Флэшбэк: USB-C, единственный кабель, способный управлять всеми

Флэшбэк: USB-C, единственный кабель, способный управлять всеми

Битва за проводные разъемы для смартфонов окончена, и путь вперед — USB-C. Этот многофункциональный порт может делать практически все: он может заряжать устройства, передавать данные, обрабатывать аудио- и видеовыход и даже позволяет подключать аксессуары.

Как мы здесь оказались? Что ж, в течение многих лет Европейский союз пытался уговорить производителей электроники установить общий стандарт, чтобы избежать беспорядка (и потерь), который создают проприетарные разъемы. Раньше microUSB был предпочтительным разъемом, но с появлением USB Type C или сокращенно USB-C индустрия перешла на новый стандарт.

А благодаря некоторым постановлениям ЕС, которые вступят в силу в конце 2024 года, USB-C является обязательным практически для всей портативной электроники (за некоторыми исключениями для самых маленьких устройств, таких как умные часы).

Большинство производителей смартфонов с готовностью приняли USB-C, как и microUSB до этого. Единственным большим препятствием является Apple, которая по-прежнему использует Lightning на своих iPhone, AirPods и EarPods — вот и все, все остальное перешло на USB-C, включая пульт дистанционного управления для нового Apple TV.

Мы думаем, что линейка Apple — хорошая иллюстрация того, почему USB-C так хорош. Освещение по сути представляет собой порт USB 2.0. Это означает медленную передачу данных при синхронизации файлов между iPhone и компьютером или при перемещении фотографий RAW с карты памяти на iPad.

Знаете ли вы, что на самом деле существует кард-ридер на базе Lightning, который работает со скоростью USB 3.0? Таким образом, более быстрая передача возможна, но, по-видимому, это трудный подвиг, и только iPad Pro поддерживает это. И даже тогда Apple никогда не выпускала видеоадаптер, способный работать выше 1080p.

Молния также ограничена в том, сколько энергии она может нести. Зарядное устройство для iPhone имеет максимальную мощность 30 Вт, а зарядное устройство Apple USB-C для новых MacBook может выдавать 140 Вт. Ладно, это не совсем стандарт, но это даже не максимум, который может нести USB-C.

Давайте попробуем все упорядочить и разберем основные функции USB-C одну за другой.

Данные

USB начал свою жизнь как порт данных. USB 1.0 и 1.1 очень медленные, о них почти не вспоминают, USB 2.0 все еще жив. Всего у USB-C 24 контакта, по 12 с каждой стороны (ну, 22 контакта, но не будем вдаваться в подробности). Прямо посередине находится одна пара D+/D-, это соединение для передачи данных обычного кабеля USB 2.0, обязательное для USB-C. Это гарантирует, что все кабели будут иметь по крайней мере некоторую связь.

Распиновка кабеля USB Type C
Распиновка кабеля USB Type C

В USB 3 добавлены дополнительные пары кабелей для передачи данных — в штекере USB-C их четыре дополнительных пары. В то время как USB 2 ограничен 480 МБ/с, дополнительный кабель USB-C обеспечивает скорость передачи 10, 20, 40 и даже 80 Гбит/с.

Небольшое примечание: разъем USB-C, конечно, используется не только USB, но и Thunderbolt. Это различие должно исчезнуть, поскольку USB 4 основан на Thunderbolt 3, а новая версия USB 4 2 основана на Thunderbolt 4.

Еще одним интересным приложением является передача сигналов PCI-Express — это, по сути, проводная версия слотов PCIe на материнской плате компьютера. Это позволило подключать внешние графические процессоры к ноутбукам с помощью одного кабеля.

видео

Еще одно популярное использование USB-C — видеовыход. DisplayPort, вероятно, является наиболее распространенным использованием, а USB-C в основном заменил старый большой порт DP. Что еще более важно, это не данные ИЛИ видео, это данные И видео И мощность.

Это позволяет одному устройству подключаться к концентратору, который добавляет стандартный порт HDMI, несколько портов USB типа A и типа C, возможно, кард-ридер, аудиоразъемы и разъемы для микрофона и т. д. Такие концентраторы встроены в некоторые мониторы, что позволяет вам загружать Получите полноценный рабочий стол, подключив всего один кабель.

Флэшбэк: USB-C, единственный кабель, способный управлять всеми

Конечно, это очень удобно для ноутбуков, но несколько производителей смартфонов предлагают режимы рабочего стола — Samsung DeX, Motorola Ready For, Huawei. Даже у Apple есть один, Stage Manager для iPad Pro (который, конечно, использует USB-C).

Помимо DisplayPort, доступны и другие варианты адаптеров MHL и HDMI. Некоторые из них представляют собой активные адаптеры, преобразующие один стандарт в другой, но есть и простые пассивные адаптеры.

Аудио

Здесь мы быстро упомянем аудио. USB может питать внешний ЦАП, к которому можно подключить наушники. Однако, как и в случае с видеовыходом, есть и пассивный вариант — режим Audio Adapter Accessory.

USB-C имеет множество контактов для работы, и некоторые из них можно переназначить на кабели, необходимые для типичного разъема TRRS, поэтому простой пассивный адаптер может подключить гарнитуру к микрофону. Обратите внимание, что это чисто аналоговый режим, и цифровые цепи отключены, чтобы избежать шума.

Мощность

Базовый стандарт USB имеет довольно низкие пределы мощности (500 мАч для USB 2.0), хотя большинство производителей не следуют стандарту буквально, поэтому адаптеры на 10 Вт довольно распространены.

