Diagrama de ligações do USB-C explicado: disposição dos pinos, alimentação e dados
Diagrama de ligações do USB-C explicado: disposição dos pinos, alimentação e dados
Os cabos USB-C podem parecer idênticos, mas a sua cablagem interna pode ser muito diferente.
Um cabo USB-C básico pode suportar apenas carregamento e transferência de dados USB 2.0, enquanto um cabo com todas as funcionalidades permite a transferência de dados a alta velocidade, vídeo e níveis mais elevados de USB Power Delivery.
Este guia explica as principais partes de um esquema de ligações USB-C e como escolher o cabo adequado.
Compreender a disposição dos pinos do USB-C
Um conector USB Tipo C tem 24 contactos. Estes contactos podem ser divididos em vários grupos funcionais:
VBUS: Conduz energia elétrica
GND: Fornece o caminho de retorno à terra
D+ e D−: Transferência de dados via USB 2.0
Par de TX e RX: Transmitir dados USB de alta velocidade
CC1 e CC2: Detetar a orientação da ligação e gerir as funções de alimentação
SBU1 e SBU2: Suporta funções de banda lateral, tais como modos alternativos compatíveis
Os contactos duplicados permitem que uma ficha USB-C funcione em qualquer uma das orientações.
No entanto, o facto de um cabo ter uma ficha USB-C não significa automaticamente que suporte carregamento rápido, transferência de dados a alta velocidade ou saída de vídeo.
Estrutura do cabo USB-C
Um cabo USB-C típico contém várias camadas internas:
Casaco exterior
Blindagem trançada ou em folha metálica
Condutores de energia
Condutores de terra
Par de fios trançados
Fio de drenagem
Placa de circuito impresso do conector
Chip E-Marker opcional
A construção exata depende das capacidades previstas do cabo em termos de potência e transmissão de dados.
Por exemplo, um cabo de carregamento USB 2.0 não necessita do mesmo número de pares de dados de alta velocidade que um cabo USB4.
As ilustrações simplificadas dos cabos não devem ser consideradas como esquemas exatos de pinagem ou desenhos de produção.
Três tipos comuns de cabos USB-C
1. Cabo USB 2.0 USB-C
Um cabo USB 2.0 Tipo C básico inclui normalmente:
Condutores de alimentação VBUS
Condutores de terra
Um par de dados D+/D−
Configuração da ligação do canal
Blindagem
Suporta o carregamento e a transferência de dados a uma velocidade de até 480 Mbps, mas normalmente não suporta a transferência de dados USB de alta velocidade nem a saída de vídeo.
Esta estrutura é frequentemente utilizada para carregadores de telemóveis, acessórios e produtos com preços competitivos.
2. Cabo USB-C com todas as funcionalidades
Um cabo com todas as funcionalidades inclui pares diferenciais de transmissão/recepção de alta velocidade e condutores SBU.
Dependendo da sua classificação, pode suportar:
USB 5 Gbps
USB 10 Gbps
USB 20 Gbps
USB4 a 40 Gbps ou superior
Modos alternativos de vídeo compatíveis
O desempenho a alta velocidade depende da impedância controlada, da torção dos pares, da blindagem, da terminação dos conectores e da integridade global do sinal.
Um cabo pode passar num teste básico de continuidade e, mesmo assim, apresentar falhas durante a transmissão de dados a alta velocidade.
3. Cabo USB-C com certificação E-Mark 5A
Um cabo USB-C concebido para transportar mais de 3 A requer um chip E-Marker.
O chip identifica informações como:
Corrente máxima
Intervalo de tensão suportado
Potência nominal
Tipo de cabo
Capacidade de tratamento de dados, quando aplicável
Um cabo 5A em conformidade pode suportar até 240 W, desde que tenha sido concebido e marcado eletronicamente para a gama de potência alargada do USB PD.
No entanto, um cabo de 240 W não suporta automaticamente a transmissão de dados a alta velocidade. A capacidade de alimentação e a velocidade de transmissão de dados devem ser especificadas separadamente.
As cores dos cabos USB-C estão padronizadas?
Não. As cores dos cabos USB-C não estão padronizadas.
Alguns cabos USB 2.0 utilizam habitualmente:
Vermelho para a potência
Preto para a terra
Verde para D+
Branco para D−
Trata-se apenas de convenções comuns de fabrico. Fábricas diferentes podem utilizar cores completamente diferentes, especialmente no caso de pares de alta velocidade e fios de sinal internos.
Nunca identifique as ligações USB-C apenas pela cor dos fios. Utilize um testador de continuidade, um mapa de pinos ou um testador de cabos profissional.
Por que razão os cabos USB-C têm um desempenho diferente
Dois cabos com conectores USB-C idênticos podem apresentar desempenhos diferentes em termos de carregamento e transferência de dados devido a:
Espessura do condutor
Comprimento do cabo
Resistência de contacto
Qualidade do blindagem
Número de pares de dados
Configuração do E-Marker
Concepção de placas de circuito impresso para conectores
Qualidade de fabrico
Condutores finos ou juntas de solda de má qualidade podem causar quedas de tensão e aquecimento. Pares de dados mal controlados podem causar ligações instáveis ou uma velocidade de transferência reduzida.
O desempenho final é limitado pela parte menos eficiente do sistema:
Uma avaliação profissional de um cabo USB-C pode incluir:
Testes de continuidade e de curto-circuito dos pinos
Leitura do E-Marker
Teste da resistência dos condutores
Ensaios de queda de tensão
Ensaios de carga de carga e temperatura
Testes de negociação USB PD
Testes de sinais de alta velocidade
Ensaios de flexão e de durabilidade dos conectores
Um multímetro pode ajudar nas verificações básicas de continuidade, mas não permite confirmar a comunicação USB PD, os dados do E-Marker nem o desempenho do sinal USB4.
Ao solicitar um cabo USB-C OEM, indique mais do que apenas o tipo de conector e a potência.
Uma especificação completa deve incluir:
Combinação de conectores
Potência de carregamento
Corrente e tensão máximas
Velocidade de dados necessária
Requisitos do vídeo
Requisito relativo ao E-Marker
Comprimento do cabo
Revestimento ou material trançado
Concepção da caixa do conector
Logótipo e cor
Requisitos de ensaio e certificação
Isto evita um problema comum na compra: receber um cabo que carrega corretamente, mas que não suporta a velocidade de transmissão de dados ou a saída de vídeo necessárias.
Tem alguma dúvida?
Todos os cabos USB-C têm 24 fios internos?
Não. O conector tem 24 contactos, mas um cabo USB 2.0 básico pode não incluir os condutores de alta velocidade e SBU.
Todos os cabos USB-C são compatíveis com o USB Power Delivery?
Não. A forma do conector USB-C não garante um nível específico de potência USB PD.
Não necessariamente. A potência de carregamento e a velocidade de transmissão de dados são especificações distintas dos cabos.
Por que é que o meu cabo USB-C carrega o dispositivo, mas não transmite vídeo?
É possível que o cabo apenas suporte USB 2.0, ou que um dos dispositivos ligados não suporte o modo de vídeo necessário.
Posso identificar os fios pelas suas cores?
Não. As cores dos fios internos variam consoante o fabricante e devem ser sempre verificadas através de testes.
Resumir
Um diagrama de ligações USB-C inclui condutores de alimentação, ligação à terra, dados USB 2.0, pares diferenciais de alta velocidade, sinais do Canal de Configuração e ligações opcionais de banda lateral.
A ligação efetiva depende do facto de o cabo ter sido concebido para carregamento básico, USB PD de alta potência, transferência de dados a alta velocidade ou vídeo.
Ao escolher um cabo USB-C, verifique separadamente a potência nominal, a capacidade de corrente, a velocidade de transmissão de dados e a marcação E. Não avalie as suas capacidades apenas com base na aparência do conector ou na cor do fio.
A ANSEIP fabrica cabos USB-C personalizados para carregamento, transferência de dados e aplicações OEM. O comprimento do cabo, a potência nominal, a velocidade de transferência de dados, o material da trança, a estrutura do conector, o logótipo e a embalagem de retalho podem ser personalizados de acordo com os requisitos do projeto.
Contacte a ANSEIP Indique o tipo de cabo pretendido, a potência, a velocidade de transmissão de dados, o comprimento e a quantidade a encomendar para obter uma solução recomendada.
