USB Type - C 接口已经在电子设备领域掀起了一股热潮。如今,除了部分老一辈人仍在使用的配备 Micro USB 接口的老手机外,Android 手机、笔记本电脑充电口,甚至智能电烙铁等众多设备都纷纷采用了 USB Type - C 接口。它不仅是业界通用的连接器,更具备通过一个接口同时传输数据和电力,甚至支持视频输出的强大功能。接下来,我们将深入剖析 USB Type - C 的基础知识,探寻它成为现代电子设备 “接口” 的奥秘。
Type - C 接口的亮点在于其多功能性。它支持通过单个接口实现数据和电力的传输,而借助 USB PD 协议,其能力更是得到了进一步提升。
- 高功率充电:可支持 240W 功率(48V/5A),这意味着它不仅可以为高性能笔记本电脑充电,甚至能够满足电动工具的充电需求,大大拓展了其应用场景。
- 高速数据传输:可达 80Gbps 的数据传输速度(USB4),相较于 USB3.0 提升了十几倍,能够实现快速的数据交换,极大地提高了工作和使用效率。
- 支持视频和功能:支持 DisplayPort(视频输出)和 Thunderbolt(高速数据传输)等功能,用户只需一根 Type - C 线,就能轻松搞定充电、数据传输以及外接显示器等操作,告别了携带一堆不同线缆的麻烦。
从 USB 标准的发展历程来看,其数据传输速度一直在不断升级。早期的 USB 标准速度较慢,而随着技术的进步,如今的 USB Type - C 接口实现了从 “蜗牛” 到 “闪电” 般的飞跃。同时,其供电能力也在逐步提升,不带 PD 的 USB Type - C 只能提供 5V/3A(15W)的功率,仅能勉强满足手机快充需求;而带 PD 的 USB Type - C 则可以支持 240W 的高功率输出,能够轻松为游戏本甚至电动工具供电。在设计产品时,如果需要进行视频信号的传输,就可以使用全功能 Type - C 接口,它的 24 个引脚能够实现 12 Pin 引脚的全部功能,并且还具备 USB3.0/3.1 高速传输功能。
当 USB Type - C 设备进行连接时,会扮演不同的 “角色”。在数据传输方面,DFP(下行端口,Downstream Facing Port)通常作为主机,如电脑,负责发送数据并供电;UFP(上行端口,Upstream Facing Port)一般是设备,如显示器、U 盘等,负责接收数据并取电;DRD(双角色数据端口)则既能充当主机,也能作为设备,例如手机、笔记本等。在电源方面,供电方(Source)提供电力,如充电器;受电方(Sink)消耗电力,如手机;DRP(双角色电源)则既能供电,也能受电,像笔记本电脑既可以充电,也能给手机充电。
USB Type - C 接口拥有 24 个引脚,其上下对称的设计使得它支持正反插。从引脚功能来看,插口内的 Pin 功能相对于中心对称,公头插入母头时,无论正反插,引脚功能都能完美契合。而且电源 VBUS/GND 拥有 4 个 Pin,支持 5A 电流,在保证高速数据传输的同时,也提高了电流承载能力。


辅助信号 SUB1 和 SUB2 仅在特定的传输模式下使用,在日常使用中可以忽略。与母头相比,公头只有一对 D + /D -(母头有两对),且有一个 CC1 + VCONN(母头有 CC1,CC2)。实际上,尽管母头有两对 D + /D -,但在传输数据时,仅有一对会处于工作状态。对于 CC 引脚,当设备连接时,正接时母 CC1 对公 CC1,母 CC2 对公 VCONN;反接时母 CC2 对公 CC1,母 CC1 对公 VCONN。CC1、CC2 主要用于设备识别和 PD 快充。早期的高通 CPU 的 QC 快充通过提高输电电压来提升输送功率,但在 QC 协议中,通信使用的是 USB 的 DP、DM,这会对 USB 通信造成影响。而 USB - PD 依靠 CC1、CC2 引脚对电源设备进行识别,避免了 QC 标准与 DP、DM 的冲突,使得在传输电力的同时,数据传输不会受到影响。

USB - C 规范中引入的配置通道 (CC) 逻辑块提供了电缆检测、电缆方向和载流能力的判断。当连接两端均为 Type - C 接头的电缆时,会进行检测过程。DFP 的两个 CC 引脚通过电阻 Rp 上拉,UFP 的两个 CC 引脚则通过电阻 Rd 下拉。当 DFP 处理器检测到其中一个 CC 线路被下拉后,就知道已建立连接。电缆方向取决于下拉的 CC 线路,如果 CC1 下拉,则电缆不翻转;如果 CC2 下拉,电缆会翻转。对于无源电缆,另一条 CC 线路保持开路状态;对于有源电缆,另一条 CC 线路将通过 Ra 下拉。Rp 的值决定了载流能力,USB - C 原生支持 1.5A 或 3A,DFP 可以通过具有特定值的上拉电阻广播其载流能力,UFP 则通过检测分压器中心抽头处的电压,来检测 DFP 的广播电流。