ЮСБ какие провода используются на питание?

Содержание

Какие провода в USB отвечают за питание

ЮСБ какие провода на питание?

Интерфейс USB начали широко применять около 20-ти лет назад, если быть точным, с весны 1997 года. Именно тогда универсальная последовательная шина была аппаратно реализована во многих системных платах персональных компьютеров.

На текущий момент данный тип подключения периферии к ПК является стандартом, вышли версии, позволившие существенно увеличить скорость обмена данных, появились новые типы коннекторов.

Попробуем разобраться в спецификации, распиновки и других особенностях USB.

В чем заключаются преимущества универсальной последовательной шины?

Внедрение данного способа подключения сделало возможным:

  • Оперативно выполнять подключение различных периферийных устройств к ПК, начиная от клавиатуры и заканчивая внешними дисковыми накопителями.
  • Полноценно использовать технологию «Plug&Play», что упростило подключение и настройку периферии.
  • Отказ от ряда устаревших интерфейсов, что положительно отразилось на функциональных возможностях вычислительных систем.
  • Шина позволяет не только передавать данные, а и осуществлять питание подключаемых устройств, с ограничением по току нагрузки 0,5 и 0,9 А для старого и нового поколения. Это сделало возможным использовать USB для зарядки телефонов, а также подключения различных гаджетов (мини вентиляторов, подсветки и т.д.).
  • Стало возможным изготовление мобильных контролеров, например, USB сетевой карты RJ-45, электронных ключей для входа и выхода из системы

Виды USB разъемов – основные отличия и особенности

Существует три спецификации (версии) данного типа подключения частично совместимых между собой:

  1. Самый первый вариант, получивший широкое распространение – v 1. Является усовершенствованной модификацией предыдущей версии (1.0), которая практически не вышла из фазы прототипа ввиду серьезных ошибок в протоколе передачи данных. Эта спецификация обладает следующими характеристиками:
  • Двухрежимная передача данных на высокой и низкой скорости (12,0 и 1,50 Мбит в секунду, соответственно).
  • Возможность подключения больше сотни различных устройств (с учетом хабов).
  • Максимальная протяженность шнура 3,0 и 5,0 м для высокой и низкой скорости обмена, соответственно.
  • Номинальное напряжение шины – 5,0 В, допустимый ток нагрузки подключаемого оборудования – 0,5 А.

Сегодня данный стандарт практически не используется в силу невысокой пропускной способности.

  1. Доминирующая на сегодняшний день вторая спецификация.. Этот стандарт полностью совместим с предыдущей модификацией. Отличительная особенность – наличие высокоскоростного протокола обмена данными (до 480,0 Мбит в секунду).

Наглядная демонстрация преимущества USB 2.0 над другими интерфейсами (скорость передачи 60 Мбайт в секунду, что соответствует 480 Мбит в секунду)

Благодаря полной аппаратной совместимости с младшей версией, периферийные устройства данного стандарта могут быть подключены к предыдущей модификации. Правда при этом пропускная способность уменьшиться до 35-40 раз, а в некоторых случаях и более.

Поскольку между этими версиями полная совместимость, их кабели и коннекторы идентичны.

Обратим внимание что, несмотря на указанную в спецификации пропускную способность, реальная скорость обмена данными во втором поколении несколько ниже (порядка 30-35 Мбайт в секунду).

Это связано с особенностью реализации протокола, что ведет к задержкам между пакетами данных.

Поскольку у современных накопителей скорость считывания вчетверо выше, чем пропускная способность второй  модификации, то есть, она не стала удовлетворять текущие требования.

  1. Универсальная шина 3-го поколения была разработана специально для решения проблем недостаточной пропускной способности. Согласно спецификации данная модификация способно производить обмен информации на скорости 5,0 Гбит в секунду, что почти втрое превышает скорость считывания современных накопителей. Штекеры и гнезда последней модификации принято маркировать синим для облегчения идентификации принадлежности к данной спецификации.

Разъемы USB 3.0 имеют характерный синий цвет

Еще одна особенность третьего поколения – увеличение номинального тока до 0,9 А, что позволяет осуществлять питание ряда устройств и отказаться от отдельных блоков питания для них.

Что касается совместимости с предыдущей версией, то она реализована частично, подробно об этом будет расписано ниже.

