Новый разъем зарядки смартфонов. USB-разъемы: типы, их описание, преимущества и недостатки. Альтернативный режим. Не USB единым

Мы на пороге значительных изменений - на замену классическим и привычным портам USB 2.0 и 3.0 приходит новый, обратно совместимый тип разъёма. Несмотря на внешнее удобство, симметричность и визуальную простоту, список возможностей USB Type-C не только впечатляет, но и одновременно таит в себе много неочевидных сложностей для пользователя.

Первый стандарт USB появился в 1994 году для решения ключевых проблем того времени: унификацию разъёма для периферии ПК оборудования совмещенную с высокой скоростью передачи данных. C 2001 года версия разъема USB 2.0 (а также его различные вариации) стали универсальным стандартом подключения для любой периферии. Залог пятнадцати лет успеха USB - простота, ведь внутри лишь четыре контакта, которые обеспечивают подключаемое устройство питанием и связью.

То что было преимуществом в 2000-х, стало узким местом для устройств современности - USB-порты перестали справляться с растущим в почти геометрической прогрессии объёмом информации, пользователи оценили преимущества симметричных (и быстрых!) мобильных реверсивных разъемов (таких как Apple Lightning), кабели в которых можно вставлять обеими сторонами, а скорость беспроводной передачи данных вплотную приближается к скорости кабельного подключения.

USB 3.0 лишь подчеркнул существующую проблему, механически нарастив количество дополнительных контактов до пяти, что дало увеличение максимальной пропускной способности с 480 МБит/с до 5 Гбит/с, а максимальный ток вырос с 500 мА до 900 мА. Новый разъем получил также свою отличительную маркировку - гнездо синего цвета. Разъемам USB 3.0 для работы требуется 9 выводов.

Давайте разберемся, насколько сильно разъем USB Type-C / USB-C / USB C отличается от своих предшественников, какие перспективы и сложности таит в себе переход на новый тип разъема и какие виды кабелей он сможет заменить собой в ближайшее время.

Путаница начинается с названия: “USB Type-C”, “USB-C” и “USB C” это разные названия одного разъёма, который может работать с различными протоколами. Пока общее название не устоялось, мы будем придерживаться названия USB Type-C - хотя общая тенденция указывает на растущую популярность более краткого варианта USB-C.

Диаграмма обратно совместимых протоколов USB Type-C позволяет понять, какие функции может брать на себя новый разъем - их оказалось неожиданно много, что не может не радовать. Самое важное в этой диаграмме - это то, что каждый следующий уровень обратно совместим с уровнями ниже.

Самый быстрый протокол для нового разъема - это Thunderbolt 3. Аппаратный интерфейс Thunderbolt был разработан компанией Intel в сотрудничестве с Apple. Сама торговая марка Thunderbolt ранее принадлежала Apple, но позже была передана компании Intel. Разъемы USB Type-C, работающие с этим протоколом установлены в новых

А вот порт USB Type-C в предыдущем находится “ступенькой ниже”, позволяя подключать периферию совместимую только со стандартом USB 3.1 gen 1, но не с Thunderbolt 3.

Это хороший пример, наглядно демонстрирующий на практике, почему несмотря на одинаковый разъем USB Type-C, периферию для Thunderbolt 3 нельзя подключить к Macbook 12, однако любые аксессуары и периферия для Macbook 12 будут работать с новым Macbook Pro 2016.

Давайте посмотрим подробнее, какие еще типы сигналов может передавать через себя USB Type-C.

В первую очередь, это классический USB 2.0 и USB 3.0 – это актуально для мобильных устройств с новым разъемом (например первый планшет с USB Type-C Nokia N1), которые поддерживали сигналы и питание только для USB 2.0. Самые современные мобильные устройства (например l) поддерживают подключение USB 3.0.

Что это значит на практике? Приобретая кабель для мобильного устройства с USB Type-C, обратите внимание на скорость и совместимость разъемов у обоих гаджетов. Хорошим выбором для современного Windows-ноутбука с USB 3.0 станет кабель который обеспечит работу через USB Type-C по протоколам USB 2.0 и 3.0.

Если ваше мобильное устройство, например Android-смартфон, оснащено портом Micro-USB (или его модификацией Micro-USB B), работающий по протоколу USB 2.0, можно ограничится кабелем , или . Максимальная скорость передачи данных будет ограничена 480 Мбит/с.

Следующий стандарт это USB 3.1 gen 1 – позволяющий подключать жесткие диски, сетевые адаптеры и док-станции. Он обратно совместим с протоколами «SuperSpeed» USB 3.0, «Hi-Speed» USB 2.0 и даже с оригинальным USB 1.х.

Протокол USB 3.1 gen 2 – аналогичен предыдущему, но удваивает пропускную способность USB-периферии до 10 Гбит/с. Его поддерживают только самые новые устройства USB-C.

Подключение по USB 3.1 и USB Type-C поддерживают и внешние диски, например .

Примеры аксессуаров, обеспечивающие совместимое скоростное сетевое подключение через USB Type-C:
и .

Режим Audio Accessory Mode (режим аудио-аксессуара) – это спецификация для использования с аналоговым аудио, что позволяет порту USB Type-C конкурировать в будущем с аналоговым 3.5-мм разъемом.

Режим подключения Alternate Mode (альтернативный режим) – включает в себя все другие не-USB протоколы: это DisplayPort, MHL, HDMI и Thunderbolt (подключение к которому ранее осуществлялось через разъем DP). Главная проблема тут - не каждое устройство поддерживает протокол Alternate Mode, что очень запутывает покупателей.

Для видеоустройств доступны не только фирменные переходники с USB Type-C от Apple: и адаптер , но и варианты от других производителей, например .

Но есть и преимущества - передача видеопотока по порту USB Type-C никак не влияет на его энергетические способности, ведь на нужды DisplayPort может быть выделено целых четыре скоростные линии. В этом случае возможна передача изображения в разрешении вплоть до 5120×2880.

Симметричность контактных площадок позволила сделать порт реверсивным, а в зависимости от подключенного устройства задействовано различное количество подключений.

Первый порт USB 1.0 обеспечивал питание всего 0,75 Вт (0,15 А, 5 В). Для USB 2.0 сила тока была увеличена до 0,5 А, что позволило получать от неё уже 2,5 Ватта для питания, например, внешних жестких дисков формата 2,5”. Не удивительно, что для подключения более энергоемких дисков порой требовалось несколько портов сразу.

Для USB 3.0 предусмотрена сила тока в 0,9 А, что при напряжении питания в 5 В гарантирует мощность в 4,5 Вт. На фоне этих цифр, возможность передачи 100 Вт действительно впечатляет!

Для обеспечения передачи такого количества энергии, напряжение питания может увеличиваться до 20 Вольт. Контакты Secondary Bus и USB Power Delivery Communication предназначены для выбора нужного режима работы между соединяемыми гаджетами - ведь если устройство не способно принять 100Вт энергии, оно просто сгорит! Благодаря предварительному обмену данными, совместимые устройства переходят в продвинутый режим работы с расширенными возможностями для питания.

Всего таких профилей пять: “профиль 1” гарантирует возможность передачи 10 Вт энергии, второй – 18 Вт, третий – 36 Вт, четвёртый – 60 Вт, ну а пятый целую сотню!

Для работы функции PD (Power Delivery) потребуется отдельный кабель, например

Перспективы у USB Type-C или USB-C очень радужные. Кроме Apple, портами USB Type-C начинают оснащаться как производительные десктопы (материснкие платы), так и мобильные устройства. Пока что лидирующее место занимает протокол USB 3.1 в обоих своих вариациях (а мобильные устройства только-только подбираются к скоростям USB 3.0).

Пройдет совсем немного времени и мы наконец сможем перейти на универсальный вид кабелей USB-C с USB-C (такие кабели доступны уже сейчас) для подключения остальной периферии. Особенно приятно, что приобретенные сегодня аксессуары продолжат работу благодаря режиму обратной совместимости. Важное замечание - USB Type-C это открытый стандарт, не требующий от производителей лицензионных отчислений.

Риски и сложности заключаются лишь при подключении новой периферии (требующей самых скоростных протоколов, таких как Thunderbolt различных версий) к более старым версиям устройств с USB Type-C, работающих на скоростях USB 3.1 - в лучшем случае они смогут продолжить работу на пониженной скорости.

При покупке аксессуаров и кабелей USB Type-C обязательно учитывайте на каких скоростях должно (и может) работать ваше устройство - если для мобильных устройств и гаджетов подойдут скорости USB 2.0-3.1, то для передачи видеосигнала или данных с жестких дисков высокой ёмкости может быть важной совместимость с интерфейсом Thunderbolt 3.

Для вашего удобства, мы собрали в отдельном разделе каталога.

Достоинства порта USB 3.1:
★ быстрый
★ мощный
★ универсальный

Достоинства разъёма Type-C:
★ долговечный
★ симметричный

Теперь гарантированно можно подключить USB кабель к устройству с первого раза.

⚠ Следует различать понятия «порт » и «разъём ». Разъём (гнездо) Type-C можно припаять хоть старому телефону (вместо micro-USB), но порт так и останется старым USB 2.0 - скорости заряда и передачи данных это не прибавит. Из удобств появится лишь симметричность и надёжность разъёма.

⚠ Таким образом наличие Type-C ещё ни о чём не говорит. Продаются модели смартфонов с новым разъёмом, но со старым портом . Перечисленные в этой статье достоинства к таким смартфонам не относятся.

Назначение контактов

Контакты разъёмов на схемах показаны с внешней (рабочей) стороны, если обратное не оговаривается особо.

Порт содержит 24 контакта (12 контактов на каждой стороне). «Верхняя» линейка нумеруется A1…A12, «нижняя» - B1…B12. По большей части линейки идентичны друг другу, что и делает этот порт равнодушным к ориентации штекера. Контакты каждой линейки можно разбить на 6 групп: USB 2.0 , USB 3.1 , Питание , Земля , Согласующий канал и Дополнительный канал . А теперь рассмотрим подробнее.

Собственно, USB 3.1. Линии высокоскоростной передачи данных: TX+, TX-, RX+, RX- (контакты 2, 3, 10, 11 ). Скорость до 10 Гб/с. В кабеле эти пары перекроссированы, и что для одного устройства является RX, другому представляется как TX. И наоборот. По особому распоряжению эти пары могут переквалифицироваться под другие задачи, например - под передачу видео.

Старый добрый . Линии низкоскоростной передачи данных: D+/D- (контакты 6, 7 ). Этот раритет включили в порт ради совместимости со старыми тихоходными устройствами до 480 Мб/с.

Плюс питания - Vbus (контакты 4, 9 ). Стандартное напряжение 5 вольт. Ток выставляется в зависимости от потребностей периферии: 0,5А; 0,9А; 1,5А; 3А. Вообще, спецификация порта подразумевает передаваемую мощность до 100Вт, и в случае войны порт способен питать монитор или заряжать ноутбук напряжением 20 вольт!

GND - «Земля»-матушка (контакты 1, 12 ). Минус всего и вся.

Согласующий канал (или конфигурирующий) - СС (контакт 5 ). Это главная фишка USB type-C! Благодаря этому каналу система может определить:

— Факт подключения/отключения периферийного устройства;
— Ориентацию подключенного штекера. Как это ни странно, но разъём не абсолютно симметричен, и в некоторых случаях устройству хочется знать его ориентацию;
— Ток и напряжение, которое следует предоставить периферии для питания или заряда;
— Необходимость работы в альтернативном режиме, например, для передачи аудио-видео потока.
— Кроме функций мониторинга этот канал в случае необходимости подаёт питание на активный кабель.

