Види USB роз’ємів

Їх багато, і вони різні. Сьогодні поговоримо, які бувають види USB роз’ємів і чим вони відрізняються один від одного.

Основні характеристики USB

USB (Universal Serial Bus) розшифровується як універсальна послідовна шина передачі даних між пристроями. Наприклад, між комп’ютером і його периферією – клавіатурою, мишкою, флешкою, принтером, сканером, веб-камерою і т. д.

Через USB підключення девайси отримують енергію для роботи і зарядки, тому гніздами такого типу оснащують power-банки та зарядні пристрої. За живлення відповідає пара або дві пари контактів, які на схемах умовно позначають VCC або +5 V і GND (земля). Якщо уважно поглянути на роз’єм, можна побачити, що ці контакти довші за інші. Так зроблено для того, щоб з’єднання / роз’єднання силових і інформаційних ліній відбувалося з різницею в ​​часі, інакше дані можуть передаватися з помилками.

За дані відповідають 2 і більше контактів в залежності від версії USB. Половина з них передає сигнал від основного пристрою (хоста) до периферії, а друга половина – назад.

Інтерфейс USB підтримує технологію Plug and Play ( «підключаю і використовую»). При з’єднанні з хостом, наприклад, комп’ютером, периферійний пристрій повідомляє йому, що воно собою являє, а хост підбирає відповідний драйвер. «Спілкування» відбувається по лініях даних.

Девайси, випущені в останнє десятиліття, оснащені USB-інтерфейсами версій 2.0, 3.0, 3.1, 3.2. Рідко, але ще зустрічаються старі пристрої з USB 1.1. Інтерфейси різних поколінь передають інформацію з різною швидкістю.

Теоретично досяжні швидкості передачі даних по шині USB актуальних версій представлені в таблиці:

USB1.1	12 Мбіт / с
USB2.0	480 Мбіт / с
USB3.0	5 Гбіт / с
USB3.1	10 Гбіт / с
USB3.2	20 Гбіт / с

Щоб не плутати читача, тут наведені тільки максимальні швидкості, відповідно до специфікації USB різних версій без урахування режимів їх роботи. Значить, реальна швидкість обміну даними між пристроями, з’єднаних цією шиною, може бути в рази нижче. USB-роз’єми різних поколінь сумісні один з одним, але швидкість передачі даних між ними завжди обмежується потенціалом повільнішою боку.

USB останнього – третього покоління витримує більшу силу струму, ніж попередники, що впливає на швидкість зарядки і підтримку роботи підключених пристроїв, особливо багато споживають енергії, на зразок зовнішніх жорстких дисків.

Максимальний вихідний струм USB-порту зарядного або хостового пристрою становить:

• Для версій 1.1-0 – 0,5 А.
• Для версії 3.0 – 0,9-1,5 А.
• Для версій 3.1-3.2 – 1,5-3 А з можливістю підвищення до 5A.

Стандартна напруга вихідного USB-порту – 5 V. Окремі специфікації версій 3.1-3.2, орієнтовані на підключення енергоємних девайсів, витримують до 20 V.

Зовні USB-роз’єми різних поколінь відрізняються кольорами. Третє – наймолодше, має блакитний або синій відтінок, це його типова ознака. Перше і друге можуть бути пофарбовані в чорний, білий, сірий і інші кольори, їх розфарбування ніяк не пов’язана з характеристиками.

Види USB-роз’ємів

За призначенням

За призначенням будь-який USB-порт можна віднести до одного з трьох типів:

• Стандартному або звичайного, який забезпечує живлення і інформаційний обмін між девайсами. Такими портами обладнані комп’ютери, ноутбуки, смартфони, телевізори і т. Д.
• Зарядного. Вони зустрічаються на зарядний пристрій, power-банках і деяких системних блоках, призначені тільки для живлення периферії.
• Виділений зарядний. Ці гнізда служать для зарядки USB-гаджетів від побутової електромережі. Їх вбудовують в електричні розетки. Приклад таке рішення показаний на фото нижче.

Перший тип може бути будь-якої версії, другий і третій частіше відноситься до версій 2.0 або 3.0. Останні різняться між собою кольорами.

