Как паять разъем type c
USB 3.1 Type-C. Коротко, ясно, детально
• назначение контактов
• распиновка
• питание и заряд
• схемы переходников
Достоинства порта USB 3.1:
★ быстрый
★ мощный
★ универсальный
Достоинства разъёма Type-C:
★ долговечный
★ симметричный
Теперь гарантированно можно подключить USB кабель к устройству с первого раза.
⚠ Следует различать понятия «порт» и «разъём». Разъём (гнездо) Type-C можно припаять хоть к старому телефону (вместо micro-USB), но порт так и останется старым USB 2.0 — скорости заряда и передачи данных это не прибавит. Из удобств появится лишь симметричность и надёжность разъёма.
⚠ Таким образом наличие Type-C ещё ни о чём не говорит. Продаются модели смартфонов с новым разъёмом, но со старым портом. Перечисленные в этой статье достоинства к таким смартфонам не относятся.
Назначение контактов
Контакты разъёмов на схемах показаны с внешней (рабочей) стороны, если обратное не оговаривается особо.
• Собственно, USB 3.1. Линии высокоскоростной передачи данных: TX+, TX-, RX+, RX- (контакты 2, 3, 10, 11). Скорость до 10 Гб/с. В кабеле эти пары перекроссированы, и что для одного устройства является RX, другому представляется как TX. И наоборот. По особому распоряжению эти пары могут переквалифицироваться под другие задачи, например — под передачу видео.
• Старый добрый USB 2.0. Линии низкоскоростной передачи данных: D+/D- (контакты 6, 7). Этот раритет включили в порт ради совместимости со старыми тихоходными устройствами до 480 Мб/с.
• Плюс питания — Vbus (контакты 4, 9). Стандартное напряжение 5 вольт. Ток выставляется в зависимости от потребностей периферии: 0,5А; 0,9А; 1,5А; 3А. Вообще, спецификация порта подразумевает передаваемую мощность до 100Вт, и «в случае войны» порт способен питать монитор или заряжать ноутбук напряжением 20 вольт!
• GND — «Земля»-матушка (контакты 1, 12). Минус всего и вся.
• Согласующий канал (или конфигурирующий) — СС (контакт 5). Это главная фишка USB type-C! Благодаря этому каналу система может определить:
— Факт подключения/отключения периферийного устройства;
— Ориентацию подключенного штекера. Как это ни странно, но разъём не абсолютно симметричен, и в некоторых случаях устройству хочется знать его ориентацию;
— Ток и напряжение, которое следует предоставить периферии для питания или заряда;
— Необходимость работы в альтернативном режиме, например, для передачи аудио-видео потока.
— Кроме функций мониторинга этот канал в случае необходимости подаёт питание на активный кабель.
• Дополнительный канал — SBU (контакт 8). Дополнительный канал обычно не используется и предусмотрен лишь для некоторых экзотических случаев. Например, при передаче по кабелю видео, по SBU идёт аудиоканал.
Распиновка USB 3.1 Type-C
«Полосатым цветом» здесь изображены контакты неизолированного провода.
Странным решением было отмаркировать провода D+ и D- не как в USB 2.0, а наоборот: D+ белый, D- зелёный.
Серой обводкой помечены провода, чей цвет по словам Википедии не регламентирован стандартом. Автор вообще не нашёл каких-либо указаний на цвета проводов в официальной документации.
Распайка коннекторов Type-C ▼ 
Схема типового кабеля USB-C «вилка-вилка»▼ 
Технология питания/заряда USB PD Rev.2 ( USB Power Delivery)
У кабеля USB-C нет таких понятий как «коннектор-A» или «коннектор-B» — коннекторы теперь во всех случаях одинаковы.
Роли устройства обозначены новыми терминами:
DFP — активное, питающее устройство (как бы порт USB-A)
UFP — пассивное, приёмное устройство (как бы порт USB-B)
DRP — «двуличное», динамически изменяющее свой статус устройство.
Кроме того, заряжающее устройство называется Power Provider, заряжаемое — Power Consumer.
Распределение ролей осуществляется установкой на контакте CC определённого потенциала с помощью того или иного резистора:
▶Активное устройство (DFP) определяется по резистору между контактами CC и Vbus.
Номинал резистора сообщает потребителю, на какой ток он может рассчитывать:
56±20% кОм — 500 или 900 мА
22±5% кОм — 1,5 А
10±5% кОм — 3 А
▲ Переходники с USB 2.0 (3.0) на USB-C, служащие для подключения новых смартфонов к старым ПК или ЗУ распаяны по схеме DFP, то есть, показывают себя смартфону как активное устройство
▶Пассивное устройство (UFP) определяется по резистору между контактами CC и GND.
Номинал резистора: 5,1 кОм
▲ Переходники с USB-C на USB-OTG распаяны именно по схеме UFP, то есть, имитируют потребляющее устройство.
⚠ Технологию USB PD Rev2 в которой по контакту CC согласуются ток и напряжение заряда не следует путать с технологией Quick Charge (QC), где по контактам D− и D+ согласуется только напряжение заряда. USB PD Rev2 поддерживается только в USB 3.1.
QC поддерживается без привязки к версии порта.
Переходник USB-micro—USB-C
Переходник micro-USB 2.0 на USB type-C служит для подключения гаджета с гнездом Type-C к стандартному дата-кабелю USB 2.0 для заряда и синхронизации с ПК. В переходнике установлен резистор 56 кОм между контактами CC и Vbus.
Этот резистор как бы говорит смартфону: «К тебе подключили активное устройство − заряжайся. Больше 0,9 ампер не дам».
То есть, даже от мощного зарядного устройства (скажем, на 3 ампера) через такой переходник мы не возьмём больше 0,9 ампер. Чтобы смартфон не стеснялся и взял 3 ампера, нужно заменить резистор на 10 кОм ▼
Универсальный переходник USB-micro—USB-C с поддержкой OTG
Наш читатель Сергей выслал схему универсального переходника micro-USB-BF to USB type-C (Тип 51125 Z22) − через него можно подключить как Data-кабель так и OTG-кабель USB 2.0. В зависимости от кабеля смартфон либо заряжается, либо работает с периферией.
В идеале вместо 55 кОм стоило бы использовать 51 (как в аналогичном переходнике от Huawei), чтобы в цепи Vcc-CC получались каноничные 56 кОм. Но спецификация не требует такой точности. Номинал сопротивления Vcc-CC допускается в диапазоне 45…67 кОм.
Вариант универсального переходника
Наш читатель Кирилл поделился схемой занятного переходника, подобного предыдущему▲. Ключевое отличие — в гнезде micro-USB не задействован контакт ID (№5), и оба резистора (и DFP, и UFP) подключены постоянно.
Устройство, к которому подключен этот переходник через Type-C, определяет свою роль по наличию или отсутствию напряжения на контакте Vbus. Если сперва подключить к переходнику зарядное устройство через гнездо micro-USB, а потом подключить переходник к смартфону, то порт смартфона обнаружит напряжение заряда и переведёт смартфон в режим потребления. Если же просто подключить переходник, то смартфон входит в режим OTG и подаёт напряжение сам.
Переходник испытывался на смартфоне Samsung Galaxy S8.
Переходник USB-C—USB-AF
Чтобы подключить USB-периферию к устройству с портом USB-C, в переходнике необходим резистор 5,1 кОм между контактами CC и GND.
Этот резистор сообщает смартфону: «К тебе подключено пассивное устройство. Подай питание».
Рассмотрим схему переходника OTG type-C на примере Type-C USB 3.1 To USB 3.0 OTG Adapter. Это переходник для подключения периферии USB 3.0 (2.0) к ПК или к смартфону Type-C.
Цвета проводов Data, TX и RX в этой модели несколько отличаются от каноничных, прошу обратить на это внимание! ▼
Ещё одна важная деталь — во всех переходниках типа USBtype-C—type-C или USBtype-C—USB3.0 (не обязательно OTG!) между контактами Vbus и Gnd необходим конденсатор для защиты контактов разъёма от искр при подключении. Например, для переходников на USB 3.0 требуется номинал конденсатора — 10нФ±20%×30В. Переходники на USB 3.1 требуют конденсатор большей ёмкости, а переходники на USB 2.0 не требуют конденсатора вовсе. Подробнее читайте в англоязычной статье «VBUS Bypass Capacitor».