Дополнительный канал - SBU (контакт 8 ). Дополнительный канал обычно не используется и предусмотрен лишь для некоторых экзотических случаев. Например, при передаче по кабелю видео, по SBU идёт аудиоканал.

Распиновка USB 3.1 Type-C

«Полосатым цветом» здесь изображены контакты неизолированного провода.

Странным решением было отмаркировать провода D+ и D- не как в USB 2.0, а наоборот: D+ белый, D- зелёный.

Серой обводкой помечены провода, чей цвет по словам Википедии не регламентирован стандартом. Автор вообще не нашёл каких-либо указаний на цвета проводов в официальной документации .

Распайка коннекторов Type-C ▼

Схема типового кабеля USB-C «вилка-вилка»▼

Технология питания/заряда USB PD Rev.2 (USB Power Delivery)

У кабеля USB-C нет таких понятий как «коннектор-A» или «коннектор-B» - коннекторы теперь во всех случаях одинаковы.

Роли устройства обозначены новыми терминами:

DFP - активное, питающее устройство (как бы порт USB-A )
UFP - пассивное, приёмное устройство (как бы порт USB-B )
DRP - «двуличное», динамически изменяющее свой статус устройство.
Кроме того, заряжающее устройство называется Power Provider , заряжаемое - Power Consumer .

Распределение ролей осуществляется установкой на контакте CC определённого потенциала с помощью того или иного резистора:

Активное устройство (DFP V bus .
Номинал резистора сообщает потребителю, на какой ток он может рассчитывать:
56 ±20% кОм - 500 или 900 мА
22 ±5% кОм - 1,5 А
10 ±5% кОм - 3 А

▲ Переходники с USB 2.0 (3.0) на USB-C, служащие для подключения новых смартфонов к старым ПК или ЗУ распаяны по схеме DFP, то есть, показывают себя смартфону как активное устройство

Пассивное устройство (UFP ) определяется по резистору между контактами CC и GND .
Номинал резистора: 5,1 кОм

▲ Переходники с USB-C на USB-OTG распаяны именно по схеме UFP, то есть, имитируют потребляющее устройство.

⚠ Технологию USB PD Rev2 в которой по контакту CC согласуются ток и напряжение заряда не следует путать с технологией Quick Charge (QC), где по контактам D− и D+ согласуется только напряжение заряда. USB PD Rev2 поддерживается только в USB 3.1.
QC поддерживается без привязки к версии порта.

Переходник USB-micro-USB-C

Распайка платы переходника Type-C to USB 3.0 OTG с разных сторон ▼

Аналоговый звук через Type-C

Стандартом предусмотрена возможность передачи аналогового звука через цифровой порт. Эта возможность реализована в смартфонах HTC серии U, HTC 10 Evo, Xiaomi Mi, LeTV. Автор будет признателен, если читатель пополнит этот список.

Для работы в этом режиме служат аналоговые гарнитуры с вилкой Type-C. Для подключения классической предусмотрены переходники.

Аналоговый звук передаётся по каналам Data−, Data+, SBU1 и SBU2. Смартфон переходит в этот режим, если в вилке гарнитуры или переходника между контактами A1-A5 и B1-B5 установлено сопротивление менее 0,8…1,2 кОм . Вместо резистора доводилось видеть просто перемычку.

Видео через USB-C

Для передачи видео через USB 3.1 разработан режим «DisplayPort Alternate Mode».
См. перечень устройств , поддерживающих этот режим.Думаю многим будет очень полезна.Я не знаю, что за шнур у вас был и работал ли он раньше с QC3.0? Сколько в нем жил? «Нормальный USB» — это какой?

