Najnovšia špecifikácia rozhrania zavedená po type B. Na rozdiel od tradičného rozhrania USB má Type-C symetrický dizajn, ktorý nemusí rozlišovať smer zástrčky, čím sa vyhne zdĺhavej operácii používateľov pri pripájaní správnym a nesprávnym smerom. USB Type-C navyše podporuje protokol USB PD (Power Delivery), ktorý zvyšuje nabíjací výkon z tradičných maximálnych 7,5W (5V1,5A) na maximálne 100W (20V5A). Najnovšia špecifikácia USB PD3.1 ďalej zlepšuje nabíjací výkon typu C s maximálnym výkonom až 240 W (28 V5A).
Pre tradičné zariadenia USB Type-A alebo Type-B sú už v definícii rozhrania štandardizované napájacie rozhranie (Source) a rozhranie na príjem energie (Sink), takže sa netreba obávať opačného alebo nesprávneho pripojenia. V prípade zariadení s rozhraniami typu C, keďže neexistujú žiadne takéto rozdiely, používatelia nemôžu poznať typ rozhrania, takže ho musí dokončiť samotný ovládač typu C. Ako sa teda rozhrania typu C navzájom rozpoznávajú a poskytujú správnu logiku napájania?
Definícia pinov rozhrania Type-C
Rozhranie typu C je rozdelené na samičiu hlavu (zásuvka) a samčiu hlavu (zástrčka). Kompletných kolíkov typu C je 24 a definície každého kolíka sú nasledovné:
1. VBUS: Celkom štyri kanály, kolíky napätia BUS pre napájanie medzi zariadeniami, bez ohľadu na to, či sú zasunuté dopredu alebo dozadu, tieto štyri kolíky zabezpečia napájanie
2. GND: Celkom štyri kanály, napájacie obvody medzi zariadeniami, bez ohľadu na to, či sú vložené dopredu alebo dozadu, tieto štyri kolíky zabezpečia napájacie obvody
3. TX+/TX- a RX+/RX-: Spolu štyri páry pre USB3.0 vysokorýchlostné signály
4. D+/D-: Celkom dva páry pre signály USB2.0. Na zásuvke sa tieto dva páry skratujú do jedného páru
5. CC/VCONN: CC kolík je konfiguračný kolík, ktorý sa používa na detekciu pripojenia zariadenia a smeru zapojenia dopredu a dozadu a je tiež linkou pre komunikáciu USB PD; VCONN je kolík, ktorý je šikmo symetrický k kolíku CC. Keď je jeden kolík potvrdený ako CC, druhý je definovaný ako VCONN, ktorý sa používa na napájanie kábla eMark
6. SBU1/SBU2: Multiplexné kolíky, ako napríklad poskytovanie ďalších SBTX a SBRX pre USB4
Zásuvka má 24 kolíkov so šikmou symetriou na hornom a dolnom kolíku, aby vyhovovala potrebám užívateľa vpred a vzad; samec konektor má 22 pinov. Keďže v špecifikácii USB2 je len jeden pár D+/D-.{5}{5}, v zástrčke je zachovaný iba jeden pár D+/D-.
Samozrejme, v skutočnom dizajne produktu inžinieri vhodne znížia počet kolíkov podľa definície produktu, aby ušetrili náklady. Napríklad pri produktoch, ktoré poskytujú iba nabíjanie, ako sú napájacie adaptéry, takéto produkty nevyžadujú vysokorýchlostnú dátovú komunikáciu cez USB3.0, takže sa zachovajú iba kolíky CC, VBUS, GND a D+/D-.
Pokiaľ ide o napájanie, zariadenia typu C možno rozdeliť do troch kategórií
1. Zariadenia typu C, ktoré možno použiť len ako zdroj energie (zdroj), ako sú nabíjačky typu C atď.
2. Zariadenia typu C, ktoré možno použiť iba na príjem energie (sink), ako sú mobilné telefóny typu C atď.
3. Zariadenia typu C (DRP, Dual RolePort), ktoré možno použiť ako zdroj napájania (Source) aj príjem energie (Sink), ako napríklad notebooky typu C, obojsmerné power banky atď.
