Nejnovější specifikace rozhraní představená po typu B. Na rozdíl od tradičního rozhraní USB má Type-C symetrický design, který nemusí rozlišovat směr zástrčky, čímž se vyhne zdlouhavé operaci uživatelů při zapojování správným a špatným směrem. USB Type-C navíc podporuje protokol USB PD (Power Delivery), který zvyšuje nabíjecí výkon z tradičních maximálních 7,5W (5V1,5A) na maximálních 100W (20V5A). Nejnovější specifikace USB PD3.1 dále zlepšuje nabíjecí výkon Type-C s maximálním výkonem až 240 W (28 V5A).
U tradičních zařízení USB Type-A nebo Type-B je rozhraní napájení (Source) a rozhraní pro příjem napájení (Sink) standardizováno již v definici rozhraní, takže se není třeba obávat opačného nebo špatného připojení. U zařízení s rozhraním typu C, protože neexistují žádné takové rozdíly, uživatelé nemohou znát typ rozhraní, takže jej musí doplnit samotný řadič typu C. Jak se tedy rozhraní typu C vzájemně rozpoznávají a poskytují správnou logiku napájení?
Definice pinů rozhraní Type-C
Rozhraní typu C je rozděleno na samičí hlavu (zásuvka) a samčí hlavu (zástrčka). Kompletní piny typu C jsou 24 a definice každého pinu jsou následující:
1. VBUS: Celkem čtyři kanály, napěťové kolíky BUS pro napájení mezi zařízeními, bez ohledu na to, zda jsou vloženy vpřed nebo vzad, tyto čtyři kolíky zajistí napájení
2. GND: Celkem čtyři kanály, napájecí obvody mezi zařízeními, bez ohledu na to, zda jsou vloženy vpřed nebo vzad, tyto čtyři kolíky zajistí napájecí obvody
3. TX+/TX- a RX+/RX-: Celkem čtyři páry pro USB3.0 vysokorychlostní signály
4. D+/D-: Celkem dva páry pro signály USB2.0. Na zásuvce se tyto dva páry zkratují do jednoho páru
5. CC/VCONN: CC kolík je konfigurační kolík používaný k detekci připojení zařízení a směru připojení vpřed a vzad a je také linkou pro komunikaci USB PD; VCONN je kolík, který je šikmo symetrický k kolíku CC. Když je jeden pin potvrzen jako CC, druhý je definován jako VCONN, který se používá k napájení kabelu eMark
6. SBU1/SBU2: Multiplexní kolíky, jako je poskytování dalších SBTX a SBRX pro USB4
Zásuvka má 24 kolíků se šikmou symetrií na horním a spodním kolíku, aby vyhovovala potřebám uživatele vpřed a vzad; samčí konektor má 22 pinů. Vzhledem k tomu, že ve specifikaci USB2 je pouze jeden pár D+/D-.{5}{5}}, je v samčím konektoru zachován pouze jeden pár D+/D-.
Ve skutečném návrhu produktu inženýři samozřejmě přiměřeně sníží počet kolíků podle definice produktu, aby ušetřili náklady. Například u produktů, které poskytují pouze nabíjení, jako jsou napájecí adaptéry, takové produkty nevyžadují vysokorychlostní datovou komunikaci USB3.0, takže jsou zachovány pouze kolíky CC, VBUS, GND a D+/D-.
Z hlediska napájení lze zařízení typu C rozdělit do tří kategorií
1. Zařízení typu C, která lze použít pouze jako zdroj napájení (zdroj), jako jsou nabíječky typu C atd.
2. Zařízení typu C, která lze používat pouze jako příjem energie (sink), jako jsou mobilní telefony typu C atd.
3. Zařízení typu C (DRP, Dual RolePort), která lze použít jak jako zdroj napájení (Source), tak i jako zdroj energie (Sink), jako jsou notebooky typu C, obousměrné powerbanky atd.
Je zřejmé, že když jsou dvě zařízení typu C propojena pomocí kabelů C2C, obě strany musí vědět, k jakému typu zařízení druhá strana patří, jinak to povede k neuspokojivému nabíjení (jako je zpětné nabíjení), nebo k žádnému nabíjení, a dokonce k bezpečnostní problémy.
Když například uživatel používá nabíječku (Zdroj) k nabíjení obousměrné powerbanky typu C (DRP), v ideálním případě by powerbanka měla „sloužit“ jako Sink. V důsledku nesprávné identifikace typu zařízení však může powerbanka „sloužit“ jako Zdroj a způsobit „zpětný tok proudu“, čímž dojde k poškození obou zařízení.
Specifikace rozhraní Type-C rozlišuje mezi Source, Sink a DRP pomocí řady „pull-up“ a „pull-down“ mechanismů na CC pinu. U zdrojových zařízení je vyžadováno, aby byl CC pin konfigurován s pull-up rezistorem Rp; u zařízení Sink je vyžadováno, aby byl kolík CC konfigurován se stahovacím odporem Rd; a u zařízení DRP se střídavě přepíná přitahování a stahování přepínacími spínači.
Zdroj určuje, zda je zařízení připojeno detekcí kolíku CC na konci Rp, a Sink určuje směr vkládání dopředu a dozadu tím, že detekuje kolík CC na konci Rd.
Pull-down rezistor Rd=5.1k a pull-up rezistor Rp se nastavují podle jeho napájecí kapacity a napětí přitahování. Kapacita napájení USB Type-C je následující:
1. Výchozí kapacita napájení USB (Výchozí napájení USB). USB2.0 rozhraní je 500 mA; Rozhraní USB3.2 je 900mA a 1500mA
2. Protokol BC1.2 (BatteryCharge 1.2). Podporuje maximální výkon 7,5W, tedy 5V1,5A
3. USB Type-C Proud 1,5A, podporuje maximální výkon 7,5W, tedy 5V1,5A
4. USB Type-C Proud 3A, podporuje maximální výkon 15W, tedy 5V3A
5. Protokol USB PD (USB Power Delivery), podporuje maximální výkon 100W, tj. 20V5A
Priority těchto pěti možností napájení se postupně zvyšují a výkon napájecího zdroje se také postupně zvyšuje. Schopnost napájecího zdroje s vysokou prioritou přepíše schopnost napájecího zdroje s nízkou prioritou. Mezi nimi lze nastavit výchozí napájení USB, proud USB typu C 1,5 A a proud USB typu C 3 A konfigurací hodnoty Rp.
Když jsou tato dvě zařízení připojena, Sink získá schopnost napájení zdroje detekcí hodnoty děliče napětí vRd Rp a Rd. Následuje odpovídající vztah mezi hodnotou Rp, rozsahem napětí vRd a schopností zdroje napájení.
Současně byla druhá CC zařízení ponechána plovoucí nebo stažena dolů Ra=1k. Pokud je Ra staženo dolů, znamená to, že kabel USB-C má vestavěný čip eMarker a zdroj musí pro napájení kabelu přepnout kolík na VCONN.
Dosud jsme vysvětlili, že zařízení používají "pull-up" nebo "pull-down", nebo střídavě přepínají mezi těmito dvěma, k určení Source, Sink a DRP a nastavují a určují kapacitu napájení Zdroje pomocí hodnota odporu Rp a hodnota napětí vRd. Jak se však tento proces provádí? Jak se Type-C vyhne zpětnému nabíjení nebo nesprávnému nabíjení?