В начале своего пути, порт USB был призван объединить все прочие интерфейсы в одно, на это даже намекал его неизменный логотип, но время идет и сам универсальный порт разросся до множества плохо совместимых версий, что внесло еще больший хаос в отношения тех или иных гаджетов. И наконец, на горизонте появился Он. Великий и ужасный USB Type C. Знающие люди встречали его едва ли не аплодисментами, а простые пользователи только пожимали плечами. С этим равнодушием можно встретится и сегодня, мол, да, симметричный, да, подключать легче, что с того? На деле же разница получается огромной и если вы все еще задаетесь вопросом, что же лучше - Type C или microUSB, вам сюда.

Type C практичнее

Этот компактный порт заявил о себе как о новом сетевом стандарте и его внешность вполне соответствует такому высокому статусу. Симметричный, 24-пиновый порт сегодня можно встретить на смартфонах флагманского и среднего ценовых сегментах, ноутбуках, док-станциях, роутерах и огромном количестве другой техники. Он не занимает много места на корпусе и, да, его удобнее подключать. А еще вам теперь не придется таскать с собой энное количество блоков от разной техники.
Немалое значение имеет и обратная совместимость. Порт Type-C позволяет использовать любую технику от самой древней до суперсовременной без особенных ограничений.
Еще пару лет назад остро стоял вопрос поиска переходников и совместимых флешек, но сегодня и их на рынке пруд пруди.

Скорость передачи данных - до 10 Гб/с

В этом плане Type C - большой задел на будущее, ведь он предлагает пользователям скорость передачи данных до 10 Гб/с. Современным смартфонам такое, конечно, не нужно, а вот в будущем вполне может пригодится.
Тут, кстати, сразу надо покончить с неразберихой. Первый установленный на смартфон Type C (к слову, это был Nokia N1) поддерживал только протокол 2.0, тогда как более поздние устройства могли иметь и 3.0, и 3.1 с соответствующими скоростями передачи данных. Это ограничение навязывается производителем с оглядкой на современные реалии и будет неизменно возрастать.

Зарядка - до 100 Вт мощности

Быстрые зарядки уже вовсю шагают по планете. Их разрабатывают разные производители и работают они по разному принципу, но суть одна - повысить мощность и сократить, таким образом, время зарядки гаджета. Если вы читали наш прошлый текст, то обратили внимание, что в современных технологиях быстрых зарядок цифры даже близко не приближаются к указанной. Однако в будущем и эта заоблачная, на первый взгляд, мощность будет использоваться. Данную технологию вы, возможно, встречали в Сети под именем USB Power Delivery. Именно её многие видят будущим стандартом быстрой зарядки.
Более того, порт Type C может не только заряжаться, но и заряжать другие приборы, что явно не преминут использовать в своих разработках сторонние производители.

Альтернативные режимы

Если до этого момента мы говорили исключительно о фирменных разработках, то теперь пора посмотреть и на сопутствующие технологии. Type C также позволит подключаться к мониторам с DisplayPort, MHL и HDMI.
Нельзя обойти вниманием и Thunderbolt 3, гарантирующим передачу данных и видео на высоких скоростях. Посредством данного интерфейса вы сможете последовательно подключить до 6 периферийных устройств (например, мониторов). Правда сложно себе представить ситуацию, когда это действительно необходимо.

Передача звука - аудиофильское качество

Если все указанные выше режимы мы оценивали в контексте задела на будущее, то это то, с чем даже рядовые пользователи сталкиваются уже сегодня. Мы говорим о массовой замене аудиоджека портом Type C. У разделенных портов, в данном случае, только одно (но очень серьезное) преимущество: можно использовать наушники даже тогда, когда смартфон заряжается. А вот по всем остальным пунктам аналоговый джек уступает цифровому USB-C. В последнем случае будут выше качество звука, лучше реализовано шумоподавление и эхоподавление. Не менее значима возможность перенести часть задач (и соответствующего оборудования) на гарнитуру, что также поможет избежать лишних шумов и расширить возможности гарнитуры в плане управления. Обратная сторона медали - наушники явно станут дороже современных простых “свистелок” или, иначе говоря, “свистелки” просто вымрут как вид.
А в будущем нас, по заявлениям разработчиков, ждут и более крутые штуки. Например, возможность отслеживать температуру тела во время занятий спортом при помощи наушников.

