USB-C会很快替代掉原来的MiniUSB和MicroUSB作为一种最通用的连接器

前段时间有很多朋友建议我们所有的新板都换成USB Type-C(简称USB-C)。个人认为，USB-C将很快取代原来的MiniUSB和MicroUSB成为最常见的连接器之一——用于通信和电源，因为它的可逆性，100W的功率和20 Gbps的数据传输。只是觉得大家手里的MicroUSB线太多了，多一根USB-C线有点不环保，所以还是用MicroUSB接头。

趋势还是要尊重的，总有一天会改变的。然后从现在开始所有新板设计都用USB-C设计，换成C的时候要知道C和原来的Mini和Micro有什么区别，于是苏老师利用周末时间看了一篇关于USB-C的科普文章，虽然是2016-2017年的文章，但是很好理解。

以下是本文的主要信息：

本文首先回顾了几个容易与C混淆的概念：

USB 3.1

USB超高速和超高速Plus

USB类型-C

USB供电2.0

USB 3.1

USB 3.1是由USB实现者论坛发布的规范，是下一代USB设备和电缆的通用标准。它包含连接到最新USB主机和设备所需的一切。感兴趣的同学可以从USB-IF网站(http://www . USB . org/developers/docs/)下载该规范。该文档是一个zip文件，包括以下内容：

USB 3.1版本1.0

USB Type-C版本1.2或更高版本。

USB供电版本2.0或更高。

USB端口控制器版本1.0或更高。

USB SuperSpeedPlus

USB SuperSpeedPlus是指最新的USB数据总线，运行速度为10g bps/通道。SuperSpeedPlus强调的是超高速之外的新功能(不是Plus)。USB 3.1使用“增强型超高速”作为通用术语来指代它们的常用功能。SuperSpeed又称USB 3.1 Gen1，主要指物理层。

下图中你看到的蓝色Type-A插头增加了五根线来支持新的USB 3.1总线。发射和接收都有一对差分对，支持全双工和额外接地。

USB类型-C

USB Type-C就是连接器本身。名称来源于Type-A(主机端)的USB 2.0连接器和Type-B(设备端)的各种类型，包括standard B、mini-B和Micro-B，使用USB Type-C，无法根据物理连接器区分电源和数据的作用。设备和主机(源和接收器)都会有USB-C插座，USB-C线的两端会有相同的插头，是对称的。

该规范包括机械、电气和一些关于如何使用它的功能细节。这些功能中的一些包括信令数据和功率角色、可用功率以及设备是否是附件。USB端口控制器规范为直接连接到端口的IC提供了通用接口。本规范的目的是简化软件开发。

USB供电(USB供电)

USB供电是大多数革命性功能的所在。“电力输送”有点用词不当，因为它有更多的含义。该规范描述了如何交换数据角色、交换电源角色、将Vbus移动到不同的电压，以及如何将USB-C连接器上的引脚用于其他目的，如DisplayPort。通过这种方式，您可以将笔记本电脑插入显示器，在充电和运行完整的USB 2.0集线器的同时播放幻灯片，所有这些都只需一根电缆。

让我们把重点放在连接器上。

USB Type-C接口比micro-B接口略大。它有24个径向对称的销排列，这使得它的方向是可逆的。与以前版本的USB连接器不同，插头没有物理差异，具体取决于端口或插头支持的功能。USB-C可以做所有的工作。

如第1部分所述，Type-C规范是USB3.1规范的一部分。你可以从usb.org下载完整的USB3.1规范。符合USB Type-C文件夹中的USB Type-C规范版本1.2。

插脚排列

看下图，很明显是围绕中心对称的。

下表是USB-C插座的引脚定义：

VBUS-向负载供电

DP(D )/DM(D-)- USB2.0通讯，支持480Mbps高速USB。

SSTX1/2、ssrx 1/2——超高速传输，电缆中常用差分对、双绞线。

CC-配置信道，用于配置连接和发送功率传输消息。

VCONN-用于有源电缆和附件的连接器电源。

使用SBU边带，它基本上是备用线，用于待机模式。

需要注意的地方：

电缆中超高速Tx和Rx线的互换。SBU指挥家也是如此。这意味着一端的SSTX1连接到另一端的SSRX1。同样，SBU1连接到另一端的SBU2。你不能用多路复用器来解决这个问题。

差分对具有90欧姆的差分阻抗。如果使用备用模式，确保它能处理90欧姆/- 5欧姆。

电缆可以进行电子标记。这意味着其中一个插头内部有一个微控制器，它连接到CC线，负责报告电缆的功能。“所有USB全功能C类电缆都应该有电子标记。”只支持USB2.0的线缆不需要标注。

注意VBUS上挂的设备断电。使用USB Power Delivery 2.0，VBUS可以高达20V，确保这不会违反电路中的额定电压。

还要注意从VCONN供电。你可能没有。或者，您可能必须提供它。

mux

USB-C的一个优点是支持线缆正反插。见下图：

使用CC线确定电缆的连接方式。这根电线总是在插头上的同一位置，只能连接到插座的两个针脚中的一个。插头中与CC相对的位置是VCONN。这就是为什么插头有CC和VCONN，而插座有CC1和CC2。

配置通道用于确定插头方向、通信设备的作用、电源功能和发送功率输送消息，通过电路中的上拉电阻(Rp)和下拉电阻(Rd)实现。

USB-C的电流

即使不支持USB供电，您也可以通过USB连接器获得高达15W的功率。VBUS仍然限制在5伏，但电流可能高达3安培，这是通过CC线上电压的模拟信号实现的。本质上，信号源将改变Rp上拉电阻的值，以将CC线的电压设置在特定范围内。

在USB-C上使用USB2.0进行设计。

通过现有的USB2.0设计支持Type-C既简单又便宜(连接器除外)。基本上，将DP引脚连接在一起，将DM引脚连接在一起，然后在每个CC引脚上添加一个下拉电阻。这种新的Type-C设备将被识别为数据和电源，使用默认的500 mA的USB2.0电源，并且可以在任何方向的插头上工作。

USB-C连接器的选择

市面上的USB-C接口有很多种，大同小异。以下是选择连接器时需要考虑的一些要点：

USB2.0与USB3.0与USB3.1-通常，C型连接器是为最大额定传输速率而设计的。USB3.1在DP/DM引脚上最高可支持10Gbps，USB3.0可达5Gbps，USB2.0可达480 Mbps。所以USB2.0可能不需要很好的屏蔽。

直角和垂直安装

双SMT或混合-一些连接器有两排12个SMT焊盘。混合连接器具有一排外部SMT焊盘和一排内部通孔引脚。注意，通孔引脚通常是为0.6-1.0 mm厚的PCB设计的。

电流和电压额定值USB连接器支持所需电流和电压的日子已经一去不复返了。如果您需要超过3.0安培或5.0伏特，请仔细检查电流和电压额定值。

修改后的文章还列出了两篇值得一读的技术文章：

微芯片的应用笔记AN1953-USB Type-C简介：http://ww1.microchip.com/downloads/en/AppNotes/00001953A.pdf

synopsys-将现有USB设计转移到Type-C:https://www . synopsys . com/design ware-IP/newsletters/technical-bulletin/converting-existing-designs . html。

KiCad中USB-C的原理图符号

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