Connecteur USB Type‑C
Définition
L’USB Type‑C est un connecteur compact et réversible à 24 contacts. Un même connecteur peut transporter l’USB 2.0, l’USB 3.2, l’USB4, l’alimentation et certains modes alternatifs, mais sa forme ne garantit ni un débit, ni un mode vidéo, ni une puissance de charge. Les deux ports et le câble doivent prendre en charge la fonction demandée.
Vues de face de l’embase et de la fiche
Embase (socket)
Fiche (plug)
Les deux dessins sont des vues de face vers l’interface d’accouplement. Les positions gauche-droite sont donc en miroir lorsque la fiche et l’embase se font face. Pour contrôler une empreinte, utiliser les repères A/B plutôt que la seule position apparente.
Une embase fournit CC1 et CC2. La fiche d’un câble utilise un contact comme CC et peut utiliser l’autre comme VCONN pour alimenter un câble marqué électroniquement ou actif. VCONN n’est pas un second canal de configuration traversant le câble.
Brochage de l’embase — 24 contacts
Groupes de signaux : alimentation · masse · USB 2.0 · paires haut débit · configuration · signaux auxiliaires
| Broche A | Signal | Fonction | Broche B | Signal | Fonction |
|---|---|---|---|---|---|
| A1 | GND | Retour de masse | B12 | GND | Retour de masse |
| A2 | TX1+ | Paire haut débit 1, positif | B11 | RX1+ | Paire haut débit 1, positif |
| A3 | TX1− | Paire haut débit 1, négatif | B10 | RX1− | Paire haut débit 1, négatif |
| A4 | VBUS | Alimentation du bus | B9 | VBUS | Alimentation du bus |
| A5 | CC1 | Canal de configuration 1 | B8 | SBU2 | Signal auxiliaire 2 |
| A6 | D+ | Donnée USB 2.0 positive | B7 | D− | Donnée USB 2.0 négative |
| A7 | D− | Donnée USB 2.0 négative | B6 | D+ | Donnée USB 2.0 positive |
| A8 | SBU1 | Signal auxiliaire 1 | B5 | CC2 | Canal de configuration 2 |
| A9 | VBUS | Alimentation du bus | B4 | VBUS | Alimentation du bus |
| A10 | RX2− | Paire haut débit 2, négatif | B3 | TX2− | Paire haut débit 2, négatif |
| A11 | RX2+ | Paire haut débit 2, positif | B2 | TX2+ | Paire haut débit 2, positif |
| A12 | GND | Retour de masse | B1 | GND | Retour de masse |
La coque correspond au blindage du câble et à la liaison châssis. Les appellations TX/RX suivent la nomenclature normalisée du connecteur ; le contrôleur de port et le multiplexeur haut débit aiguillent les paires actives selon l’orientation du câble et le mode utilisé.
Rôle des groupes de signaux
- VBUS et GND : quatre contacts chacun partagent le courant d’alimentation et assurent un retour à faible impédance. Tous les contacts correspondants doivent être raccordés dans une conception conforme.
- D+ et D− : la paire USB 2.0 est dupliquée sur l’embase pour fonctionner dans les deux orientations. Réunir chaque paire de même nom près du connecteur et éviter les longs stubs.
- Paires haut débit TX/RX : elles transportent l’USB 3.2 ou l’USB4 et peuvent être réaffectées par un mode alternatif. Un multiplexeur tenant compte de l’orientation est généralement nécessaire.
- CC1 et CC2 : ils détectent la connexion et l’orientation, déterminent les rôles source/récepteur et données, annoncent le courant Type‑C et transportent la communication USB Power Delivery sur le contact CC actif.
- SBU1 et SBU2 : conducteurs auxiliaires réservés aux modes alternatifs définis et à certaines fonctions USB4 ; ce ne sont pas des E/S génériques.
- VCONN : alimentation appliquée au contact CC inutilisé de la fiche lorsqu’un câble marqué électroniquement ou actif en a besoin.
Capacités de données
| Technologie | Débit nominal maximal | Contacts principalement utilisés |
|---|---|---|
| USB 2.0 Hi-Speed | 480 Mbit/s | D+ / D− |
| USB 3.2 Gen 1 | 5 Gbit/s | Une ligne haut débit |
| USB 3.2 Gen 2 | 10 Gbit/s | Une ligne haut débit |
| USB 3.2 Gen 2x2 | 20 Gbit/s | Deux lignes haut débit |
| USB4 | Jusqu’à 80 Gbit/s | Lignes haut débit et fonctions de configuration/auxiliaires |
USB Type‑C désigne le système de connexion, pas un niveau de performance. Un port ou un câble USB‑C peut être limité à l’USB 2.0, ne pas prendre en charge la vidéo ou fournir moins de puissance qu’un autre produit équipé du même connecteur.
Tension, courant et USB Power Delivery
| Mode d’alimentation | Tension nominale / négociée | Courant maximal | Puissance maximale |
|---|---|---|---|
| Alimentation USB par défaut | 5 V | Selon le mode USB et l’état du périphérique | Selon le mode |
| Courant USB Type‑C | 5 V | 1,5 A | 7,5 W |
| Courant USB Type‑C | 5 V | 3 A | 15 W |
| USB PD SPR | Négociée jusqu’à 20 V | Jusqu’à 5 A | 100 W |
| USB PD EPR | Négociée jusqu’à 48 V | Jusqu’à 5 A | 240 W |
Ne jamais déduire la tension ou le courant disponible de la seule forme du connecteur. Toute tension supérieure à 5 V exige une négociation USB PD réussie ; dépasser 3 A exige un câble 5 A correctement marqué électroniquement, et le fonctionnement EPR exige une implémentation et un câble compatibles EPR.
Liste de contrôle pour le PCB
- Choisir le rôle du port : source, récepteur ou double rôle ; mettre en œuvre le comportement Rp/Rd prévu sur CC1/CC2 avec un contrôleur Type‑C/PD adapté si nécessaire.
- Router D+/D− et chaque paire haut débit comme des paires différentielles contrôlées en respectant les limites d’impédance, de pertes et de déséquilibre de la spécification USB mise en œuvre.
- Placer le multiplexeur d’orientation, les protections ESD et les condensateurs de liaison selon les conceptions de référence du contrôleur et du connecteur ; limiter la capacité ajoutée et les stubs.
- Relier tous les contacts VBUS et GND avec une largeur de cuivre adaptée au courant annoncé. Ajouter les protections contre surintensité, surtension et la décharge VBUS exigées par le rôle choisi.
- Traiter la liaison blindage-châssis comme un choix CEM ; ne pas remplacer automatiquement la masse des signaux par la coque.
- Vérifier l’empreinte avec la fiche technique du fabricant : pattes de coque, géométrie mid-mount et numérotation varient selon les références.