Конечно, производители хотят, чтобы их продукты выделялись, и быстрая зарядка — один из способов сделать это, особенно сейчас, когда аккумуляторы смартфонов имеют емкость от 3 до 6000 мАч. Это привело к появлению множества проприетарных решений, таких как Quick Charge от Qualcomm и VOOC от Oppo.

Однако стандартным методом является подача питания через USB (сокращенно USB-PD). Первоначальная версия предписывала несколько поддерживаемых уровней напряжения и тока — 2 А при 5 В, плюс 3 А или 5 А при 12 В или 20 В. Это дало Power Delivery довольно широкий диапазон от 10 Вт до 100 Вт.

Однако эти фиксированные напряжения требуют преобразования постоянного тока в постоянный внутри телефона, чтобы привести их к чему-то более подходящему для литиевой батареи внутри. USB-PD Revision 2 представила еще пару напряжений — 9 В и 15 В — но этого было недостаточно.

Версия 3 позволяет устройствам взаимодействовать со своими зарядными устройствами и запрашивать определенное напряжение. Оно может варьироваться от 3,3 В до 21 В, и его можно настроить точно с шагом 20 мВ. Зарядные устройства, поддерживающие это, имеют пометку «Программируемый блок питания». Таким образом, дополнительный нагрев приходится на зарядное устройство, а не на телефон (литиевые батареи не любят перегрева).

Аспект Фиксированный источник Программируемый источник питания
Режим постоянного напряжения

15В
20В
5V Prog (от 3,3 В до 5,9 В)
9В прог (от 3,3В до 11,0В)
15 В прог. (от 3,3 до 16,0 В)
20В прог (от 3,3В до 21,0В)
Текущий Округлить (PDP/напряжение) до ближайших 10 мА Округление вниз (напряжение PDP/Prog) до ближайших 50 мА
Размер шага Никто Номинальное 20 мВ
Режим ограничения тока Никто Да, номинальный шаг 50 мА
Периодические RDO во время работы Нет — не применяется Да, необходим для работы PPS
Требуется прочная конструкция порта Да Да

Последний стандарт USB-PD Extended Power Range добавляет больше фиксированных напряжений — 28 В, 36 В и 48 В. Это сделало новую максимальную мощность 240 Вт (48 В при 5 А), что достаточно даже для мощных ноутбуков (хотя телефоны уже близки к пределу 240 Вт). Существует также новая опция регулируемого источника напряжения, которая позволяет устройству постепенно регулировать напряжение между 15 В и 48 В с шагом 100 мВ.

Флэшбэк: USB-C, единственный кабель, способный управлять всеми

Обратите внимание, что из соображений безопасности для таких мощных кабелей требуется чип, называемый «электронным маркером». Этот чип сигнализирует зарядному устройству и телефону (или ноутбуку, или чему-то еще), что кабель способен передавать дополнительную мощность.

Некоторая критика

Как бы нам ни нравился USB-C, мы не можем притворяться, что он идеален. Наша главная жалоба заключается в том, что, хотя у него так много возможностей, не все устройства и не все кабели поддерживают все. Многие функции, которые мы упомянули выше, являются необязательными.

Хуже всего то, что бывает очень сложно понять, какие устройства и какие кабели что поддерживают. USB-IF пытается исправить ситуацию с помощью новых этикеток, которые четко указывают, сколько данных и мощности может передавать данный кабель.

Это также должно исправить другую нашу жалобу: схема именования превратилась в абсолютного монстра. А вы знали, что USB 3.0 больше нет? Он получил название USB 3.1 Gen 1. Но его тоже больше не существует, теперь это USB 3.2 Gen 1.

С такими названиями, как USB 3.2 Gen 2×2, дела обстояли еще хуже. Фу. К счастью, все это будет заменено на более четкие обозначения: USB 5Gbps, USB 10Gbps, USB 20Gbps и USB 40Gbps (и, предположительно, скоро USB 80Gbps). Намного лучше.

Флэшбэк: USB-C, единственный кабель, способный управлять всеми

Что касается мощности, то здесь будет два уровня — USB 60 Вт и USB 240 Вт. Маркировки 100 Вт не будет, так как очевидно, что разница между кабелями 100 Вт и кабелями 240 Вт достаточно мала, и к тому времени, когда в игру вступят новые маркировки, продавать кабели мощностью 100 Вт уже не будет смысла.

Флэшбэк: USB-C, единственный кабель, способный управлять всеми

Заключение

USB-C был великолепен — мы используем его для зарядки наших телефонов, ноутбуков, наушников, бритв, фонариков и практически всего, что имеет аккумулятор внутри и помещается в рюкзак.

Это позволило нам создать удобные рабочие места за нашими столами с мониторами, клавиатурами, мышами и т. д., которые оживают при подключении одного кабеля. А учитывая, что последние стандарты позволяют передавать во много раз больше данных и энергии, чем исходная спецификация, USB-C, вероятно, еще не закончил свое развитие.

Будет ли когда-нибудь USB-D? Возможно, но не в ближайшее время. Откажется ли мир от кабелей и станет ли он беспроводным? Наверное, нет — это неэффективный способ зарядки. Это также не очень хорошо для данных, Wi-Fi 2,4 ГГц уже болезненно перегружен в многоквартирных домах, а 5 ГГц тоже становится довольно переполненным, что подтолкнуло Wi-Fi Alliance к переходу на диапазон 6 ГГц.

В обозримом будущем USB-C станет единственным кабелем, который будет править всеми.

0

Комментариев нет

Нет комментариев

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *