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USB Type-C 接口成为主流电源接口

USB Type-C (USB-C)19 4月 2023
一根USB-C数据线靠近智能手机充电端口的详细视图。图像突出了数据线及设备的流线型设计,背景为木质表面。
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早期,传统的USB连接器主要用于PC领域的数据传输。然而,随着USB Type-C连接器的推出,它们现在支持更高的功率充电速率,这使得USB Type-C连接器成为各种电子产品(如智能手机和家庭自动化设备)的主流充电连接器。本文将向您展示USB Type-C连接器的技术发展,以及来自Same Sky的专用于供电的USB Type-C连接器解决方案。

演变中的USB连接器标准

USB 接口于 20 世纪 90 年代中期推出。起初,其主要功能是数据传输,并具备 2.5 W/5 V 500 mA 的充电能力。自那时以来,USB 接口在尺寸、形状、数据传输能力和电力限制方面不断发展。如今,最新的物理标准是 Type-C。除了支持更大的带宽、双向传输以及可逆插拔外,这一最新版本还能够提供比以往产品更高的电力传输能力。

USB 连接器有三个不同的相关标准,包括物理连接器、数据传输协议和电力传输。在高层次上,USB Type-C 连接器遵循物理连接器标准,该标准旨在满足高达 240 W 的电力传输标准,为 USB 电力应用开辟了新的机遇领域。

USB 电源级别的发展范围从 USB 2.0 的 2.5 W/5 V 500 mA,到 USB 3.0/3.1 的 4.5 W/5 V 900 mA,再到 USB BC 1.2 的 7.5 W/5 V 1.5 A,接着是 USB Type-C 1.2 的 15 W/5 V 3 A,以及最新的 USB PD 3.0 的 100 W/20 V 5 A,后者目前是高功率应用的主流连接器。最新的 USB PD 3.1 标准甚至将功率能力进一步提升至 240 W/48 V 5 A。

Illustration of two USB-C connectors side by side with a 'VS' text in the center. The image features a vibrant pink background and highlights the design differences between the connectors.

不断演变的USB连接器标准

标准的USB Type-C连接器包含16个数据传输针脚、4个供电针脚和4个接地针脚,总共有24个针脚。USB Type-C的供电能力高达100瓦,因此现已成为许多需要高功率应用的可行选择,即使不需要数据传输时,它也可以替代标准直流电源连接器。

使用 USB 作为电力传输方式的最大优势在于标准化,因为 USB 接口无处不在,并且在向 Type-C 过渡的过程中正迅速普及。目前,许多新款手机和移动设备已经配备了 USB Type-C。除此之外,欧洲联盟未来采用 Type-C 接口作为所有设备的充电标准的可能性也越来越大,这将要求许多不同的产品使用统一且现成的线缆类型,从而提供更多便利,并对终端用户具有非常大的吸引力。

此外,从OEM的角度来看,包括仅供电连接器和数据+供电连接器,这些连接器可以通过稳定的供应链轻松获得,因为标准化保证了一定程度的互操作性。该标准还确保了设计和集成的便捷性,并且Type-C的占位面积比许多圆形连接器要小得多。此外,USB Type-C连接器具有坚固的特性,可提供高达10,000次插拔寿命,保证了较长的使用寿命,使其成为当前连接器中的主流选择。

仅用于充电或供电的 USB Type-C 连接器

由于上述 USB Type-C 连接器的优势,市场上还推出了一种仅用于充电或供电设计的电源专用 USB Type-C 插座。在这些 60W 电源专用 USB Type-C 插座中,16 个数据传输引脚和 2 个接地引脚被移除,仅保留了 4 个供电引脚和 2 个接地引脚。

Detailed illustration of a USB-C connector showing pin configurations. The left side displays the connector with visible gold pins, while the right side labels specific pins as A5, A9, A12, B5, B9, and B12.

由于连接器本身的设计得到了简化,仅使用了6个引脚而不是标准的24个引脚,这显著降低了连接器的成本。除了减少零件成本之外,通过省去大部分引脚及其相关的焊接点,还降低了复杂性和故障率。尽管这些仅供电连接器无法用于传输数据,但它们仍然可以与任何能够传输数据和电力的标准USB Type-C线缆兼容,因此终端用户在使用产品时无需增加额外的操作步骤或硬件。

然而,由于数据传输引脚已被移除,USB 3.0 的电源协商过程将无法进行。在这种情况下,充电设备将恢复到 USB 标准的电源传输速率,即 5 V 和 1 A。对于所有其他应用程序,该连接器将像任何其他电源插孔一样工作,充电将由适配器/充电电路控制。

虽然USB Type-C连接器在广泛的场景中都非常有用,但有时候专用的供电选项仍然是一个实用的解决方案。例如,如果最大功率限制是240W,当需要更高功率时,Type-C在这种情况下将无法工作。在其他情况下,由于某些设计限制,可能需要不同的占位面积或连接器尺寸,而USB Type-C连接器在需要更多定制化解决方案时,可能会受到其标准化占位面积、尺寸和规格的限制。

USB Type C 的未来

USB Type-C 连接器和电力传输标准为电源管理和传输开辟了一种全新的视角。虽然它仍不是最终的解决方案,但其高功率能力和全球标准化使其成为众多不同产品的出色选择。当仅需要电力传输时,Same Sky 的纯供电 USB Type-C 连接器因其成本较低和简化的设计集成,成为工程师们一个颇具吸引力的解决方案。

A close-up view of a metal USB Type-C connector, showcasing its compact design and durable metallic casing.

Same Sky 的 UJC-HP-3-SMT-TR 是一款 Type-C、3A、直角、6 针 USB Type-C 接口,专为仅供电应用而设计,采用水平表面贴装封装,额定电流为 3A,额定电压为 20 Vdc。而 UJC-VP-3-SMT-TR 是一款 6 针 USB Type-C 接口,专为仅供电应用而设计,采用垂直表面贴装封装,额定电流为 3A,额定电压为 20 Vdc。

两个 USB Type-C 母座通过去除数据传输引脚,成为更具成本效益的解决方案,适用于充电或电源供应为唯一功能的设计。此外,这些 USB Type-C 母座兼容所有标准的 USB Type-C 插头,将通用 Type-C 连接的可用性和简化设计集成到仅供电的应用中,并且兼容回流焊接和卷带式包装。

结论

经过多年的演变,USB 接口已成为计算机、通信和消费电子产品中常见的接口,而 USB Type-C 接口已成为高功率充电应用的标准化接口。Same Sky 推出的仅支持 60 W 功率的 USB Type-C 插座,通过去除数据传输引脚,使其成为一种更具成本效益的解决方案,这将成为仅需充电或供电功能设计的最佳选择。

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