USB-Typ-C-Anschlüsse werden zu einer gängigen Stromschnittstelle

Entwicklung der USB-Steckernormen

USB-Anschlüsse wurden Mitte der 1990er Jahre eingeführt. Anfangs war die Datenübertragung die Hauptfunktion. Sie hatten eine Ladeleistung von 2,5 W/5 V 500 mA. Seitdem haben sich USB-Anschlüsse kontinuierlich in Bezug auf Größe, Form, Datenübertragungskapazitäten und Leistungsgrenzen weiterentwickelt. Heutzutage ist der neueste physische Standard der Typ-C. Neben der Unterstützung höherer Bandbreiten, Bidirektionalität und Umkehrbarkeit kann diese neueste Version eine höhere Energieübertragung als frühere Generationen von Produkten bieten.

Es gibt drei verschiedene zugehörige Standards für USB-Steckverbinder, darunter physische Steckverbinder, Datenübertragungsprotokolle und Stromversorgung. Auf hoher Ebene folgen USB-Typ-C-Steckverbinder dem Standard für physische Steckverbinder, der so konzipiert ist, dass er den Stromversorgungsstandard von bis zu 240 W erfüllt, wodurch sich ein neues Anwendungsfeld für USB-Stromversorgung eröffnet.

Die Entwicklung der USB-Stromstärken reicht von 2,5 W/5 V 500 mA für USB 2.0, 4,5 W/5 V 900 mA für USB 3.0/3.1, 7,5 W/5 V 1,5 A für USB BC 1.2, 15 W/5 V 3 A für USB Type-C 1.2 bis zu 100 W/20 V 5 A für das neueste USB PD 3.0, welches derzeit der gängige Anschluss für Hochleistungsanwendungen ist. Der neueste USB PD 3.1-Standard hat die Stromversorgungsmöglichkeiten sogar noch weiter auf bis zu 240 W/48 V 5 A erhöht.

Entwicklung der USB-Stecker-Standards

Der Standard-USB-Typ-C-Stecker enthält 16 Datenübertragungs-Pins, 4 Strom-Pins und 4 Erdungs-Pins, also insgesamt 24 Pins. Mit einer Stromkapazität von bis zu 100 W ist USB Typ-C mittlerweile eine praktikable Option für viele Anwendungen, die eine hohe Leistung erfordern, und kann den Standard-DC-Stromstecker ersetzen, selbst wenn keine Datenübertragung benötigt wird.

Der größte Vorteil der Verwendung von USB als Methode zur Stromversorgung ist die Standardisierung, da USB-Anschlüsse allgegenwärtig sind und im Zuge des Übergangs zu Typ-C rasant an Popularität gewinnen. Derzeit sind viele neue Mobiltelefone und mobile Geräte mit USB Typ-C ausgestattet. Außerdem besteht eine zunehmende Wahrscheinlichkeit, dass die Europäische Union Typ-C-Anschlüsse als Lade-Standard für alle Geräte in der Zukunft einführt, wodurch viele verschiedene Produkte einen einzigen, handelsüblichen Kabeltyp verwenden müssten. Dies bietet mehr Komfort und ist für Endnutzer äußerst attraktiv.

Darüber hinaus können aus der Perspektive des OEM, einschließlich reiner Stromanschlüsse und Daten- + Stromanschlüsse, diese Anschlüsse leicht über eine stabile Lieferkette gefunden werden, da die Standardisierung ein gewisses Maß an Interoperabilität gewährleistet. Der Standard sorgt außerdem für eine einfache Gestaltung und Integration, und Type-C nimmt viel weniger Platz ein als viele Rundsteckverbinder. Darüber hinaus haben USB Type-C-Anschlüsse robuste Eigenschaften, die bis zu 10.000 Steckzyklen ermöglichen, was eine lange Lebensdauer sicherstellt und sie zur bevorzugten Wahl unter den aktuellen Anschlusstypen macht.

Die reinen USB Type-C Anschlüsse nur für das Laden oder die Stromversorgung

Aufgrund der oben genannten Vorteile des USB-Typ-C-Steckers wurde auch eine USB-Typ-C-Buchse, die ausschließlich für die Stromversorgung vorgesehen ist, auf den Markt gebracht. Diese wird nur zum Laden oder für ein Stromversorgungsdesign verwendet. Bei diesen 60-W-USB-Typ-C-Buchsen, die nur für die Stromversorgung gedacht sind, werden 16 Datenübertragungspins und 2 Massepins entfernt, sodass nur 4 Strompins und 2 Massepins verbleiben.

