บทนำเกี่ยวกับขั้วต่อ Type-C
ยูเอสบี ไทป์-ซีได้กลายเป็นผู้เล่นหลักในตลาดด้วยข้อได้เปรียบด้านตัวเชื่อมต่อ และขณะนี้กำลังก้าวขึ้นสู่จุดสูงสุด การใช้งานในหลากหลายสาขานั้นไม่อาจหยุดยั้งได้ MacBook ของ Apple ทำให้ผู้คนตระหนักถึงความสะดวกสบายของอินเทอร์เฟซ USB Type-C และยังเผยให้เห็นถึงแนวโน้มการพัฒนาของอุปกรณ์ในอนาคต ในอนาคตอันใกล้นี้ จะมีการเปิดตัวอุปกรณ์ USB Type-C มากขึ้นเรื่อยๆ ไม่ต้องสงสัยเลยว่าอินเทอร์เฟซ USB Type-C จะค่อยๆ แพร่หลายและครองตลาดในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า ยิ่งไปกว่านั้น บนอุปกรณ์พกพาอย่างโทรศัพท์และแท็บเล็ต อินเทอร์เฟซนี้ยังมีฟีเจอร์มากมายที่ช่วยให้ชาร์จได้เร็วขึ้น ถ่ายโอนข้อมูลได้เร็วขึ้น และรองรับการแสดงผลบนหน้าจอ จึงเหมาะสมกว่าที่จะใช้เป็นอินเทอร์เฟซเอาต์พุตสำหรับอุปกรณ์พกพา ที่สำคัญที่สุดคือ อินเทอร์เฟซแบบสากลมีความจำเป็นอย่างยิ่งเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการเชื่อมต่อระหว่างอุปกรณ์ต่างๆ คุณสมบัติเหล่านี้อาจทำให้อินเทอร์เฟซ Type-C กลายเป็นอินเทอร์เฟซแบบครบวงจรแห่งอนาคตอย่างแท้จริง ไม่ใช่แค่ในด้านการใช้งานที่คุณเห็น!
หากได้รับการออกแบบตามมาตรฐานอุตสาหกรรมของสมาคม USB ขั้วต่อ USB Type-C จะต้องทันสมัย บางเฉียบ และกะทัดรัด เหมาะสำหรับอุปกรณ์พกพา ขณะเดียวกันก็ต้องเป็นไปตามข้อกำหนดด้านความแข็งแรงสูงของสมาคมและเหมาะสำหรับการใช้งานในอุตสาหกรรมต่างๆ ขั้วต่อ USB Type-C มีอินเทอร์เฟซปลั๊กแบบกลับด้านได้ ซ็อกเก็ตสามารถเสียบได้จากทุกทิศทาง ทำให้การเชื่อมต่อง่ายและเชื่อถือได้ ขั้วต่อนี้ยังต้องรองรับโปรโตคอลที่หลากหลาย และสามารถใช้งานร่วมกับ HDMI, VGA, DisplayPort และการเชื่อมต่อประเภทอื่นๆ จากพอร์ต USB Type-C เพียงพอร์ตเดียวผ่านอะแดปเตอร์ได้ เพื่อประสิทธิภาพในการใช้งานในสภาพแวดล้อมที่มีสัญญาณรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า (EMI) และสภาพแวดล้อมที่รุนแรงอื่นๆ จำเป็นต้องพิจารณาการออกแบบเพิ่มเติม ขอแนะนำให้ผู้ผลิตเลือกซัพพลายเออร์ขั้วต่อที่ได้รับการรับรอง TID เพื่อหลีกเลี่ยงปัญหาในการใช้งานเทอร์มินัล!
การยูเอสบี ไทป์-ซี 3.1อินเทอร์เฟซมีข้อดีหลัก 6 ประการ:
1) ฟังก์ชันครบครัน: รองรับข้อมูล เสียง วิดีโอ และการชาร์จพร้อมกัน สร้างรากฐานสำหรับข้อมูลความเร็วสูง เสียงดิจิทัล วิดีโอความละเอียดสูง การชาร์จเร็ว และการแชร์อุปกรณ์หลายเครื่อง สายเคเบิลเพียงเส้นเดียวสามารถใช้แทนสายเคเบิลหลายเส้นที่เคยใช้มาก่อนได้
2) การใส่แบบกลับด้านได้: คล้ายกับอินเทอร์เฟซ Apple Lightning ด้านหน้าและด้านหลังของพอร์ตจะเหมือนกัน รองรับการใส่แบบกลับด้านได้
3) การส่งข้อมูลแบบสองทิศทาง: ข้อมูลและพลังงานสามารถส่งได้ทั้งสองทิศทาง
4) ความเข้ากันได้แบบย้อนกลับ: ผ่านอะแดปเตอร์ สามารถใช้งานร่วมกับ USB Type-A, Micro-B และอินเทอร์เฟซอื่นๆ
5) ขนาดเล็ก: ขนาดอินเทอร์เฟซคือ 8.3 มม. x 2.5 มม. ประมาณหนึ่งในสามของขนาดอินเทอร์เฟซ USB-A
6) ความเร็วสูง: เข้ากันได้กับยูเอสบี 3.1โปรโตคอลสามารถรองรับการส่งข้อมูลได้สูงถึง 10Gb/s เช่นยูเอสบี ซี 10GbpsและUSB 3.1 เจเนอเรชั่น 2มาตรฐานเพื่อการส่งข้อมูลที่รวดเร็วเป็นพิเศษ
คำแนะนำการสื่อสาร USB PD
USB - Power Delivery (USB PD) เป็นข้อกำหนดโปรโตคอลที่ช่วยให้สามารถส่งพลังงานและการสื่อสารข้อมูลพร้อมกันได้สูงสุด 100 วัตต์ผ่านสายเคเบิลเส้นเดียว USB Type-C เป็นข้อกำหนดใหม่สำหรับขั้วต่อ USB ที่สามารถรองรับมาตรฐานใหม่ ๆ เช่น USB 3.1 (Gen1 และ Gen2), Display Port และ USB PD โดยแรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้าสูงสุดที่รองรับเริ่มต้นสำหรับพอร์ต USB Type-C คือ 5V 3A หากนำ USB PD มาใช้กับพอร์ต USB Type-C จะสามารถรองรับกำลังไฟ 240 วัตต์ตามที่กำหนดไว้ในข้อกำหนด USB PD ดังนั้นการมีพอร์ต USB Type-C ไม่ได้หมายความว่าจะรองรับ USB PD USB PD ดูเหมือนจะเป็นเพียงโปรโตคอลสำหรับการส่งและจัดการพลังงาน แต่ในความเป็นจริงแล้ว สามารถเปลี่ยนบทบาทของพอร์ต สื่อสารกับสายเคเบิลที่ใช้งานอยู่ ให้ DFP กลายเป็นอุปกรณ์จ่ายไฟ และฟังก์ชันขั้นสูงอื่น ๆ อีกมากมาย ดังนั้น อุปกรณ์ที่รองรับ PD ต้องใช้ชิป CC Logic (ชิป E-Mark) เช่น การใช้สาย USB C 5A 100Wสามารถบรรลุการจ่ายพลังงานที่มีประสิทธิภาพ
การตรวจจับและการใช้งานกระแส VBUS ของ USB Type-C
USB Type-C ได้เพิ่มฟังก์ชันตรวจจับและใช้งานกระแสไฟฟ้า มีการเพิ่มโหมดกระแสไฟฟ้าใหม่สามโหมด ได้แก่ โหมดจ่ายไฟ USB เริ่มต้น (500mA/900mA), 1.5A และ 3.0A โหมดกระแสไฟฟ้าทั้งสามโหมดนี้จะถูกส่งและตรวจจับผ่านพิน CC สำหรับ DFP ที่ต้องการความสามารถในการกระจายสัญญาณเอาต์พุตกระแสไฟฟ้า จำเป็นต้องใช้ตัวต้านทานดึงขึ้น CC ค่า Rp ที่แตกต่างกันเพื่อให้บรรลุเป้าหมายนี้ สำหรับ UFP จำเป็นต้องตรวจจับค่าแรงดันไฟฟ้าบนพิน CC เพื่อให้ได้ความสามารถในการส่งออกกระแสไฟฟ้าของ DFP ตัวอื่น
การจัดการและการตรวจจับ DFP-to-UFP และ VBUS
DFP คือพอร์ต USB Type-C ที่อยู่บนโฮสต์หรือฮับ เชื่อมต่อกับอุปกรณ์ UFP คือพอร์ต USB Type-C ที่อยู่บนอุปกรณ์หรือฮับ เชื่อมต่อกับ DFP ของโฮสต์หรือฮับ DRP คือพอร์ต USB Type-C ที่สามารถทำงานเป็น DFP หรือ UFP ก็ได้ DRP จะสลับระหว่าง DFP และ UFP ทุก ๆ 50 มิลลิวินาทีในโหมดสแตนด์บาย เมื่อสลับไปยัง DFP จะต้องมีตัวต้านทาน Rp ดึงขึ้นไปยัง VBUS หรือเอาต์พุตแหล่งกระแสบนพิน CC เมื่อสลับไปยัง UFP จะต้องมีตัวต้านทาน Rd ดึงลงไปยัง GND บนพิน CC การสลับนี้ต้องดำเนินการโดยชิปตรรกะ CC