Распайка платы переходника Type-C to USB 3.0 OTG с разных сторон ▼
Аналоговый звук через Type-C
Стандартом предусмотрена возможность передачи аналогового звука через цифровой порт. Эта возможность реализована в смартфонах HTC серии U, HTC 10 Evo, Xiaomi Mi, LeTV. Автор будет признателен, если читатель пополнит этот список.
Режим называется «Audio Adapter Accessory Mode». За подробностями обращайтесь к статье «Аналоговый звук через USB-C».
Для работы в этом режиме служат аналоговые гарнитуры с вилкой Type-C. Для подключения классической гарнитуры со штекером «джек» предусмотрены переходники.
Аналоговый звук передаётся по каналам Data−, Data+, SBU1 и SBU2. Смартфон переходит в этот режим, если в вилке гарнитуры или переходника между контактами A1—A5 и B1—B5 установлено сопротивление менее 0,8…1,2 кОм. Вместо резистора доводилось видеть просто перемычку.
Видео через USB-C
Для передачи видео через USB 3.1 разработан режим «DisplayPort Alternate Mode».
См. перечень устройств, поддерживающих этот режим.
В режиме «Display Port» назначение контактов порта меняется — две пары TX2/RX2 превращаются в видеоканал, а звуком занимается SBU1/2 ▼
USB-C: вывод питающего напряжения и распайка разъёма
Как снять питающее напряжение, например 5 В, с разъёма USB-C (USB Type C)? Все новейшие ноутбуки, смартфоны, планшеты, внешние аккумуляторы и дорожные зарядные устройства, как правило, устанавливаются уже с портами USB-C. Даже порт USB-C в дешевом зарядном устройстве (Повер Банк) способен поддерживать напряжение постоянного тока до 12 В. Спецификации USB предоставляют информацию о реализации и более высоких уровней подачи питания, доступных через разъемы USB Type C. С обычным USB всё понятно, 4 контакта, где 2 крайних питание. А в новом уже не так всё просто, поэтому будем разбираться.
USB-C и подача питания
Разъем USB Type C обеспечивает ряд новых функций по сравнению с предыдущими поколениями. Усовершенствования включают меньший размер корпуса, большую полосу пропускания сигнала, больше проводков, более высокие номинальные значения напряжения и более высокие токи. Штекера и розетки можно подключать как прямо, так и вверх ногами, что позволяет быстрее и проще вставлять их в гнёзда (давно бы так).
Типичный разъем USB Type C имеет 24 контакта и 4 контакта питания и массы, которые в совокупности пропускают ток до 5 А. Разъем также рассчитан на предельное напряжение до 20 В между контактами питания и заземления, что позволяет передавать мощность 100 Вт.
Обратите внимание, что разъем USB-C разработан для поддержки стандарта USB PD. А значит хост-контроллер и кабель устройства также должны быть настроены для поддержки стандарта. Но не будем отвлекаться и разберемся как снять питание из порта USB-C. А это не просто, вывести 5 В двумя проводками не получится.
Чтобы использовать все функции, штекера и разъемы имеют дополнительные контакты для настройки, позволяющие устройствам согласовывать свое состояние. Поддержка каналов конфигурации может показаться сложной задачей, но ее можно решить просто для базовых вещей.
Также важно отметить, что USB Power Delivery позволяет динамически изменять конфигурацию питания USB-соединения. Значение по умолчанию 5 В на VBUS можно перенастроить на любой уровень до 20 В. Максимальный ток подачи питания может быть увеличен до 5 А с помощью совместимого кабеля USB PD Type C с электронной маркировкой мощностью 100 Вт. Поэтому чтобы взять 5 В постоянного тока из порта USB-C, можно или припаять пару понижающих резисторов 5,1 кОм к контактам CC обычной коммутационной платы USB-C, (штекер или гнездо), либо выбрать специальную коммутационную плату USB-C с предварительно припаянными понижающими резисторами 5,1 кОм.