Je zrejmé, že keď sú dve zariadenia typu C prepojené pomocou káblov C2C, obe strany musia vedieť, ku ktorému typu zariadenia druhá strana patrí, inak to povedie k neuspokojivému nabíjaniu (napríklad spätné nabíjanie), alebo k žiadnemu nabíjaniu, a dokonca k bezpečnostné problémy.
Napríklad, keď používateľ používa nabíjačku (Zdroj) na nabíjanie obojsmernej powerbanky typu C (DRP), v ideálnom prípade by mala power banka „slúžiť“ ako Sink. V dôsledku nesprávnej identifikácie typu zariadenia však môže powerbanka „slúžiť“ ako Zdroj a spôsobiť „spätný tok prúdu“, čím sa obe zariadenia poškodia.
Špecifikácia rozhrania Type-C rozlišuje medzi Source, Sink a DRP prostredníctvom série „pull-up“ a „pull-down“ mechanizmov na CC kolíku. Pre zdrojové zariadenia sa vyžaduje, aby bol CC kolík nakonfigurovaný s pull-up rezistorom Rp; v prípade zariadení typu Sink je potrebné, aby bol kolík CC nakonfigurovaný so sťahovacím odporom Rd; a pri zariadeniach DRP sa striedavo prepína ťah a sťahovanie prepínačmi.
Zdroj určuje, či je zariadenie pripojené detekciou kolíka CC na konci Rp, a Sink určuje smer vkladania dopredu a dozadu detekciou kolíka CC na konci Rd.
Pull-down rezistor Rd=5.1k a pull-up rezistor Rp sú nastavené podľa jeho kapacity napájacieho zdroja a napájacieho napätia. Kapacita napájania USB Type-C je nasledovná:
1. Predvolená kapacita napájania USB (Predvolené napájanie USB). Rozhranie USB2.{2} je 500 mA; Rozhranie USB 3.2 je 900 mA a 1 500 mA
2. Protokol BC1.2 (BatteryCharge 1.2). Podporuje maximálny výkon 7,5W, teda 5V1,5A
3. USB Type-C Prúd 1,5A, podporuje maximálny výkon 7,5W, teda 5V1,5A
4. USB Type-C Current 3A, podporuje maximálny výkon 15W, teda 5V3A
5. USB PD (USB Power Delivery) protokol, podporuje maximálny výkon 100W, teda 20V5A
Priority týchto piatich možností napájania sa postupne zvyšujú a výkon zdroja sa tiež postupne zvyšuje. Schopnosť napájacieho zdroja s vysokou prioritou prepíše schopnosť napájacieho zdroja s nízkou prioritou. Medzi nimi je možné nastaviť predvolené napájanie USB, prúd USB typu C 1,5 A a prúd USB typu C 3 A konfiguráciou hodnoty Rp.
Keď sú tieto dve zariadenia spojené, Sink získa schopnosť napájania zdroja detekciou hodnoty deliča napätia vRd Rp a Rd. Nasleduje zodpovedajúci vzťah medzi hodnotou Rp, rozsahom napätia vRd a schopnosťou zdroja napájania.
Zároveň bola druhá CC zariadenia ponechaná plávať alebo bola stiahnutá Ra=1}. Ak je Ra stiahnuté, znamená to, že kábel USB-C má vstavaný čip eMarker a zdroj potrebuje prepnúť kolík na VCONN, aby sa kábel napájal.
Doteraz sme vysvetlili, že zariadenia používajú "pull-up" alebo "pull-down", alebo striedavo medzi nimi prepínajú, aby určili Zdroj, Sink a DRP a nastavili a určili kapacitu napájania Zdroja hodnota odporu Rp a hodnota napätia vRd. Ako sa však tento proces realizuje? Ako sa Type-C vyhne spätnému nabíjaniu alebo nesprávnemu nabíjaniu?