สามารถส่งออก VBUS ได้เฉพาะเมื่อ DFP ตรวจพบการแทรก UFP เท่านั้น เมื่อนำ UFP ออกแล้ว จะต้องปิด VBUS การดำเนินการนี้ต้องดำเนินการโดยชิป CC Logic
หมายเหตุ: DRP ที่กล่าวถึงข้างต้นแตกต่างจาก USB-PD DRP โดย USB-PD DRP หมายถึงพอร์ตจ่ายไฟที่ทำหน้าที่เป็นทั้ง Power Source (ผู้ให้บริการ) และ Sink (ผู้บริโภค) ตัวอย่างเช่น พอร์ต USB Type-C บนแล็ปท็อปรองรับ USB-PD DRP ซึ่งสามารถทำหน้าที่เป็น Power Source (เมื่อเชื่อมต่อไดรฟ์ USB หรือโทรศัพท์มือถือ) หรือ Sink (เมื่อเชื่อมต่อจอภาพหรืออะแดปเตอร์ไฟ)
แนวคิด DRP, แนวคิด DFP, แนวคิด UFP
การส่งข้อมูลประกอบด้วยสัญญาณที่แตกต่างกันสองชุดหลัก คือ TX/RX โดย CC1 และ CC2 เป็นพินหลักสองพินที่มีฟังก์ชันมากมาย:
การตรวจจับการเชื่อมต่อ การแยกแยะระหว่างด้านหน้าและด้านหลัง การแยกแยะระหว่าง DFP และ UFP ซึ่งเป็นการกำหนดค่ามาสเตอร์-สเลฟสำหรับ Vbus มี USB Type-C และ USB Power Delivery สองประเภท
การกำหนดค่า Vconn เมื่อมีชิปในสายเคเบิล CC ตัวหนึ่งจะส่งสัญญาณ และ CC อีกตัวหนึ่งจะกลายเป็น Vconn ของแหล่งจ่ายไฟ การกำหนดค่าโหมดอื่นๆ เช่น เมื่อเชื่อมต่ออุปกรณ์เสริมเสียง DP และ PCIE จะมีสายไฟและสายดินสี่เส้นสำหรับแต่ละโหมด DRP (พอร์ตบทบาทคู่): พอร์ตบทบาทคู่ DRP สามารถใช้เป็น DFP (โฮสต์), UFP (อุปกรณ์) หรือสลับระหว่าง DFP และ UFP แบบไดนามิก อุปกรณ์ DRP ทั่วไป ได้แก่ คอมพิวเตอร์ (คอมพิวเตอร์สามารถทำหน้าที่เป็นโฮสต์ USB หรืออุปกรณ์สำหรับชาร์จ (MacBook Air รุ่นใหม่ของ Apple)) โทรศัพท์มือถือที่มีฟังก์ชัน OTG (โทรศัพท์มือถือสามารถทำหน้าที่เป็นอุปกรณ์สำหรับชาร์จและอ่านข้อมูล หรือเป็นโฮสต์เพื่อจ่ายไฟหรืออ่านข้อมูลจากไดรฟ์ USB) พาวเวอร์แบงค์ (สามารถคายประจุและชาร์จผ่าน USB Type-C เพียงพอร์ตเดียว นั่นคือพอร์ตนี้สามารถคายประจุและชาร์จได้)
วิธีการใช้งานโฮสต์-ไคลเอนต์ทั่วไป (DFP-UFP) ของ USB Type-C
แนวคิด CCpin
CC (Configuration Channel): ช่องสัญญาณการกำหนดค่า เป็นช่องสัญญาณคีย์ที่เพิ่มเข้ามาใน USB Type-C ฟังก์ชันต่างๆ ของช่องสัญญาณนี้ประกอบด้วยการตรวจจับการเชื่อมต่อ USB การตรวจจับทิศทางการเสียบที่ถูกต้อง การสร้างและจัดการการเชื่อมต่อระหว่างอุปกรณ์ USB และ VBUS เป็นต้น
มีตัวต้านทานแบบดึงขึ้นด้านบน Rp บนพิน CC ของ DFP และตัวต้านทานแบบดึงลงด้านล่าง Rd บน UFP เมื่อไม่ได้เชื่อมต่อ VBUS ของ DFP จะไม่มีเอาต์พุต หลังจากเชื่อมต่อแล้ว พิน CC จะถูกเชื่อมต่อ และพิน CC ของ DFP จะตรวจจับตัวต้านทานแบบดึงลง Rd ของ UFP ซึ่งระบุว่าการเชื่อมต่อเสร็จสมบูรณ์ จากนั้น DFP จะเปิดสวิตช์ไฟ Vbus และจ่ายไฟไปยัง UFP พิน CC ใด (CC1, CC2) ที่ตรวจจับตัวต้านทานแบบดึงลงจะกำหนดทิศทางการเสียบของอินเทอร์เฟซ และยังสลับ RX/TX ด้วย ความต้านทาน Rd = 5.1k และความต้านทาน Rp เป็นค่าที่ไม่แน่นอน จากแผนภาพก่อนหน้านี้ จะเห็นได้ว่ามีโหมดแหล่งจ่ายไฟหลายโหมดสำหรับ USB Type-C จะแยกแยะได้อย่างไร? ขึ้นอยู่กับค่าของ Rp แรงดันไฟฟ้าที่ตรวจพบโดยพิน CC จะแตกต่างกันเมื่อค่าของ Rp แตกต่างกัน จากนั้นจึงควบคุมปลาย DFP เพื่อดำเนินการโหมดแหล่งจ่ายไฟใด ควรสังเกตว่าพิน CC ทั้งสองที่วาดในรูปด้านบนนั้น จริงๆ แล้วเป็นเพียงเส้น CC หนึ่งเส้นในสายเคเบิลโดยไม่มีชิป
เวลาโพสต์: 03 พ.ย. 2568