По конфігурації

Конфігурація роз’ємів теж «зав’язана» на покоління інтерфейсу. USB-штекери і гнізда версій 1.1 та 2.0 бувають наступних типорозмірів і форм:

• Типу А (стандартні). Такі порти встановлюють на хостові і зарядні пристрої. Вони бувають трьох розмірів: звичайного (найпоширеніший – 12 × 4 мм, 4 контакти), середнього (miniUSB 7 × 3 мм, 5 контактів) і маленького (microUSB 7 × 2 мм, 5 контактів).

• Типу B (вузькі). Гніздами цього виду оснащують периферійне устаткування. Вони також можуть бути звичайними (7 × 8 мм, 4 контакти), міні (3 × 7 мм, 5 контактів) та мікро (2 × 7 мм, 5 контактів).

Роз’єми мікро обох типів візуально дуже схожі. Відмінність лише в тому, що А має форму прямокутника, а у B скошені верхні кути.

Рідко, але зустрічаються USB-кабелі, які обладнані комбінованими роз’ємами: mini-AB і micro-AB. Їх можна підключати до гнізд того і іншого виду.

Роз’єми USB третього покоління мають наступні типорозміри:

• A – стандартний. Він відрізняється від попередника кольором і кількістю контактів, тут їх 9. Роз’єм мікро-A має 10 контактів і розділений на 2 частини. Половина ідентична microUSB 2.0 (для сумісності), решта 5 контактів розташовані в іншій частині. Так зроблено тому, що компактний розмір не дозволив вмістити всі виводи в одному місці. Роз’ємів типу міні-A 3.0 не існує.

• В – його стандартний і міні-роз’єми ідентичні по конфігурації USB-B версії 2.0, але також мають по 9 контактів. Micro-В відзначиться від micro-А формою сумісної половини. Вона, як і microUSB-B 2.0, має зрізані кути.

Інтерфейси microUSB третього покоління поширені мало, оскільки вкрай незручні у використанні. Крім того, гнізда цього типу часто не витримують багаторазових ривків туди-сюди і відламуються від носія. Таким же недоліком страждають і їх попередники, але тут проблема виникає частіше.

Однак це не означає, що від мініатюрних роз’ємів USB-3 доведеться відмовитися. Заміна невдалому рішенню вже знайдена – новий і кардинально не схожий на прототип інтерфейс USB Type C.

Особливості USB Type C

Type-C або просто USB-C – це компактний роз’єм USB третього покоління (8,4 x 2,6 мм, 24 контакти), який призначений для тих же завдань, що і його попередники. На відміну від всіх інших інтерфейсів цього типу, він симетричний або двосторонній, тобто підтримує підключення кабелю і верхньої, і нижньої сторонами, як роз’єми Lightning на пристроях Apple.

Відсутність потреби орієнтувати кабель в потрібному положенні зменшує ризик поломки гнізда, продовжує термін його служби і спрощує життя людям з ослабленим зором і порушеною координацією рухів, які в силу цих причин не можуть користуватися пристроями з роз’ємами microUSB-B.

Специфікація Type-C відповідає USB 3.1 і забезпечує повну сумісність з попередніми версіями цього інтерфейсу, як того вимагає стандарт. Тому мобільні гаджети, оснащені такими гніздами, не завжди підтримують швидкості третього покоління: новомодний роз’єм цілком здатний уживатися з USB-контролером версії 2.0.

Інша особливість USB-C – це підтримка альтернативних режимів роботи в якості інтерфейсів HDMI і MHL (гібрид HDMI і microUSB), DisplayPort, VGA і Thunderbolt. Завдяки цій фішці смартфон з Type-C можна підключати, наприклад, до HDMI-порту телевізора або DisplayPort-входу комп’ютерного монітора. Зрозуміло, можливість з’єднання по такому каналу повинна бути реалізована в пристрої з USB-C, що поки зустрічається лише на топових смартфонах. Однак перспективи у технології є.

Трохи про USB-кабелі

Відмінності між кабелями USB не тільки в конфігурації роз’ємів, але і в кількості жил. Найпоширеніший тип кабелю – чотирьохжильний USB 2.0, призначений для передачі даних і живлення периферійного обладнання. У ньому кожна з ліній пов’язана з парою ідентичних контактів на протилежних штепсель. Дані по такому кабелю передаються по черзі – або в одну, або в іншу сторону.

