USB Type C - 名副其实之作

USB 已经发明了近 20 年,而在过去的十五年中,它一直是电脑通信的重要工具。它替代了一大批形形色色的串联端口并且是将任何任何设备接入电脑的实际标准。这些年来,USB 的传输速度不断升级并出现了一些非常受欢迎的变体。但是,Standard-A USB 端口始终未变。在其问世时,这款坚固的插头属于体积极小的产品。它有着出色的性能,可热拔插,具备出色的数据传输速率并能够为极小的设备供电。对于 20 世纪 90 年代中期而言,这款插头可谓惊艳之作。然而,1996 年最强大的超级电脑如今还比不上大多数显卡强大,因此时代已经不一样了。USB 端口正大规模地改进为 Type C 连接器

Type C 在很多方面都与之前任何 USB 连接器有所不同,而可反插是其中最显著的一项区别。Type C 插头没有上下之分,因此我们不需要在台式机背后乱摸,也不用盯着线缆和端口的尾端试图搞明白需要怎样插入插头。其好处相当显著,且会大大减少在使用插头时的挫败感。Type C 的另一项好处是两端可换用。 大多数 USB 线缆是一端 Type A 而几乎另一端都是其他类型插头,但 Type C 的两端都设计成相同的插头,不过设计人员可能会制作一些与老式连接器适配的例外产品。在此之前,它并不实用,因为 Type A 很适合电脑,对于手机等更小的手持型设备则过大。如今,随着台式机变得越来越少而笔记本电脑或平板电脑正逐渐取代其地位成为新常态,线缆两端都是小型 USB 连接器就成为了一种实用的需求。在过渡期,由于需要转换器将 Type C USB 与电子设备相连,可能有些麻烦且令人心烦。 一旦转换结束,其结果是所有的 USB 产品都将使用相同的线缆。 在乐观者看来,Type C 可向下兼容的特性非常方便,仅需要一个转换器就仍可使用即将成为历史的设备。

仔细观察 Type A 的端头,你能看到四个金属引脚。 这些引脚分别用于连接电源、接地、D+ 和 D-,后两个是差分数据线。Mini 和 Micro 端口采用了一个额外的引脚,用于建立便携式 USB 设备的 ID。但 Type C 拥有 24 个不同的引脚。尽管 24 个看起来有些冗余,但它自有道理。为了让线缆能够颠倒使用,有两个引脚专用于辨别线缆的方向。这些线缆能够传输的电能远超过之前的标准,因此有八个引脚专用于电源和接地。 其他引脚则用作数据传输线和作为其他的管理型引脚。似乎随着尺寸减小和引脚数量增多,它的稳健性会大大降低,但事实恰恰相反。Type A 的额定拔插循环是约 1500 次,而 Type C 的额定值则是 10,000 次。 

在功率输送规格方面,Type C 也支持 USB 3.0 及以上,从许多方面来说都是极大的进步。在绝对数量方面,USB 端口能够传输最高 100 瓦特并同时传输数据。 在此之前,通过 USB 电缆传输大量电能是可能的,但只有当它们仅传输电能时才行。如今,我们能够在不限制任何其他功能的前提下传输电能。这种电能传输是双向的,使得电能能够在电缆上向任何方向传输,而不仅仅是从一侧到另一侧。此外,电能传输也不再限于仅仅 5 伏特。设备使用智能电源管理后可请求不同的电压等级和不同的电流量,让设计变得极为灵活。

由于 Type C 线缆中数据线数量较多,它能够同时传输数据和视频。演示中展示了这一点,它通过线缆传输数据,对数据进行处理并以视频形式通过同一根线缆返回。 这尤为令人印象深刻,因为该视频没有任何卡顿,也没有任何奇怪的伪影,极为接近专用的视频线。 这项性能使得 Apple 最新的 MacBook Pro 上仅仅采用了唯一的 Type C USB 端口。由于该线缆能够应付电能、数据传输和视频,这单独一个端口就足以插入一个集线器,这个集线器能够连接多个外部设备和额外的显示器,同时为笔记本充电。不得不再一次说,令人印象深刻。

该 USB 标准是由多家行业巨头共同建立,它们希望使用这些连接器,但任何人都能够制造它。这是种有益的做法,因为它创造了一个竞争激烈的制造商市场,制造商互相竞争,不仅仅要制造出最优质的连接器,还有支持性 IC。但这种竞争激烈的市场也有不利的一面。由于大多数消费者并不清楚该线缆背后的潜在原理,有些制造商会生产出物理外形与该连接器相似但没有采用其性能标准的产品。这些制造商以兼容 Type C USB 3.1 的名义销售这些连接器和线缆但事实上并未提供所宣传的性能。因此,工程师们选择 Amphenol 等声誉良好的制造商尤为重要。Amphenol 已经测试并证实自己的 USB Type C 产品完全兼容最新的行业标准。

在 Type C 连接器的需求外,Amphenol 还使用了集成的屏蔽设计,可提升信号完整性并提供了更出色的 EMI 防护。除了在自己家中的一般用户可能会从中看到进步外,这种防护在商业、工作和科学工作中也极为有用。 这种防护降低了那些工作环境中产生的大量 EMI 造成的影响,使得电磁层面的工作环境不再那么混乱。

正确的连接是实现稳健的物理和电子性能的基础。从电子角度说,如果使用离散接地通路,更高频率的信号将受到连接器系统内的共振影响。为了应对这点,针脚、EMC 板和锁存等系统内所有接地部件都直接连接,降低连接器系统内的共振总量,从而再一次降低 EMI 干扰和串扰。从物质角度说,Amphenol 激光将外壳、内部和 EMI 壳焊接在了一起,令它们更坚固。 与之相对,大多数制造商以机械方式将不同部件连接在一起,使得它们更容易因重复使用或偶然误用而损毁。最后,一些制造商使用便宜且易碎的塑料作为连接器的外壳,而 Amphenol 使用特制的耐磨树脂,极大提升了耐用度并确保它们的性能超越行业标准。

由于 Type C 和 USB 3.1 存在直接竞争,拥有绝对多数市场份额的产品取得的这些重大进步大大鼓舞了信心,人们相信这些线缆将成为电脑和移动连接的实际标准。由于该标准拥有惊人的性能,你大可确信,购买 Amphenol 产品,元器件的品质始终能够达到或超过你的预期。

简介:Amphenol Commercial Products (ACP) 是一家国际领导企业,为各类市场和从传统连接器到采用最新的下一代技术的应用提供互连解决方案。



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