Классификация и распиновка

Коннекторы принято классифицировать по типам, их всего два:

  • А – это штекер, подключаемый к гнезду «маме», установленном на системной плате ПК или USB хабе. При помощи такого типа соединения производится подключение USB флешки, клавиатуры, мышки и т.д. Данные соединения полностью совместимы в между начальной версией и вторым поколением. С последней модификацией совместимость частичная, то есть устройства и кабели с ранних версий можно подключать к гнездам третьего поколения, но не наоборот.Разъемы типа А
  • B – штекер для подключения к гнезду, установленному на периферийном устройстве, например, принтере. Размеры классического типа В не позволяют его использовать для подключения малогабаритных устройств (например, планшетов, мобильных телефонов, цифровых фотоаппаратов и т.д.). Чтобы исправить ситуации были приняты две стандартные уменьшенные модификации типа В: мини и микро ЮСБ.

Заметим, что такие конвекторы совместимы только между ранними модификациями.

Различные модели разъемов типа В

Помимо этого, существуют удлинители для  портов данного интерфейса.

На одном их конце установлен штекер тип А, а на втором гнездо под него, то есть, по сути, соединение «мама» – «папа».

Такие шнуры могут быть весьма полезны, например, чтобы подключать флешку не залезая под стол к системному блоку.

Шнур-удлинитель для порта USB

Теперь рассмотрим, как производится распайка контактов для каждого из перечисленных выше типов.

Распиновка usb 2.0 разъёма (типы A и B)

Поскольку физически штекеры и гнезда ранних версий 1.1 и 2.0 не отличаются друг от друга, мы приведем распайку последней.

Рисунок 6. Распайка штекера и гнезда разъема типа А

Обозначение:

  • А – гнездо.
  • В – штекер.
  • 1 – питание +5,0 В.
  • 2 и 3 сигнальные провода.
  • 4 – масса.

На рисунке раскраска контактов приведена по цветам провода, и соответствует принятой спецификации.

Теперь рассмотрим распайку классического гнезда В.

Распайка штекера и гнезда типа В

Обозначение:

  • А – штекер, подключаемый к гнезду на периферийных устройствах.
  • В – гнездо на периферийном устройстве.
  • 1 – контакт питания (+5 В).
  • 2 и 3 – сигнальные контакты.
  • 4 – контакт провода «масса».

Цвета контактов соответствует принятой раскраске проводов в шнуре.

Распиновка usb 3.0 (типы A и B)

В третьем поколении подключение периферийных устройств осуществляется по 10 (9, если нет экранирующей оплетки) проводам, соответственно, число контактов также увеличено.

Но они расположены таким образом, чтобы имелась возможность подключения устройств ранних поколений. То есть, контакты +5,0 В, GND, D+ и D-, располагаются также, как в предыдущей версии.

Распайка гнезда типа А представлена на рисунке ниже.

Рисунок 8. Распиновка разъема Тип А в USB 3.0

Обозначение:

  • А – штекер.
  • В – гнездо.
  • 1, 2, 3, 4 – коннекторы полностью соответствуют распиновки штекера для версии 2.0 (см. В на рис. 6), цвета проводов также совпадают.
  • 5 (SS_TХ-) и 6 (SS_ТХ+) коннекторы проводов передачи данных по протоколу SUPER_SPEED.
  • 7 – масса (GND) для сигнальных проводов.
  • 8 (SS_RX-) и 9(SS_RX+) коннекторы проводов приема данных по протоколу SUPER_SPEED.

Источник: https://ichudoru.com/kakie-provoda-v-usb-otvechayut-za-pitanie/

Краткое о разъёме USB 2.0 и его статусе в современности

ЮСБ какие провода на питание?

5167 27 ноября 2018

Все пользователи высокотехнологичной электроники хорошо знакомы с разъёмом USB 2.0.

Расшифровывается его название как Universal Serial Bus (универсальная последовательная шина) — это интерфейс созданный и развиваемый USB Implementers Forum.

Виды разъемов USB 2.0 (тип А, тип В, mini USB)

Среди задач, что ставили перед собой разработчики данного стандарта, были:

  1. Приведение к общему стандарту разъёмов и кабелей (унификации).
  2. Создание границы энергопотребления.
  3. Обеспечение возможности обмена данными.
  4. Унификация драйверов и функциональности.

Этих целей удалось успешно достичь и даже превзойти. На заре появления универсальной последовательной шины существовало множество разъёмов и их число становилось больше с появлением новых типов периферии, а сейчас же практически все устройства подключаются посредством разъема USB 2.0, и это, несмотря на то, что создан он был очень давно — почти два десятка лет назад.

Индустрия в глобальном плане не намерена переходить на что-то другое, поскольку в этом нет необходимости. Причина этого заключается в огромном удобстве и предоставляемых возможностях данной версии стандарта.

Разъем USB 2.0 тип В, и для ноутбука

Производители имеют широкий опыт в его применении, а для пользователей это самый привычный, понятый и безопасный способ подключения периферии.

Технические особенности стандарта USB

Среди множества требований при разработке универсального стандарта подключения периферии была также и безопасность. Было необходимо сделать почти невозможным порчу устройства из-за подачи на него слишком большого тока или напряжения.

Форма коннектора USB 2.0: тип А (классический), mini и micro

Вследствие этого было решено ограничить обеспечиваемое питание по USB второго поколения на уровне 2,5 Вт. Этого достаточно для почти всех маломощных устройств, а более требовательные к энергопотреблению обеспечивают себе питание сами посредством подключения к электросети.

Форма коннектора USB 2.0: тип В (простой), mini и micro

Если приглядитесь, то в гнезде распайки увидите четыре контакта, они соответствуют четырем проводам в кабеле: красный (VBUS), белый (D-), зелёный (D+), черный (GND).

Распиновка разъемов USB 2.0: типа А, mini и micro USB

VBUS отвечает за питание и подаёт 5 Вольт с максимальной силой тока в 500 мА.

Передачу данных обеспечивают D- и D+. GND, как вы уже наверно догадались, нужен для заземления. Распиновка usb 2.0 по цветам позволяет с лёгкостью определить назначение каждого кабеля, что даёт удобство в ремонте.

Распиновка коннектора USB 2.0 тип В, mini и micro А

Впрочем, стоит указать, что количество проводов в кабеле может быть иным. Выше описанная информация касается наиболее часто встречаемого типа, именуемого USB Type A, такой имеет шнур мыши и клавиатуры, другая периферия может подключаться иначе.

Отголоски прошлого

В некоторых современных устройствах можно увидеть переключатель в режим работы USB v1.1. Это зачастую вызывает недоумение пользователей и вопрос касательно того, в каком режиме устройство будет работать лучше всего.

Однако сразу стоит сказать, что два режима в свои устройства закладывают исключительно с целью обеспечения большей совместимости. Сам стандарт USB был создан в 1996 году, но тогда создатели периферии его не особо активно использовали, первые ростки популярности образовались, когда появилась обновлённая версия.

Читайте также  Как припаять провод к батарейке?

Кабель USB 1.1 тип a-male/тип b-male нашел применение в принтерах, а USB 1.1 (тип а, классический в нашем понимании) применяется в различных устройствах, например, комбинированный разъем USB и RJ-45 для передачи сигнала по витой паре, на фото справа

USB 1.1 визуально идентичен USB 2.0 — размер и разъем абсолютно одинаков, нет отличий даже по цвету. Разница между ними двумя главным образом заключается в скорости, у второго поколения она способна достичь теоретический максимум в 480 Мбит/с.

Устройства, поддерживающие такую скорость зачастую имеют специальную надпись «High-speed», однако в последнее время нередко бывает и так, что они совсем не имеют никаких маркировок.

Два вида логотипа USB 2.0 Hi-Speed

Впрочем, если говорить о кабелях USB, то особая маркировка и не нужна, поскольку они, что для первой, что для второй версии стандарта, полностью идентичны.

Что было дальше

Прогресс не стоит на месте и со временем появился узкий круг устройств, для которых «High-speed» было уже недостаточно. Тогда было создано третье поколение стандарта, и в этот раз относительно предыдущего он имел более существенные изменения.

Отличается USB 2.0 от 3.0 в первую очередь скоростью, на сей раз её теоретический максимум достиг 5 Гбит/с. Также была повышена сила тока, с 500 мА её подняли до 900 мА.

Кабели для новой версии стандарта обратно совместимы с предыдущими, но старые кабели в новом, высокоскоростном режиме работать не могут. Дело в том, что для третьего поколения требуются кабели, имеющие в два раза больше проводов. Это не лучшим образом сказывается на их цене и гибкости.

Варианты подключения USB 3.0 на материнской плате ПК

Определить USB 3.0 в разъем на материнской плате ПК можно визуально — как правило, его делают с использованием пластика синего цвета.

Сейчас можно однозначно говорить, что данная версия универсальной последовательной шины не снискала любви как потребителей, так и производителей. Простым людям не нравились толстые и дорогие кабели, а производители не видели смысла переходить на новую версию стандарта, когда все потребности целиком удовлетворяет предыдущая.

Обзор флешек на USB 3.0

Безусловно, устройства с USB 3.0 не были редкостью в магазинах, и у вас даже наверняка есть хотя бы одна компьютерная флешка этого стандарта, однако, как правило, скорость таких флешек не особо отличается от тех, в которых заявлена лишь поддержка USB 2.0.

Зачем они нужны?

Безоговорочно стандарт USB стал самым часто применяемым в сфере сложной электроники. Он используется для подключения принтеров, сканеров, мышек, клавиатур, джойстиков…

Полный список не счесть. USB позволяет подключать разные оборудования к порту, реализуя тем самым, главное для чего был создан — универсальность.

Звуковую карту на USB 2.0 уже можно подключать к ноутбуку или телевизору

Изначально стандарт создавался исключительно для персональных компьютеров, но он эволюционировал и на текущий момент есть практически в любом гаджете. Смартфон или планшет с USB разъемом даёт возможность пользователю использовать один и тот же кабель и разъём как для зарядки, так и для передачи данных.

Варианты применения: блоки питания и з/у на USB 2.0 и 3.0

Конечно, порой некоторые из создателей гаджетов экспериментируют и вместо привычного USB 2.0 встраивают в свою продукцию какой-то из экзотических разъемов. Однако этим они фактически обрекают своё детище на провал, так как никто в здравом уме не согласится вместо привычного стандарта использовать нечто сомнительное.

Давний друг лучше новых двух

Если попросить кого-либо закрыть глаза и сказать первое, что придёт в голову при слове USB, то этот человек наверняка опишет USB тип A. Впрочем, далеко не факт, что он будет знать, как этот коннектор правильно называется — для подавляющего большинства людей это просто USB.

Применение 5 пинового USB 2.0 коннектора (тип А, мини и микро типа А) разнообразное, с помощью него запитывают большинство приборов и поделок

И это вполне логично, поскольку type A фактически стал «USB по умолчанию». Поколения меняются, время течёт, а этот разъем почти не меняется. И причина в том, что он практически идеален.

Он представляет достаточную жёсткость, чтобы у подключённого устройства не возникли проблемы с контактом даже при сильной тряске. Его относительно легко ремонтировать, и он не особо чувствителен к забиванию пылью.

Одна из первых вариаций

Штекер USB Type A идеален, но в соответствии с задумкой USB Implementers Forum, он должен подключаться к компьютеру, а к периферийному устройству должен идти другой штекер. В давние времена эту роль выполнял USB 2.0 тип B.

Сравнение USB type A с USB type b

В современных устройствах он уже практически не используется, однако вполне вероятно что у вас может найтись дома принтер или сканер, подключаемый по такому «квадратному» USB.

Меньше, удобнее, лучше

USB 2.0 Type B мало кому нравился, поскольку был довольно габаритным, ввиду чего в небольших устройствах производителю его было неудобно располагать. Чтобы решить эту проблему был создан Micro USB 2.0 тип B.

Сравнение разъемов USB type B (папа и мама) и USB 3.1 type C-мама (новый вид)

Он обладает пятью контактами, приемлемым размером и достаточной прочностью — устройствам было тяжело потерять с ним соединение даже при физических воздействиях.

Продолжая тенденции

Новые поколения электроники стремятся стать меньше предыдущих. Производители стремятся уменьшить размер за счёт всего, что только можно — аккумулятора, удобства и даже USB разъёма. Поэтому чтобы удовлетворить потребность индустрии в ещё более мелком стандарте, был создан Микро USB.

Новое поколение разъемов USB 3.1

В жертву миниатюрности была принесена жёсткость — теперь устройства могли потерять контакт с кабелем даже вследствие незначительного физического воздействия.

Но достоинство в виде небольших габаритов перевесило этот недостаток и на текущий момент почти все небольшие портативные устройства подключаются именно по средствам Micro USB 2.0 тип B.

Это важно запомнить

Практически все люди пытаются постигнуть разновидности USB начинают путать Mini и Micro. Вам следует запомнить, что вариант Mini обладает большими габаритами и в своей вариации Тип A почти нигде не встречается, а в Тип В бывает лишь в довольно старых устройствах.

Micro же — это тот стандарт, который вы используете для подключения смартфона, планшета, аудио плеера, игрового контроллера и множества другой мелкой периферии.

Источник: https://tcip.ru/blog/network/kratkoe-o-razyome-usb-2-0-i-ego-statuse-v-sovremennosti.html

Виды, отличия и функции USB-разъемов

ЮСБ какие провода на питание?

Они большие и маленькие, широкие и узкие, прямоугольные, овальные, со срезанными углами, цветные и черно-белые. Они повсюду: на телефоне, на компьютере, ТВ, возле розетки на стене, а иногда даже на люстре.

Они – разъемы USB. Их много, и они разные. Сегодня поговорим, какие бывают виды USB разъемов и чем они отличаются друг от друга.

Основные характеристики USB

USB (Universal Serial Bus) расшифровывается как универсальная последовательная шина передачи данных между устройствами. Например, между компьютером и его периферией – клавиатурой, мышкой, флешкой, принтером, сканером, веб-камерой и т. д.

Через USB подключенные девайсы получают энергию для работы и зарядки, поэтому гнездами такого типа оснащают power-банки и зарядные устройства. За питание отвечает пара или две пары контактов, которые на схемах условно обозначают VCC или +5 V и GND (земля). Если внимательно взглянуть на разъем, можно увидеть, что эти контакты длиннее остальных. Так сделано для того, чтобы соединение/разъединение силовых и информационных линий происходило с разбежкой во времени, иначе данные могут передаваться с ошибками.

За данные отвечают 2 и более контакта в зависимости от версии USB. Половина из них передает сигнал от основного устройства (хоста) к периферии, а вторая половина – обратно.

Интерфейс USB поддерживает технологию Plug and Play («подключаю и использую»). При соединении с хостом, например, компьютером, периферийное устройство сообщает ему, что оно собой представляет, а хост подбирает подходящий драйвер. «Общение» происходит по линиям данных.

Девайсы, выпущенные в последнее десятилетие, оснащены USB-интерфейсами версий 2.0, 3.0, 3.1, 3.2. Редко, но еще встречаются старые устройства с USB 1.1. Интерфейсы разных поколений передают информацию с различной быстротой.

Теоретически достижимые скорости передачи данных по шине USB актуальных версий представлены в таблице:

USB1.1 12 Мбит/с
USB2.0 480 Мбит/с
USB3.0 5 Гбит/с
USB3.1 10 Гбит/с
USB3.2 20 Гбит/с

Дабы не путать читателя, здесь приведены только максимальные скорости, согласно спецификациям USB различных версий без учета режимов их работы. Значит, реальная скорость обмена данными между устройствами, соединенными этой шиной, может быть в разы ниже.

USB-разъемы разных поколений совместимы друг с другом, но быстрота передачи данных между ними всегда ограничивается потенциалом более медленной стороны.

USB последнего – третьего поколения выдерживает бОльшую силу тока, нежели предшественники, что влияет на скорость зарядки и поддержание работы подключенных устройств, особенно потребляющих много энергии, вроде внешних жестких дисков.

Максимальный выходной ток USB-порта зарядного или хостового устройства составляет:

  • Для версий 1.1-0 – 0,5 А.
  • Для версии 3.0 – 0,9-1,5 А.
  • Для версий 3.1-3.2 – 1,5-3 А с возможностью повышения до 5A.

Стандартное напряжение выходного USB-порта – 5 V. Отдельные спецификации версий 3.1-3.2, ориентированные на подключение энергоемких девайсов, выдерживают до 20 V.

Внешне USB-разъемы разных поколений отличаются цветами. Третье – самое молодое, имеет голубой или синий оттенок, это его типовой признак. Первое и второе могут быть окрашены в черный, белый, серый и другие цвета, их раскраска никак не связана с характеристиками.

По назначению

По назначению любой USB-порт можно отнести к одному из трех типов:

  • Стандартному или обычному, который обеспечивает питание и информационный обмен между девайсами. Такими портами оборудованы компьютеры, ноутбуки, смартфоны, телевизоры и т. д.
  • Зарядному. Они встречаются на зарядных устройствах, power-банках и некоторых системных блоках, предназначены только для питания периферии.
  • Выделенному зарядному. Эти гнезда служат для зарядки USB-гаджетов от бытовой электросети. Их встраивают в электрические розетки. Пример такого решения показан на фото ниже.

Первый тип может быть любой версии, второй и третий чаще относится к версиям 2.0 или 3.0. Последние различаются между собой цветами.

По конфигурации

Конфигурация разъемов тоже «завязана» на поколение интерфейса. USB-штекеры и гнезда версий 1.1 и 2.0 бывают следующих типоразмеров и форм:

  • Типа А (стандартные). Такие порты устанавливают на хостовые и зарядные устройства. Они бывают трех размеров: обычного (самый распространенный – 12×4 мм, 4 контакта), среднего (miniUSB 7×3 мм, 5 контактов) и маленького (microUSB 7×2 мм, 5 контактов).
  • Типа B (узкие). Гнездами этого вида оснащают периферийное оборудование. Они также могут быть обычными (7×8 мм, 4 контакта), мини (3×7 мм, 5 контактов) и микро (2×7 мм, 5 контактов).

Разъемы микро обоих типов визуально очень похожи. Отличие лишь в том, что А имеет форму прямоугольника, а у B скошены верхние углы.

Редко, но встречаются USB-кабели, которые оборудованы комбинированными разъемами: mini-AB и micro-AB. Их можно подключать к гнездам того и другого вида.

Разъемы USB третьего поколения имеют следующие типоразмеры:

  • A – стандартный. Он отличается от предшественника цветом и количеством контактов, здесь их 9. Разъем микро-A имеет 10 контактов и разделен на 2 части. Половина идентична microUSB 2.0 (для совместимости), остальные 5 контактов расположены в другой части. Так сделано потому, что компактный размер не позволил уместить все выводы в одном месте. Разъемов типа мини-A 3.0 не существует.
  • В – его стандартный и мини-разъемы идентичны по конфигурации USB-B версии 2.0, но также имеют по 9 контактов. Micro-В отличится от micro-А формой совмещаемой половины. Она, как и microUSB-B 2.0, имеет срезанные углы.
Читайте также  Как расключать провода в распределительной коробке?

Интерфейсы microUSB третьего поколения распространены мало, поскольку крайне неудобны в использовании. Кроме того, гнезда этого типа зачастую не выдерживают многократных рывков туда-сюда и отламываются от носителя. Таким же недостатком страдают и их предшественники, но здесь проблема возникает чаще.

Однако это не значит, что от миниатюрных разъемов USB-3 придется отказаться. Замена неудачному решению уже найдена – новый и кардинально непохожий на прототип интерфейс USB Type C.

Особенности USB Type C

Type-C или просто USB-C – это компактный разъем USB третьего поколения (8,4 x 2,6 мм, 24 контакта), который предназначен для тех же задач, что и его предшественники. В отличие от всех прочих интерфейсов этого типа, он симметричный или двусторонний, то есть поддерживает подключения кабеля и верхней, и нижней сторонами, как разъемы Lightning на устройствах Apple.

Отсутствие нужды ориентировать кабель в нужном положении уменьшает риск поломки гнезда, продлевает срок его службы и упрощает жизнь людям с ослабленным зрением и нарушенной координацией движений, которые в силу этих причин не могут пользоваться устройствами с разъемами microUSB-B.

Спецификация Type-C соответствует USB 3.1 и обеспечивает полную совместимость с ранними версиями этого интерфейса, как того требует стандарт. Поэтому мобильные гаджеты, оснащенные такими гнездами, не всегда поддерживают скорости третьего поколения: новомодный разъем вполне способен уживаться с USB-контроллером версии 2.0.

Другая особенность USB-C – это поддержка альтернативных режимов работы в качестве интерфейсов HDMI и MHL (гибрид HDMI и microUSB ), DisplayPort, VGA и Thunderbolt. Благодаря этой фишке смартфон с Type-C можно подключать, например, к HDMI-порту телевизора или DisplayPort-входу компьютерного монитора. Разумеется, возможность сообщения по такому каналу должна быть реализована в устройстве с USB-C, что пока встречается лишь на топовых смартфонах. Однако перспективы у технологии есть.

