USB-Typ-C-Steckverbinder
Definition
USB Typ C ist ein kompakter, beidseitig steckbarer Verbinder mit 24 Kontakten. Über ihn können USB 2.0, USB 3.2, USB4, Stromversorgung und bestimmte Alternate Modes laufen. Die Steckerform allein garantiert jedoch keine bestimmte Datenrate, Bildübertragung oder Ladeleistung. Beide Anschlüsse und das Kabel müssen die gewünschte Funktion unterstützen.
Aufnahme- und Steckervorderansichten
Aufnahme (Steckdose)
Stecker
Beide Zeichnungen sind Frontansichten mit Blick auf die Gegenschnittstelle Ihre Links-zu-Rechts-Positionen sind daher gespiegelt, wenn Stecker und Aufnahme einander zugewandt sind. Verwenden Sie die A / B-Kontaktkennungen, nicht nur die scheinbare Position, wenn Sie einen Footprint überprüfen.
Ein Behälter stellt CC1 und CC2 Ein Kabelstecker verwendet einen Kontakt als CC und kann den anderen als VCONN Stromversorgung eines elektronisch gekennzeichneten oder aktiven Kabels. VCONN ist kein zweiter Konfigurationskanal durch das Kabel.
Aufnahmestecker — 24 Kontakte
Signalgruppen: Strom · Boden · USB 2.0 · Hochgeschwindigkeitspaare · Konfiguration · Seitenband
| Pin A | Signal | Funktion | Pin B | Signal | Funktion |
|---|---|---|---|---|---|
| A1 | GND | Bodenrückführung | B12 | GND | Bodenrückführung |
| A2 | TX1+ | Hochgeschwindigkeitspaar 1, positiv | B11 | RX1+ | Hochgeschwindigkeitspaar 1, positiv |
| A3 | TX1− | Hochgeschwindigkeitspaar 1, negativ | B10 | RX1− | Hochgeschwindigkeitspaar 1, negativ |
| A4 | VBUS | Busleistung | B9 | VBUS | Busleistung |
| A5 | CC1 | Konfigurationskanal 1 | B8 | SBU2 | Verwendung von Seitenbändern 2 |
| A6 | D+ | USB 2.0 Daten, positiv | B7 | D− | USB 2.0 Daten, negativ |
| A7 | D− | USB 2.0 Daten, negativ | B6 | D+ | USB 2.0 Daten, positiv |
| A8 | SBU1 | Verwendung des Seitenbands 1 | B5 | CC2 | Konfigurationskanal 2 |
| A9 | VBUS | Busleistung | B4 | VBUS | Busleistung |
| A10 | RX2- | Hochgeschwindigkeitspaar 2, negativ | B3 | TX2− | Hochgeschwindigkeitspaar 2, negativ |
| A11 | RX2+ | Hochgeschwindigkeitspaar 2, positiv | B2 | TX2+ | Hochgeschwindigkeitspaar 2, positiv |
| A12 | GND | Bodenrückführung | B1 | GND | Bodenrückführung |
Die Hülle ist die Kabelschirm / Chassis-Verbindung. TX / RX-Etiketten folgen der standardisierten Steckerbezeichnung; der Portcontroller und der Hochgeschwindigkeitsmultiplexer leiten die aktiven Paare entsprechend der Kabelorientierung und dem Betriebsmodus.
Was jede Signalgruppe tut
- VBUS und GND: je vier Kontakte den Leistungsstrom teilen und einen niederohmigen Rückweg bereitstellen. Alle entsprechenden Kontakte müssen in einem konformen Design verbunden sein.
- D+ und D-: Das USB 2.0-Paar ist auf der Steckdose dupliziert, so dass es in beiden Ausrichtungen funktioniert. Verbinden Sie jedes gleichnamige Paar in der Nähe des Behälters und vermeiden Sie lange Stubs.
- TX/RX-Hochgeschwindigkeitspaare: USB 3.2- oder USB4-Datenverkehr übertragen und möglicherweise im alternativen Modus neu zugewiesen werden. Normalerweise ist ein orientierungsbewusster Multiplexer erforderlich.