Док-станции

Именно многоплановость порта USB Type C сделала возможным использование докинговых станций для смартфонов. Подключение к доку дает возможность получить из смартфона почти полноценный настольный ПК. Не геймерского, конечно, уровня, но на мультимедийный точно потянет, благо мощи мобильных процессоров на это хватает с лихвой. На данный момент на рынке два устройства обладают такой функциональностью. Это HP Elite x3 , на который мы делали большой обзор и модели Samsung Galaxy S8 , S8+ и Note8 с их DeX Station. Учитывая с какой скоростью распространяется Type C, хочется надеяться, что аналоги появятся и у других производителей.

Как видим , миниатюрный порт Type-C это не только зарядка, как думают многие, но и море других возможностей. Именно за универсальность USB-C и ценят. Но море этих неоспоримых плюсов перечеркивает один жирный минус. Возможности порта всегда будут ограничены устройством-носителем и внешне опознать эти ограничения невозможно. То есть, Type C всегда выглядит одинаково, а чтобы выяснить что именно он будет “уметь” на том или ином девайсе, вам придется искать подробные спецификации. Причем сложности тут будут не только с наличием/отсутствием альтернативных режимов, но и с задействованными скоростями. Более того, совместимость двух устройств можно “убить” использованием неподходящего кабеля. Нехилая такая игра на внимательность получается. Единственное что радует, эти ограничения чем дальше, тем сильнее будут нивелироваться с развитием технологий.

Почему новый стандарт USB действительно лучше, чем привычные всем USB-порты телефонов, планшетов или ноутбуков и у каких устройств уже есть разъемы USB Type-C? Редакция CHIP отвечает на все эти вопросы.

Сначала немного важной информации: обозначения USB Type-C и USB 3.1, как говорится, идут нога в ногу, поскольку обозначают фактически одно и то же. Когда используется числовое обозначение USB 3.1, речь обычно идет о скорости передачи данных.

Если встречаете название USB Type-C - обычно имеется ввиду непосредственно тип разъема для подключения устройств. Для начала давайте сравним предыдущий стандарт USB 3.0 с новым USB 3.1. Все подробности вы найдете в нижеприведенной таблице.

Сравнение USB 3.0 и USB 3.1

Лучшие устройства с USB Type-C

Какие устройства с разъемом USB Type-C вообще доступны в настоящий момент? Первым из них стал 12-дюймовый MacBook, в котором этот разъем вообще был единственным. Актуальные гуглофоны Nexus 6P и 5X тоже оснащены USB 3.1 - да и вообще все больше и больше производителей интегрируют в свои смартфоны порт нового стандарта.

В следующей таблице мы собрали для вас перечень самых интересных устройств с интерфейсом USB Type-C.

USB Type-C: у этих устройств он уже есть

Разъем USB больше не получится подключить неправильно

Вот что делает разъем USB Type-C невероятно удобным: он является симметричным. Вам больше не придется думать о том, с какой попытки получится правильно вставить штекер в гнездо. Ранее такое свойство разъема было большим преимуществом продукции компании Apple, iPad или iPhone, а теперь оно становится доступным для широких масс пользователей. Этот кабель можно вставлять любой стороной.

Упомянем и еще одно существенное преимущество над стандартом USB 3.0: за счет увеличенной до 100 Вт максимальной передаваемой мощности, через USB 3.1 в будущем без дополнительного источника питания смогут подключаться различные периферийные устройства, например, мониторы или колонки. Сила тока 5 А также существенно сокращает время зарядки мобильного телефона.