自 1996 年第一個 USB 標準面世以來，USB 連接器及其相關標準多年來在物理連接器類型、數據速率和電力傳輸能力方面經歷了眾多變化。當 USB Type-C? 在 2014 年登場亮相時，它代表了最新的物理標準，由于雙向可反插的封裝、更快的數據傳輸速度和更高的功率規格，為用戶提供了更多的功能和靈活性。USB 連接器最終與以下三個不同但相關的標準相關聯：連接器外形、數據傳輸協議和電力傳輸。然而，在審視這些標準之間的關系時，往往會產生困惑。在討論純供電型 USB Type-C 連接器的新趨勢之前，有必要澄清一下各種 USB 標準的聯系。
了解 USB 標準
從高層面來說，最新的 USB Type-C 標準只定義了用戶在當今許多手機和電子設備中看到的物理連接器。數據傳輸協議如 USB 3.2，甚至最新的 USB 4，只適用于電信號。雖然經常一起使用，但工程師可以使用 USB 3.2 數據傳輸規格及其自己專用但不符合物理 USB 連接器標準的連接器，來創建一個系統。
USB 供電 (PD) 規格也是如此。由于設計，USB Type-C 連接器支持最高 5 A 的額定電流和 20 VDC 的額定電壓，可實現 USB PD 3.0 中定義的高達 100 W 的電力傳輸能力。盡管 USB Type-C 連接器可以支持 USB 供電，但功率輸送規范實際受制于充電電路，同時受到實際連接器的電壓和電流容量限制。不過，USB Type-C 連接器所支持的這種更高的供電能力，使它們進入嶄新的供電應用世界。
1.jpg
圖 1：USB 功率水平的發展（圖片來源：CUI Devices）
USB Type-C 連接器在電源設計中的優勢
標準 24 觸頭 USB Type-C 連接器內置 16 個數據傳輸觸頭、4 個電源觸頭和 4 個接地觸頭，支持高達 100 W 的電力傳輸。這使得 USB Type-C 連接器成為極具吸引力的電源應用解決方案，即使在不需要數據傳輸的情況下，也能夠取代標準的直流電源連接器。
標準化是利用 USB 進行電力傳輸的主要優勢之一。USB 連接器在許多不同的行業中廣泛采用，Type-C 也繼續確立其作為手機和移動設備通用連接器的地位。正因為如此，歐盟已經討論了采用 USB Type-C 連接器作為標準用于其轄區內未來購買和銷售的所有設備的可能性。對于最終用戶來說，只需一根現成的電纜就可連接各種產品，其便利性不言而喻。OEM 也受益于穩定的供應鏈，因為 USB 連接器很容易找到，而且其標準化確保了一定程度的互操作性。因為這種標準化，設計集成挑戰也得以減少。此外，USB Type-C 連接器的封裝尺寸通常比許多套管連接器更小，而且可靠性高、壽命長，額定配接次數高達 10,000 次。
純供電型 USB Type-C 連接器
鑒于前文所列優點，CUI Devices 開發了一款純供電型 USB Type-C 插座，適用于預期用途僅為充電或電力傳輸的應用。CUI Devices 的 60 W 純供電型 USB Type C 插座取消了 16 個數據傳輸觸頭和 2 個接地觸頭，只保留 4 個電源觸頭和 2 個接地觸頭。100 W 型號則保持所有四個電源和接地觸頭，共有八個觸頭。
2.jpg
圖 2：24 觸頭 Type-C 與 6 或 8 觸頭純供電型 Type-C 比較（圖片來源：CUI Devices）
與標準 24 觸頭 Type-C 相比，該連接器取消 16 個觸頭后，僅有 6 或 8 個觸頭，這種簡化設計使成本大幅降低。這不僅降低了零件成本，而且由于失效的觸頭和相關焊點減少，降低了復雜性和故障率。雖然這些純供電型 USB Type-C 連接器不傳輸數據，但仍然兼容所有標準數據 + 電源 USB Type-C 電纜。這增加了其便利性，在連接器和電纜之間連接時，無需額外的硬件，也沒有額外的要求。
請注意，由于數據傳輸引腳已取消，USB 3.0 電源協商過程不會發生，這意味著充電設備將恢復到 5 V 和 1 A 的 USB 標準電力傳輸速率。在所有其他情況下，該連接器將像任何其他電源插孔一樣運作，充電由適配器/充電電路管理。
其他電源方案
雖然 USB Type-C 連接器適合各種應用和設計，但專用電力傳輸產品如直流電源連接器，仍有其用處。最重要的是，USB Type-C 連接器的電力傳輸限制為 100 W，因此對于要求 100 W 以上的設計而言，根本無法選擇使用。雖然標準化的封裝在許多情況下都有好處，但在某些情況下，另一種尺寸或封裝類型可能是更合適的選擇。換句話說，當需要定制化程度更高的連接器時，USB Type-C 可能會受限于其標準化的尺寸和局限性。有關其他電源連接器在哪些情況下仍然是最佳解決方案的更多信息，請閱讀 CUI Devices 關于選擇直流電源連接器的博客文章。
USB Type-C 展望
USB Type-C 連接器及其廣泛應用為工程師們提供了一個審視電源管理和輸送的新途徑。Type-C 雖然不是一個萬能的解決方案，但高達 100 W 的供電能力和全球標準化為其在各種產品和應用中提供了強大的立足點。憑借其低成本和簡化的設計集成，CUI Devices 的純供電型 USB Type-C 插座在電力傳輸是唯一功能時為工程師提供了極具吸引力的選擇。
CUI Devices 目前提供水平或垂直型 60 W 純供電型 USB Type-C 插座，最大額定電流為 3 A，最大額定電壓為 20 VDC 。100 W 版本亦已問世，新版本擁有 USB Type C 連接器支持的全 5 A 額定電流和 20 VDC 額定電壓。
來源：Digi-Key
作者：Jeff Smoot 是 CUI Devices 應用工程和運動控制部門副總裁