Немного о USB-кабелях

Различия между кабелями USB не только в конфигурации разъемов, но и в количестве жил. Самый распространённый тип кабеля – четырехжильный USB 2.0, предназначен для передачи данных и питания периферийного оборудования. В нем каждая из линий связана с парой идентичных контактов на противоположных штепселях. Данные по такому кабелю передаются по очереди – или в одну, или в другую сторону.

Существуют USB-кабели только для зарядки. В них всего 2 жилы – плюс и земля, а контакты информационных линий просто соединены между собой. Они обычно тоньше 4-жильных. В магазинах их, как правило, не продают, но включают в комплекты поставки разных девайсов с поддержкой питания 5 V (например, электрических зубных щеток).

Кабели USB третьего поколения обычно окрашены в синий цвет (хотя не всегда) и более толстые. Ведь помимо стандартных четырех жил, в них включено столько же дополнительных. За счет добавочных линий поддерживается одновременная передача данных в оба направления.

Для подключения к смартфонам и планшетам периферийного оборудования (клавиатур, флешек, мышей и т. д.) разработан еще один тип кабелей – OTG. В кабеле OTG-2.0 всего 4 жилы и 5 контактов. На стороне хоста дополнительный – пятый контакт (ID) соединяется с землей – так устройства определяют, какое из них выступает в роли хоста. В OTG-3, соответственно, на 4 линии данных больше.

Кабели USB Type-C с противоположной стороны чаще имеют штепсель другого вида, например, USB-A, HDMI, DP и т. д. Конфигурация второго разъема, количество жил и связь с определенными выводами, поддержка силы тока разных уровней определяют их назначение и функциональность.

Выбор кабеля влияет на скорость зарядки и обмена информацией между устройствами. Некачественный или неправильно подобранный, он может быть «бутылочным горлом» подключения. Так, если соединить телефон и компьютер через порты USB-3.0 – USB-C кабелем USB-2.0, связь будет медленнее в разы, чем если бы использовался соединитель версии 3.

Питание через USB-разъем

Изначально стандарт USB был «заточен» на питание и зарядку маломощных девайсов с током потребления до 0,5 A при напряжении 5 V. Однако с появлением смартфонов и планшетов с батареями повышенной емкости этот предел стал бы непреодолимым барьером к массовому выпуску их на рынок. Ведь заряжать такие устройства малыми токами можно сутки напролет, а кому это понравится.

Так появилось еще несколько спецификаций, в том числе Quick Charge (быстрая зарядка) – технология передачи энергии, которая превышает штатные возможности USB, посредством USB-интерфейса.

Сегодня актуальны следующие версии этого стандарта:

  • Quick Charge 2.0. Она предусматривает ступенчатое повышение выходного напряжения от 5 V до 9 V, 12 V и 20 V.
  • Quick Charge 3.0. Также поддерживает повышение напряжения до 20 V, но с интервалом 0,2 V.
  • Quick Charge 4.0 и 4+. Базируется на еще одной технологии электропитания – Power Delivery, и обеспечивает быструю зарядку аккумуляторов через разъемы USB-C.

Возможность пополнять запасы энергии от зарядных устройств с поддержкой Quick Charge имеют только те гаджеты, где она реализована на аппаратном уровне. Технология QC, как и USB, полностью поддерживает обратную совместимость.

Power Delivery – стандарт питания энергоемких устройств с поддержкой мощности до 100 W посредством обычного кабеля и разъемов USB версии 2.0 или 3.0-3.2. Источником энергии в такой системе может быть не только зарядник или power bank, но и девайс, выступающий в роли хоста. А хостом может назначаться любой гаджет с аккумулятором, например, смартфон, подключенный к другому смартфону.

Передача тока в системах Power Delivery идет в обоих направлениях, поэтому хост и периферия в процессе зарядки могут меняться местами. Кроме того, стандартом предусмотрена возможность изменения уровней токов и напряжений по пяти профилям:

  • менее 5 V и 2 А;
  • 5-12 V и 1.5 А;
  • 5-12 V и 3 А;
  • 12-20 V и 3 А;
  • 12-20 V и 4.75-5 А.

Power Delivery уже сейчас позволяет питать через разъемы USB такие мощные устройства, как ноутбуки и моноблоки. Дальнейшее развитее технологии, надо ожидать, перешагнет 100-ваттный порог и найдет применение в умных TV, бытовой технике, осветительных приборах и везде, где только можно. Словом, у USB большое будущее, и нам предстоит сосуществовать с ним еще много-много лет.