Існують USB-кабелі тільки для зарядки. У них всього 2 жили – плюс і земля, а контакти інформаційних ліній просто з’єднані між собою. Вони зазвичай тонше 4-жильних. У магазинах їх, як правило, не продають, але включають в комплекти поставки різних девайсів з підтримкою живлення 5 V (наприклад, електричних зубних щіток).

Кабелі USB третього покоління зазвичай забарвлені в синій колір (хоча не завжди) і більш товсті. Адже крім стандартних чотирьох жил, в них включено стільки ж додаткових. За рахунок додаткових ліній підтримується одночасна передача даних в обидва напрямки.

Для підключення до смартфонів і планшетів периферійного обладнання (клавіатур, флешок, мишей і т. Д.) Розроблений ще один тип кабелів – OTG. У кабелі OTG-2.0 всього 4 жили і 5 контактів. На стороні хоста додатковий – п’ятий контакт (ID) з’єднується з землею – так пристрої визначають, яке з них виступає в ролі хоста. У OTG-3, відповідно, на 4 лінії даних більше.

Кабелі USB Type-C з протилежного боку частіше мають штепсель іншого виду, наприклад, USB-A, HDMI, DP і т. Д. Конфігурація другого роз’єму, кількість жил і зв’язок з певними висновками, підтримка сили струму різних рівнів визначають їх призначення і функціональність. Вибір кабелю впливає на швидкість зарядки і обміну інформацією між пристроями. Неякісний або неправильно підібраний, він може бути «пляшковим горлом» підключення. Так, якщо з’єднати телефон і комп’ютер через порти USB-3.0 – USB-C кабелем USB-2.0, зв’язок буде повільніше в рази, ніж якби використовувався з’єднувач версії 3.

Живлення через USB-роз’єм

Спочатку стандарт USB був «заточений» на живлення і зарядку малопотужних девайсів з струмом споживання до 0,5 A при напрузі 5 V. Однак з появою смартфонів і планшетів з батареями підвищеної ємності ця межа стала би нездоланним бар’єром до масового випуску їх на ринок. Адже заряджати такі пристрої малими струмами можна цілодобово, а кому це сподобається.

Так з’явилося ще кілька специфікацій, в тому числі Quick Charge (швидка зарядка) – технологія передачі енергії, яка перевищує штатні можливості USB, за допомогою USB-інтерфейсу.

Сьогодні актуальні такі версії цього стандарту:

• Quick Charge 2.0. Він передбачає поетапне підвищення вихідної напруги від 5 V до 9 V, 12 V і 20 V.
• Quick Charge 3.0. Також підтримує підвищення напруги до 20 V, але з інтервалом 0,2 V.
• Quick Charge 4.0 і 4+. Базується на ще одній технології електроживлення – Power Delivery, і забезпечує швидку зарядку акумуляторів через роз’єми USB-C.

Можливість поповнювати запаси енергії від зарядних пристроїв з підтримкою Quick Charge мають тільки ті гаджети, де вона реалізована на апаратному рівні. Технологія QC, як і USB, повністю підтримує зворотну сумісність.

Power Delivery – стандарт живлення енергоємних пристроїв з підтримкою потужності до 100 W за допомогою звичайного кабелю і роз’ємів USB версії 2.0 або 3.0-3.2. Джерелом енергії в такій системі може бути не тільки зарядник або power bank, але і девайс, який виступає в ролі хоста. А хостом може призначатися будь-який гаджет з акумулятором, наприклад, смартфон, підключений до іншого смартфону.

Передача струму у системах Power Delivery йде в обох напрямках, тому хост та периферія в процесі зарядки можуть мінятися місцями. Крім того, стандартом передбачена можливість зміни рівнів струмів і напруг по п’яти профілів:

• менше 5 V і 2 А;
• 5-12 V і 1.5 А;
• 5-12 V і 3 А;
• 12-20 V і 3 А;
• 12-20 V і 4.75-5 А.

Power Delivery вже зараз дозволяє живити через роз’єми USB такі потужні пристрої, як ноутбуки і моноблоки. Подальший розвиток технології, треба очікувати, переступить 100-ватний поріг і знайде застосування в розумних TV, побутовій техніці, освітлювальних приладах і всюди, де тільки можна. Словом, у USB велике майбутнє, і нам належить співіснувати з ним ще багато-багато років.