Вот приводится простая схема для тех, кто хочет спроектировать и собрать свою самодельную коммутационную плату USB-C для вывода питания.
Коммутационная плата действительно полезна, поскольку она обеспечивает доступ к плотно разнесенным контактам разъема для питания (VBUS и GND), дифференциальных данных USB 2.0 (D + и D-), канала конфигурации (CC) и использования боковой полосы (SBU). Каждый из этих выводов разбит на 1 × 8 рядов выводов с интервалом 0,1″ на плате, а также дублированные выводы VBUS и GND для сильноточных устройств. Но эта плата не поддерживает дифференциальные пары USB 3.1 SuperSpeed разъема Type-C (сигналы TX и RX), поэтому тут поддержка только низкоскоростной, полной и высокоскоростной связи USB 2.0!
Для эксперимента выбран блок питания USB-C и DVM и расширен источник постоянного тока от блока питания до коммутационной платы, используя кабель USB-C (питание и данные). Далее фото быстрой тестовой конструкции, которая обеспечивает выход 5 В.
Встречается немало китайских коммутационных плат с одним подтягивающим резистором 56 кОм, как показано на рисунке. Они не подходят для этого дела (на самом деле они предназначены для переходников с вилки USB типа C на розетку USB типа A).
Несмотря на то что большинство внешних аккумуляторов USB-C и мобильных зарядных устройств могут работать с напряжением до 12 В, продемонстрированный тут метод не позволит брать более 5 В. Имейте в виду этот момент.
Самодельный 8-канальный PWM MOSFET LED Chaser на микроконтроллере 16F628A.
Схема оригинального регулятора яркости светодиодов, на базе полевого транзистора и оптрона.
Распайка гарнитуры под USB Type-C
Подключение аналоговой гарнитуры к цифровому порту.
Иногда это возможно.
В современных смартфонах всё реже и реже встречается гнездо TRRS для подключения аналоговой гарнитуры со старым добрым «джеком» 3,5 мм. Зато есть разъём Type-C.
Type-C разработан для порта USB 3.1, а так как это цифровой порт, подразумевается использование цифровой гарнитуры. В такую гарнитуру встроен ЦАП — цифро-аналоговый преобразователь.
Texas Instruments придумали передавать через разъём Type-C аналоговый звуковой сигнал. При такой уловке смартфоны работают с относительно недорогими аналоговыми гарнитурами распаянными по Type-C. А через простой переходник к девайсу можно подключить даже обычную гарнитуру с «джеком» (TRRS).
⚠ Этот режим может не поддерживаться вашим устройством.
★ Передача аналогового аудио через Type-C реализована в смартфонах HTC серии U, HTC 10 Evo, XIAOMI Mi, LeTV. Список не полон.
★ Чтобы подключить к смартфону обычную гарнитуру и зарядное устройство одновременно, нужен разветвитель типа «Type-C splitter to 3.5mm and Charger».
Режим передачи аналогового звука через type-C называется «Audio Adapter Accessory Mode».
Смартфон переходит в этот режим, если в вилке ▼ гарнитуры или переходника контакт 05 (CC) соединён с «Землёй» (контакты 01 и 12 GND). В большинстве случаев контакты замкнуты перемычкой. 
Контакты для передачи аналогового аудио:
Левый канал → Data− (A07 и B07)
Правый канал → Data+ (A06 и B06)
Общий → SBU1 (A08)
Микрофон → SBU2 (B08)
Общие схемы. Цвета проводов даны условно.
Распайка вилки USB-C аналоговой гарнитуры ▼ 
Схема для подключения наушников ещё проще ▼ 
Для подключения обычной гарнитуры со штекером TRRS к порту USB Type-C служит переходник «Type-C to TRRS».
Общая схема переходника ▼
Назначение контактов G (общий) и M (микрофон) не задано жёстко. Порт USB-C способен самостоятельно определить и тип подключенной гарнитуры (CTIA или OMTP) и ориентацию вилки переходника.
Существование в природе обратного переходника пока не доказано. Но схему адаптера для подключения аналоговой гарнитуры USB-C к обычному смартфону с гнездом TRRS представить несложно ▼
Неустранимый недостаток этой ▲ схемы — необходимость точной ориентации разъёма USB-C. При одном положении разъёма мы получаем гарнитуру CTIA, при другом — OMTP. Зато с таким переходником можно пристроится к любому смартфону, вне зависимости от распайки его гнезда.
Особенности детектирования аналоговых гарнитур в Type-C
• В переходниках для Xiaomi Mi и LeTV между CC и GND просто установлена перемычка.
Схема переходника TRRS→Type-С ▼
• В гарнитурах HTC ▼ контакты CC и GND соединяются через резистор 1 кОм. 
• В переходнике с TRRS на Type-C ▼ для Xiaomi Mi MIX2 соединение CC с Gnd появляется лишь при подключении к гнезду гарнитуры с «джеком». За это отвечают отдельные контакты Detect в гнезде TRRS.
Все о разъеме USB Type-C: один для всех
Содержание
Содержание
Стандарт USB давно стал народным. Просто нет пользователя, не знакомого с ним. От этого еще более смелым и сложным выглядит сделанный разработчиками шаг к переходу на совершенно новый разъем. Оправдал ли он себя?
Маленькая революция в мире USB
USB Type-C или USB-C, кстати, оба варианта названия верны, — универсальный разъем стандарта USB, курируемого международной организацией USB-IF. Первый релиз был выпущен в 2014 году, а последняя и действующая спецификация 2.0 датирована августом 2019 года. USB-C призван заменить все существующие стандартные разъемы USB.
В спецификации приведены конструктивные преимущества:
Без паники — по старой доброй традиции USB сохраняется обратная совместимость со старыми версиями стандарта. C помощью переходника вы подключитесь к устройству с традиционными Type A или Micro B. Разумеется, скорость передачи данных и уровень мощности будут ограничены по минимальной версии стандарта у взаимодействующих устройств. Тот же Micro USB, свойственный для USB 2.0, порежет полосу до 480 Мбит/с. Подробнее об этом в разделе про кабели.
Самое интересное начинается как раз с пропускной способности. Начиная с версии USB 3.2 Gen2x2, он же SuperSpeed 20 Гбит/с (подробнее про правильные наименования здесь и здесь), используется только USB Type-C.
В будущем стандарте USB4, который уже совсем близко, будет поддержка только этого разъема. Если нужна скорость от 20 Гбит/с и выше — только посредством USB-C.
Разумеется, помимо инновационного конструктива, разработчики произвели серьезный апдейт основных ТТХ. В первую очередь, это расширение полосы и увеличение мощности. Дополнительно появилась возможность работы со сторонними интерфейсами. Зафиксируем все, что «проходит» через разъем USB-C:
Подробнее о доступных альтернативных режимах и модных способах подключения монитора читайте здесь.
Вскрытие покажет. Распиновка USB Type-C
Рассмотрим внимательнее разъем. Внешне он сильно отличается от своих предшественников, впервые получив округлую симметричную форму.
Пусть вас не смущают отсутствие видимых зацепов на штекере и многочисленные жалобы на это. В разъеме реализован механизм фиксации в виде защелок на штекере и углублений под них на гнезде. Входить и выходить такой шнурок сможет долго — заявленная наработка на отказ — 10 000 циклов. Если в среднем ежедневно делать по пять подключений, то должно хватить на 5 лет работы.
Начинка разъема отличается в зависимости от исполнения. Гнездо бывает двух типов: полнофункциональное (Full-Featured Type-C Receptacle) и поддерживающее только USB 2.0 (USB 2.0 Type-C Receptacle).
Заглянем внутрь полнофункциональной «мамы» — там расположена двухсторонняя площадка с 24 контактами, которые делятся на несколько контактных групп:
В гнезде, поддерживающем только USB 2.0, на усмотрение производителя разрешается не разводить контакты высокоскоростных каналов.
Кстати, в подавляющем большинстве смартфонов порт USB-C только с 2.0. Например, на борту Honor 20 как раз такой «урезанный» разъем, а у старшего брата Huawei P30 уже полнофункциональный.
