什么是USB Type-C?

对USB Type-C进行基本介绍. 也说明了与传统USB-A和USB micro-B的区别. 拥有24个引脚定义的USB Type-C是一种可正反插使用, 可同时用于数据传输和供电的新标准连接器.

什么是USB Type-C?

USB Type-C是USB规格中新一代的连接器标准。也称为USB Type-C™或USB-C™，这些名称是由USB规格制定组织(非营利组织)USB Implementers Forum注册的商标。

USB Type-C于2014年正式发布。近年来, 以Apple为代表的PC厂商纷纷配备USB-C端口, 在日常生活中也越来越常见USB-C的AC适配器。此前发布的iphone 11 pro、iphone 11 pro max均附带支持18W的USB-C适配器。

可同时供电与数据传输

USB Type-C连接器的魅力在于可同时实现供电与数据通信。今后将在各种产品和规格(USB Power Delivery(PD)、快速充电规格等)中得到应用, 预计将进一步普及。

Apple发布的iphone15已采用USB-C, 可实现从ipad pro向iphone等其他设备充电, 引发关注。这或许意味着今后USB-C可能逐步取代Thunderbolt。

实现比以往更高速的数据传输

此外, 还出现了支持USB3.1 Gen2的USB-C, 其数据传输速度约为传统USB3.0的2倍(理论值10Gbps), 可实现高速数据传输, 并充分发挥USB-PD的特性。(需注意并非所有USB Type-C都支持USB3.1。)

USB规格发展历史总结(从1.0到USB4)

下面对USB的发展历史进行简要回顾。

USB引入前(1996年以前)的连接器情况

在USB引入之前, 各PC厂商为实现数据传输采用了多种专用连接方式, 包括串口、并口、专用插头、连接器和线缆等, 通常还需要专用驱动或扩展卡。这些方式数据传输速度较慢, 并口最大约每秒100KB, 串口最大约每秒450Kbps。此外, 连接新设备时常需断开或重启计算机。

USB的早期开发始于1994年, 由USB Implementers Forum(USB-IF)推动。最初版本为USB 0.8和0.9, 作为预发布版本公布, 未商业化。1995年发布USB 0.99, 也未进入市场。这一阶段为后来技术行业的标准化奠定了重要基础。

USB 1.0登场(1996年)

1996年初,USB 1.0作为首个USB版本问世。低速为1.5Mbps, 全速为12Mbps。此外,USB 1.0具备自动配置功能, 支持热插拔, 无需重启主机。但由于当时可用设备有限, 普及程度较低。

USB1.1(1998年)

1998年发布改进版USB 1.1, 传输速度与1.0相同, 但支持更低速设备。PC厂商逐步淘汰串口和并口, 推动USB广泛普及。此阶段采用标准的Type A和Type B连接器。

USB2.0(2000年)

USB 2.0于2000年4月发布, 最大传输速度达480Mbps(实际约280Mbps), 强化即插即用和供电功能。支持USB On-the-Go, 兼容Type A、B、C及Mini/Micro连接器。2000年首款USB闪存盘问世, 推动USB普及。

无线USB与USB Micro概述(2005年)

2005年发布的无线USB(W-USB)为10米范围内480Mbps短距离无线标准, 现已停用。2007年推出的USB Micro连接器更小型, 为Android设备提供快速充电与数据传输, 提升移动设备连接效率。

USB-C 3.0/3.1/3.2及Type-C连接器登场(2008年-2017年)

USB 3.0(现称USB 3.2 Gen 1)于2008年发布, 最大5Gbps。2017年发布USB 3.2, 最高达20Gbps, 同时引入USB Type C连接器, 实现小型化与正反可插设计。

Type-C连接器由此登场。

最新规格USB4.0(2019年-)

目前最新规格为USB4。

2019年发布的USB 4.0基于Thunderbolt 3, 支持最高40Gbps数据传输与240W供电, 兼容USB 2.0和3.2。

(USB发展年表)

与传统连接器形状对比

USB Type-C尺寸最接近Micro-USB, 采用椭圆形紧凑设计。USB Type-A不可正反插, 容易插错方向; 而USB Type-C支持正反插, 使用更方便。

USB Type-C的引脚分配

USB Type-C的引脚布局特点

Type-C的引脚分配如下表所示。

8条为数据通道, D+/D-用于USB2.0通信, CC1/CC2用于连接与配置检测, Vbus为电源, GND为接地。正反插时仍可正确连接信号。

不同模式下的引脚使用比较

USB2.0/1.1情况

USB2.0/1.1设备使用如下通道。

VBUS与GND最大支持5V/500mA, 使用一对D+/-引脚连接。连接USB-C主机时需在CC引脚使用Rd。

USB3.0/3.1/3.2情况

USB3.x模式下使用如下通道。

为实现5-20Gbps吞吐量, 最多使用4条TX/RX高速链路。CC用于协商模式。供电可达5V/900mA, 亦可5V/3A。

USB-C适用于小型薄型设备

USB-C尺寸约为USB Type-A的三分之一, 适用于小型化、薄型设备。

支持替代模式, 简化布线

USB-C支持替代模式, 可传输HDMI、DisplayPort、VGA、Thunderbolt3等信号, 实现电力与数据/视频输出。

例如可同时为智能手表充电、向显示器输出HDMI信号, 并为笔记本供电, 一线完成连接。

替代模式使用部分高速通道与SBU引脚, 通过VDM进行配置。

2018年定义了替代模式合作伙伴规范。替代模式为可选功能, USB-IF负责认证与标识。

替代模式使用通道如下。

SBU1/2为低速链路, 最多4条高速链路按需使用。

音频配件模式

USB-C设备可通过转换口支持3.5mm模拟耳机, 同时提供500mA充电。未来或将以USB-C取代3.5mm接口。

总结

与USB-A、USB Micro-B相比的区别如下。

• 支持正反插
• 供电能力更强(最高支持100W, 20V/5A)
• 引脚数增至24针
• 主机与设备均可使用Type-C
• 高速数据传输
• 支持视频输出

USB-C照片与图纸

可以看出, 相较传统规格, 便利性大幅提升。

本公司亦可生产并定制搭载USB-C端子的适配器, 欢迎咨询。

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