Da das Design des Steckverbinders selbst vereinfacht wurde und nur 6 Pins anstelle der standardmäßigen 24 Pins verwendet werden, werden die Kosten für den Stecker erheblich reduziert. Neben der Senkung der Bauteilkosten verringert dies auch die Komplexität und die Ausfallraten, indem die meisten Pins und die dazugehörigen Lötstellen eliminiert werden. Obwohl diese ausschließlich für Stromversorgung ausgelegten Stecker keine Daten übertragen können, funktionieren sie dennoch mit jedem Standard-USB-Typ-C-Kabel, das sowohl Daten als auch Strom übertragen kann. Endnutzer müssen daher keine zusätzlichen Schritte oder Hardware integrieren, wenn sie mit den Produkten interagieren.

Da jedoch der Datenübertragungspin entfernt wurde, wird der USB 3.0-Stromverhandlungsprozess nicht stattfinden. In diesem Fall kehrt das Ladegerät zum USB-Standardübertragungsrate von 5 V und 1 A zurück. Für alle anderen Anwendungen funktioniert der Stecker wie jede andere Strombuchse, und das Laden wird durch den Adapter/Ladeschaltkreis gesteuert.

Während USB-Type-C-Anschlüsse in einer Vielzahl von Szenarien nützlich sind, sind dedizierte Stromversorgungsoptionen manchmal immer noch eine praktische Lösung. Zum Beispiel: Wenn das harte Limit bei 240 W liegt, funktioniert Type-C unter diesen Bedingungen nicht, wenn eine höhere Leistung erforderlich ist. In anderen Fällen können aufgrund bestimmter Designbegrenzungen unterschiedliche Bauformen oder Steckergrößen erforderlich sein, und USB-Type-C-Anschlüsse können durch ihre standardisierten Bauformen, Größen und Spezifikationen eingeschränkt sein, wenn maßgeschneiderte Lösungen benötigt werden.

Die Zukunft von USB Typ C

USB-Typ-C-Anschlüsse und Power-Delivery-Standards haben eine neue Perspektive auf das Power-Management und die Energieübertragung eröffnet. Obwohl sie noch nicht die ultimative Lösung darstellen, machen ihre hohe Leistungsfähigkeit und die globale Standardisierung sie zu einer ausgezeichneten Wahl für viele verschiedene Produkte. Wenn nur Energieübertragung benötigt wird, sind die reinen Stromanschlüsse von Same Sky für USB-Typ-C eine interessante Lösung für Ingenieure aufgrund ihrer geringeren Kosten und der vereinfachten Designintegration.

Der UJC-HP-3-SMT-TR von Same Sky ist eine Type-C, 3A, rechtwinklige, 6-polige USB Type-C Buchse, die für reine Stromanwendungen in einem horizontalen Surface-Mount-Gehäuse mit einer Stromstärke von 3A und einer Spannungsbewertung von 20 Vdc ausgelegt ist. Der UJC-VP-3-SMT-TR ist eine andere 6-polige USB Type-C Buchse, die für reine Stromanwendungen in einem vertikalen Surface-Mount-Gehäuse mit einer Stromstärke von 3A und einer Spannungsbewertung von 20 Vdc ausgelegt ist.

Beide USB-Typ-C-Buchsen machen es zu einer kostengünstigeren Lösung, indem sie die Datenübertragungspins entfernen, und eignen sich für Designs, bei denen das Laden oder die Stromversorgung die einzige Funktion ist. Außerdem sind diese USB-Typ-C-Buchsen mit jedem standardmäßigen USB-Typ-C-Stecker kompatibel, wodurch sie die Zugänglichkeit und das vereinfachte Design der universellen Typ-C-Verbindung für reinen Stromversorgungsanwendungen integrieren, und sie sind mit Reflow-Löten sowie Tape-&-Reel-Verpackung kompatibel.

Fazit

Nach Jahren der Entwicklung sind USB-Anschlüsse zu einem gängigen Anschluss für Computer, Kommunikations- und Unterhaltungselektronikprodukte geworden, und USB-Type-C-Anschlüsse haben sich als standardisierte Anschlüsse für leistungsstarke Ladeanwendungen etabliert. Die von Same Sky eingeführten 60-W-Netz-USB-Type-C-Buchsen machen sie durch das Entfernen der Datenübertragungsstifte zu einer kostengünstigeren Lösung. Dies ist die beste Wahl für Designs, bei denen das Laden oder die Stromversorgung die einzige Funktion ist.