation (Sink) sont déjà standardisées dans la définition de l'interface, il n'y a donc pas lieu de s'inquiéter d'une connexion inversée ou incorrecte. Pour les périphériques dotés d'interfaces Type-C, comme il n'y a pas de telles différences, les utilisateurs ne peuvent pas connaître le type d'interface, le contrôleur Type-C lui-même doit donc le compléter. Alors, comment les interfaces Type-C se reconnaissent-elles et fournissent-elles la logique d'alimentation correcte ?

Définition des broches de l'interface Type-C

L'interface Type-C est divisée en une tête femelle (prise) et une tête mâle (fiche). Les broches Type-C complètes sont au nombre de 24 et les définitions de chaque broche sont les suivantes :

1. VBUS : Un total de quatre canaux, des broches de tension BUS pour l'alimentation entre les appareils, qu'ils soient insérés en avant ou en arrière, ces quatre broches fourniront l'alimentation

2. GND : Un total de quatre canaux, des circuits d'alimentation entre les appareils, qu'ils soient insérés en avant ou en arrière, ces quatre broches fourniront des circuits d'alimentation

3. TX+/TX- et RX+/RX- : un total de quatre paires, pour les signaux USB3.0 à haut débit

4. D+/D- : un total de deux paires, pour les signaux USB2.0. Au niveau du connecteur femelle, ces deux paires se court-circuitent en une seule paire

5. CC/VCONN : la broche CC est une broche de configuration utilisée pour détecter la connexion de l'appareil et le sens de branchement avant et arrière, et constitue également la ligne de communication USB PD ; VCONN est une broche obliquement symétrique par rapport à la broche CC. Lorsqu'une broche est confirmée comme CC, l'autre est définie comme VCONN, qui est utilisée pour alimenter le câble eMark

6. SBU1/SBU2 : broches multiplexées, par exemple pour fournir des SBTX et SBRX supplémentaires pour USB4

Le connecteur femelle est doté de 24 broches avec une symétrie oblique sur les broches supérieure et inférieure pour répondre aux besoins de branchement avant et arrière de l'utilisateur ; le connecteur mâle est doté de 22 broches. Comme il n'y a qu'une seule paire de broches D+/D- dans la spécification USB2.0, une seule paire de broches D+/D- est conservée dans le connecteur mâle.

Bien entendu, lors de la conception du produit réel, les ingénieurs réduiront de manière appropriée le nombre de broches en fonction de la définition du produit afin de réduire les coûts. Par exemple, pour les produits qui fournissent uniquement une charge, tels que les adaptateurs d'alimentation, ces produits ne nécessitent pas de communication de données à haut débit de l'USB3.0, donc seules les broches CC, VBUS, GND et D+/D- sont conservées.

En termes d'alimentation, les appareils Type-C peuvent être divisés en trois catégories

1. Appareils de type C qui ne peuvent être utilisés que comme alimentation (source), tels que les chargeurs de type C, etc.

2. Appareils de type C qui ne peuvent être utilisés que comme récepteur d'énergie (Sink), tels que les téléphones mobiles de type C, etc.

3. Appareils de type C (DRP, Dual RolePort) qui peuvent être utilisés à la fois comme source d'alimentation (source) et comme récepteur d'alimentation (puits), tels que les ordinateurs portables de type C, les banques d'alimentation bidirectionnelles, etc.

De toute évidence, lorsque deux appareils de type C sont connectés ensemble via des câbles C2C, les deux parties doivent savoir à quel type d'appareil appartient l'autre partie, sinon cela entraînera une charge insatisfaisante (comme une charge inversée), ou aucune charge, et même provoquera des problèmes de sécurité.

Par exemple, lorsqu'un utilisateur utilise un chargeur (source) pour charger une batterie externe bidirectionnelle de type C (DRP), idéalement, la batterie externe doit « servir » de récepteur. Cependant, en raison d'une identification incorrecte du type d'appareil, la batterie externe peut « servir » de source et provoquer un « retour de courant », endommageant ainsi les deux appareils.

La spécification d'interface Type-C distingue les sources, les récepteurs et les DRP par une série de mécanismes de « pull-up » et de « pull-down » sur la broche CC. Pour les périphériques sources, la broche CC doit être configurée avec une résistance de pull-up Rp ; pour les périphériques récepteurs, la broche CC doit être configurée avec une résistance de pull-down Rd ; et pour les périphériques DRP, les fonctions de pull-up et de pull-down sont commutées en alternance par des commutateurs de commutation.

La source détermine si un périphérique est connecté en détectant la broche CC à l'extrémité Rp, et le dissipateur détermine le sens d'insertion avant et arrière en détectant la broche CC à l'extrémité Rd.

La résistance de rappel Rd=5.1k et la résistance de rappel Rp sont définies en fonction de sa capacité d'alimentation et de sa tension de rappel. La capacité d'alimentation de l'USB Type-C est la suivante :

1. Capacité d'alimentation USB par défaut (alimentation USB par défaut). L'interface USB2.0 est de 500 mA ; l'interface USB3.2 est de 900 mA et 1 500 mA

2. Protocole BC1.2 (BatteryCharge 1.2). Prend en charge une puissance maximale de 7,5 W, soit 5 V 1,5 A

3. Courant USB Type-C 1,5 A, prend en charge une puissance maximale de 7,5 W, soit 5 V 1,5 A

4. USB Type-C Courant 3A, prend en charge une puissance maximale de 15W, soit 5V3A

5. Protocole USB PD (USB Power Delivery), prend en charge une puissance maximale de 100 W, soit 20 V 5 A

Les priorités de ces cinq capacités d'alimentation augmentent en séquence, et la puissance d'alimentation augmente également progressivement. La capacité d'alimentation avec une priorité élevée remplacera la capacité d'alimentation avec une priorité faible. Parmi elles, l'alimentation USB par défaut, le courant USB Type-C 1,5 A et le courant USB Type-C 3 A peuvent être définis en configurant la valeur Rp.

Lorsque les deux appareils sont connectés, le Sink obtient la capacité d'alimentation de la Source en détectant la valeur du diviseur de tension vRd de Rp et Rd. Voici la relation correspondante entre la valeur Rp, la plage de tension vRd et la capacité d'alimentation de la Source.

Dans le même temps, l'autre CC de l'appareil a été laissé flottant ou tiré vers le bas par Ra=1k. Si Ra est tiré vers le bas, cela signifie que le câble USB-C dispose d'une puce eMarker intégrée et que la source doit commuter la broche sur VCONN pour alimenter le câble.

Jusqu'à présent, nous avons expliqué que les appareils utilisent le « pull-up » ou le « pull-down », ou basculent alternativement entre les deux, pour déterminer la source, le sink et le DRP, et définissent et déterminent la capacité d'alimentation de la source par la valeur de résistance Rp et la valeur de tension vRd. Cependant, comment ce processus est-il mis en œuvre ? Comment le Type-C évite-t-il la charge inversée ou la charge incorrecte ?