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 當(dāng)前智能終端市場形成了以usb-c接口為主，多種接口及充電技術(shù)并存的格局。用戶更換設(shè)備后，原有充電器、數(shù)據(jù)線大多閑置，造成巨大浪費。大力推進(jìn)充電接口、技術(shù)融合，有利于降低電子垃圾，提高資源利用效率。其實不難看出，國家已經(jīng)在推進(jìn)充電接口的改革了。前段時間，網(wǎng)易 CEO丁磊向工信部建議“統(tǒng)一智能電子設(shè)備充電器標(biāo)準(zhǔn)端口，進(jìn)一步減少電子垃圾助力碳中和。”未來usb type-c一統(tǒng)江湖勢不可擋。

usb type-c是usb連接器系統(tǒng)的規(guī)范，在智能手機(jī)和移動設(shè)備上越來越受歡迎，并且能夠進(jìn)行電力傳輸和數(shù)據(jù)傳輸。usb-c是一種相對較新的標(biāo)準(zhǔn)，目前的版本為usb4，usb4規(guī)范使用雙鏈路通道，傳輸帶寬最高達(dá)到40Gbps及高達(dá)240W的功率。這些功能可以使usb-c成為現(xiàn)代設(shè)備的真正通用連接標(biāo)準(zhǔn)。

usb type-c連接器主要功能介紹之信號圖示有24個引腳。圖1和圖2分別顯示了usb type-c插座和插頭的插針。

usb type-c的PCB設(shè)計布線要求

usb type-c供電和備用模式使用標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備可以通過接口協(xié)商并選擇合適的功率。這些功率協(xié)商是通過稱為USB Power Delivery的協(xié)議實現(xiàn)的，該協(xié)議是上面CC線上的單線通信。下面的圖顯示了一個示例usb供電，其中接收器向源發(fā)送請求并根據(jù)需要調(diào)整VBUS電壓。首先，要求提供9 V總線。在源穩(wěn)定總線電壓為9 V后，它會向接收器發(fā)送“電源就緒”消息。然后，接收器請求一個5V總線，并且源提供它并再次發(fā)送“電源就緒”消息，值得注意的是，“usb供電”不僅僅涉及與供電相關(guān)的談判，其他談判，例如與備用模式相關(guān)的協(xié)商，都是使用標(biāo)準(zhǔn)CC線上的供電協(xié)議完成的。

usb type-c的CC1和CC2針腳這些引腳是通道配置引腳。它們執(zhí)行許多功能，例如電纜連接和移除檢測、插座/插頭方向檢測和當(dāng)前廣播。這些引腳也可用于Power Delivery和Alternate Mode所需的通信。下面的圖顯示了CC1和CC2引腳如何顯示插座/插頭方向。在此圖中，DFP代表下游面向端口，該端口充當(dāng)數(shù)據(jù)傳輸中的主機(jī)或電源。UFP表示上游面向端口，它是連接到主機(jī)或電力消費者的設(shè)備。DFP通過Rp電阻上拉CC1和CC2引腳，但UFP通過Rd將它們拉低。如果沒有連接電纜，則源在CC1和CC2引腳處看到邏輯高電平。連接usb type-c電纜可創(chuàng)建從5V電源到地的電流路徑。由于usb type-c電纜內(nèi)只有一根CC線，因此只形成一條電流路徑。例如，在圖中，DFP的CC1引腳連接到UFP的CC1引腳。因此，DFP CC1引腳的電壓低于5 V，但DFP CC2引腳仍處于邏輯高電平。因此，監(jiān)控DFP CC1和CC2引腳上的電壓，我們可以確定電纜連接及其方向。

除電纜方向外，Rp-Rd路徑還用作傳遞源電流能力信息的方式。為此，功耗(UFP)監(jiān)視CC線上的電壓。當(dāng)CC線上的電壓具有其最低值(約0.41 V)時，源可以分別為USB 2.0和USB 3.0提供500 mA和900 mA的默認(rèn)USB電源。當(dāng)CC線電壓約為0.92 V時，源可提供1.5 A的電流。最高CC線電壓約為1.68 V，對應(yīng)于3A的源電流能力

usb type-c的VCONN引腳旨在提供超快的數(shù)據(jù)傳輸速度以及高水平的功率。這些特征可能需要使用通過在內(nèi)部使用芯片進(jìn)行電子標(biāo)記的特殊電纜。此外，一些有源電纜利用重新驅(qū)動芯片來加強(qiáng)信號并補(bǔ)償電纜等引起的損耗。在這些情況下，我們可以通過施加5V、1W電源為電纜內(nèi)部的電路供電提供給VCONN引腳。有源線纜使用Ra電阻來下拉CC2引腳。Ra的值與Rd不同，因此DFP仍然可以通過檢查DFP CC1和CC2引腳上的電壓來確定電纜方向。確定電纜方向后，與“有源電纜IC”對應(yīng)的通道配置引腳將連接到5V，1W電源，為電纜內(nèi)部的電路供電。例如，在下圖中，有效的Rp-Rd路徑對應(yīng)于CC1引腳。因此，CC2引腳連接到VCONN表示的電源。

usb type-c的SBU1和SBU2針腳&RX和TX引腳SBU1和SBU2針腳這兩個引腳對應(yīng)于僅在備用模式下使用的低速信號路徑。

RX和TX引腳有兩組RX差分對和兩組TX差分對。

這兩個RX對中的一個以及TX對可用于usb 3.0 /usb 3.1協(xié)議。由于連接器是可翻轉(zhuǎn)的，因此需要多路復(fù)用器通過電纜正確地重新路由所采用的差分對上的數(shù)據(jù)。

請注意，usb type-c端口可以支持usb 3.0 / 3.1標(biāo)準(zhǔn)，但usb type-c的最小功能集不包括usb 3.0 / 3.1。在這種情況下，usb 3.0 / 3.1連接不使用RX/TX對，并且可以被其他usb type-c功能使用，例如備用模式和usb供電協(xié)議。這些功能甚至可以利用所有可用的RX/TX差分對。

usb type-c的電源和接地引腳VBUS和GND引腳是電源和信號的返回路徑。默認(rèn)的VBUS電壓為5V，但標(biāo)準(zhǔn)允許器件協(xié)商并選擇VBUS電壓而不是默認(rèn)值。最新的PD3.1的協(xié)議，電源傳輸允許VBUS具有高達(dá)48V的電壓，目前usb4最大電流也可以升高到5A。因此，usb type-c可以提供240W的最大功率。當(dāng)為諸如筆記本電腦的大型設(shè)備充電時，大功率是有用的。

usb type-c的usb 2.0差分對D+和D-引腳是用于usb 2.0連接的差分對。插座中有兩個D+引腳和兩個D-引腳。但是，這些引腳相互連接，實際上只有一個usb 2.0數(shù)據(jù)差分對可供使用。冗余設(shè)計只是為了提供可翻轉(zhuǎn)的連接器。

type-c相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈備受關(guān)注具有小巧纖薄、高速傳輸、正反可用一口多用、供電提升等許多優(yōu)勢，它的普及將是指日可待的。然而，這種type-c連接器產(chǎn)品必須在有限的空間內(nèi)發(fā)揮做出更加精細(xì)化功能繁多的產(chǎn)品，而且必須承受較高的電流并進(jìn)行高速數(shù)據(jù)傳輸，因此它的技術(shù)難度要求非常高，挑戰(zhàn)與機(jī)遇并存。對于那些急于搶占type-c連接器市場的企業(yè)來說，只有解決技術(shù)難題才能贏得客戶。

來源：type-c情報中心