- CC1 und CC2: Aufstecken und Orientierung erkennen, Quellen-/Senken- und Datenrollen festlegen, Typ-C-Strom bewerben und USB-Power Delivery-Kommunikation auf dem aktiven CC-Pin übertragen.
- SBU1 und SBU2: Seitenbandleiter, die nur für definierte Wechselzustände und USB4-Funktionen verwendet werden; sie sind keine Allzwecksignale.
- VCONN: Stromversorgung des unbenutzten CC-Kontakts des Steckers, wenn ein elektronisch gekennzeichnetes oder aktives Kabel dies erfordert.
Datenfähigkeit
| Technologie | Maximale nominale Datenrate | Verwendete Hauptkontakte |
|---|---|---|
| USB 2.0 Hi-Speed | 480 Mbit/s | D+ / D− |
| USB 3.2 Gen 1 | 5 Gbit/s | Eine Hochgeschwindigkeitsspur |
| USB 3.2 Gen 2 | 10 Gbit/s | Eine Hochgeschwindigkeitsspur |
| USB 3.2 Gen 2x2 | 20 Gbit/s | Zwei Hochgeschwindigkeitsspuren |
| USB4 | Bis zu 80 Gbit/s | Hochgeschwindigkeitsspuren mit Konfigurations-/Seitenbandfunktionen |
USB Typ-C ist das Steckersystem, kein Leistungslabel. Ein USB-C-Anschluss oder -Kabel kann auf USB 2.0 beschränkt sein, die Videounterstützung weglassen oder weniger Strom als ein anderes Produkt mit demselben Anschluss unterstützen.
Spannung, Strom und USB Power Delivery
| Leistungsmodus | Nennspannung / ausgehandelte Spannung | Maximaler Strom | Höchstleistung |
|---|---|---|---|
| Standard USB-Stromversorgung | 5 V | Abhängig vom USB-Modus und Gerätezustand | Modenabhängig |
| USB Typ-C-Strom | 5 V | 1.5 A | 7.5 W |
| USB Typ-C-Strom | 5 V | 3 A | 15 W |
| USB PD SPR | Verhandelt bis zu 20 V | Bis zu 5 A | 100 W |
| USB PD EPR | Verhandelt bis zu 48 V | Bis zu 5 A | 240 W |
Niemals die verfügbare Spannung oder den Strom allein vom Stecker ableiten. Werte über 5 V erfordern eine erfolgreiche USB-PD-Verhandlung; Betrieb über 3 A erfordert ein entsprechend elektronisch gekennzeichnetes 5 A-Kabel und EPR-Betrieb erfordert eine EPR-Implementierung und ein Kabel.
PCB-Design-Checkliste
- Wählen Sie die richtige Port-Rolle: Quelle, Senke oder Dual-Rolle; implementieren Sie die angegebenen Rp/Rd Verhalten auf CC1/CC2 mit einem geeigneten Typ-C/PD-Controller, wenn nötig.
- Route D+/D- und jedes High-Speed-Paar als gesteuerte Differentialpaare unter Verwendung der Impedanz-, Verlust- und Schiefergrenzen der implementierten USB-Spezifikation.
- Platzieren Sie den Orientierungsmultiplexer, den ESD-Schutz und die AC-Kopplungskomponenten entsprechend dem Controller- und Steckerreferenzdesign; halten Sie die zusätzliche Kapazität und die Stubs niedrig.
- Verbinden Sie jeden VBUS- und GND-Kontakt mit Kupfer, das für den angekündigten Strom ausgelegt ist. Fügen Sie Überstrom, Überspannung und Entladeschutz hinzu, der für die gewählte Rolle erforderlich ist.
- Behandeln Sie die Shield-zu-Chassis-Verbindung als EMV-Designentscheidung; ersetzen Sie sie nicht automatisch für die Signalmasse.
- Bestätigen Sie den Stecker-Footprint mit dem Datenblatt des Herstellers: Shell-Tabs, Mittelmontagegeometrie und Kontaktnummerierung variieren zwischen den Teilen.