Штекер существует уже в трех разновидностях (это мы еще до кабелей не дошли):
Полнофункциональный штекер содержит минимум 22 контакта:
Часто пины B6 и B7 отсутствуют, поскольку для USB 2.0 достаточно одной контактной пары, а в гнезде они имеются на обеих сторонах. Один из управляющих пинов меняет свое назначение и называется Vconn. Он используется для питания специального чипа электронной маркировки.
В штекере USB 2.0 Type-C отсутствуют пины высокоскоростных каналов и нестандартных сигналов (SBU1 и SBU2). Таким образом, остается минимум в 12 контактов.
Штекер типа «Power Only» встречается в природе нечасто и содержит девять обязательных пинов (A1, A4, A5, A9, A12, B1, B4, B9, B12). Наличие остальных — опционально.
Как штекер с гнездом разговаривали. Конфигурация соединения
При осуществлении контакта запускается процесс конфигурации. Он происходит на управляющих пинах (CC1 И СС2) и состоит из нескольких этапов, включающих в себя:
Протокол взаимодействия — USB PD. Именно он отвечает за альтернативные режимы и корректный выбор схемы питания устройств, о которых более подробно сказано в следующем разделе.
Неопознанные коаксиальные объекты
Оказывается, запутаться в кабелях можно, даже если он всего один и, к тому же, универсальный. Большинство критики USB-C связано именно с проводами и идентификацией их при покупке. Несколько важных критериев для упрощения этой задачи.
Согласно спецификации существует четыре типа кабелей:
Первое, на что стоит обратить внимание при выборе это поддерживаемый стандарт. Если кабель планируется активно использовать для передачи данных, а тем более для подключения монитора, то убедитесь, что он полнофункциональный. Это нетривиальная задача, поскольку далеко не все производители указывают данную характеристику в документации (при наличии таковой).
Вот пример отличного кабеля, который поддерживает только USB 2.0:
В данном случае производитель известный и дорожит своим именем, поэтому на сайте хоть и не сразу, но можно найти, что максимальная скорость — 480 Мбит/с. Подобных кабелей на рынке много.
А вот пример полнофункционального кабеля:
Если информация по кабелю отсутствует, но есть возможность его визуально оценить, то присмотритесь к штекеру. В полнофункциональном штекере должно быть минимум 22 или 24 контакта. В разъеме USB 2.0 такого не будет, он улыбнется вам немного беззубо:
Второй слон, на котором держится мироздание USB-C, это уровень поддерживаемой мощности. Причем изменяться может и ток, и напряжение: кабель USB Type-C должен заряжать не только смартфоны и планшеты, но и ноутбуки и даже мониторы. Рабочее напряжение типичного зарядника ноутбука лежит в диапазоне 17–20В, а монитору порой и все 100Вт подавай! Вот и приходится USB-C наряду с поддержкой тока до 5А расширять границы поддерживаемого напряжения до 20В.
А как же не сжечь любимый планшет, спросите вы? Разруливает это все тот же протокол USB PD посредством переключения профилей питания. После установления соединения устройства пытаются договориться, кто сколько может и кому сколько надо. Для безопасности «разговор» начнется с напряжения 5В.
Есть четыре уровня: 7.5Вт, 15Вт, 27Вт и 45Вт. Для каждого из них своя конфигурация напряжения и тока. Например, для 15Вт доступны варианты с 5В и 9В, а для мощности свыше 45Вт добавляются 15В и 20В.
Кабели ранжируются по силе тока, на которую они рассчитаны. Есть три варианта: 1.5А, 3А и 5А. Всегда обращайте внимание на этот параметр! Не допускается подключение монитора кабелем менее 5А.
Третья значимая характеристика кабеля — его длина. Ниже таблица по рекомендованной длине пассивных кабелей. Активные кабели содержат дополнительные трансмиттеры для обеспечения передачи сигнала.
Не сопротивляйтесь — постарайтесь получить удовольствие
Действительно, разобраться со всеми нюансами USB-C не просто. Но это будущее стандарта USB, которое уже наступило. Нужно использовать его лучшие фичи. Проверяйте характеристики и совместимость подключаемых устройств и кабелей, к последним особое внимание. И тогда сила точно пребудет с вами.