Разобрались? Удивлены, что разных видов USB так много?

Источник: https://f1comp.ru/zhelezo/chernyj-belyj-goluboj-vybiraj-sebe-lyuboj-vidy-usb-razemov/

USB 2.0 Распайка и характеристики

ЮСБ какие провода на питание?

USB (Universal Serial Bus — «универсальная последовательная шина») — последовательный интерфейс передачи данных для среднескоростных и низкоскоростных периферийных устройств. Для подключения используется 4-х проводный кабель, при этом два провода используются для приёма и передачи данных, а 2 провода — для питания периферийного устройства. Благодаря встроенным линиям питания USB позволяет подключать периферийные устройства без собственного источника питания.

Основные сведения

Кабель USB состоит из 4 медных проводников — 2 проводника питания и 2 проводника данных в витой паре, и заземленной оплётки (экрана).

Кабели USB имеют физически разные наконечники «к устройству» и «к хосту». Возможна реализация USB устройства без кабеля, со встроенным в корпус наконечником «к хосту». Возможно и неразъёмное встраивание кабеля в устройство (например, USB-клавиатура, Web-камера, USB-мышь), хотя стандарт запрещает это для устройств full и high speed.

Шина USB строго ориентирована, т. е. имеет понятие «главное устройство» (хост, он же USB контроллер, обычно встроен в микросхему южного моста на материнской плате) и «периферийные устройства».

Устройства могут получать питание +5 В от шины, но могут и требовать внешний источник питания. Поддерживается и дежурный режим для устройств и разветвителей по команде с шины со снятием основного питания при сохранении дежурного питания и включением по команде с шины.

USB поддерживает «горячее» подключение и отключение устройств. Это возможно благодаря увеличения длинны проводника заземляющего контакта по отношению к сигнальным. При подключении разъёма USB первыми замыкаются заземляющие контакты, потенциалы корпусов двух устройств становятся равны и дальнейшее соединение сигнальных проводников не приводит к перенапряжениям, даже если устройства питаются от разных фаз силовой трёхфазной сети.

На логическом уровне устройство USB поддерживает транзакции приема и передачи данных. Каждый пакет каждой транзакции содержит в себе номер оконечной точки (endpoint) на устройстве. При подключении устройства драйверы в ядре ОС читают с устройства список оконечных точек и создают управляющие структуры данных для общения с каждой оконечной точкой устройства. Совокупность оконечной точки и структур данных в ядре ОС называется каналом (pipe).

Оконечные точки, а значит, и каналы, относятся к одному из 4 классов:

1) поточный (bulk),

2) управляющий (control),

3) изохронный (isoch),

4) прерывание (interrupt).

Низкоскоростные устройства, такие, как мышь, не могут иметь изохронные и поточные каналы.

Управляющий канал предназначен для обмена с устройством короткими пакетами «вопрос-ответ». Любое устройство имеет управляющий канал 0, который позволяет программному обеспечению ОС прочитать краткую информацию об устройстве, в том числе коды производителя и модели, используемые для выбора драйвера, и список других оконечных точек.

Канал прерывания позволяет доставлять короткие пакеты и в том, и в другом направлении, без получения на них ответа/подтверждения, но с гарантией времени доставки — пакет будет доставлен не позже, чем через N миллисекунд. Например, используется в устройствах ввода (клавиатуры, мыши или джойстики).

Изохронный канал позволяет доставлять пакеты без гарантии доставки и без ответов/подтверждений, но с гарантированной скоростью доставки в N пакетов на один период шины (1 КГц у low и full speed, 8 КГц у high speed). Используется для передачи аудио- и видеоинформации.

Поточный канал дает гарантию доставки каждого пакета, поддерживает автоматическую приостановку передачи данных по нежеланию устройства (переполнение или опустошение буфера), но не дает гарантий скорости и задержки доставки. Используется, например, в принтерах и сканерах.

Время шины делится на периоды, в начале периода контроллер передает всей шине пакет «начало периода». Далее в течение периода передаются пакеты прерываний, потом изохронные в требуемом количестве, в оставшееся время в периоде передаются управляющие пакеты и в последнюю очередь поточные.

Активной стороной шины всегда является контроллер, передача пакета данных от устройства к контроллеру реализована как короткий вопрос контроллера и длинный, содержащий данные, ответ устройства.

Расписание движения пакетов для каждого периода шины создается совместным усилием аппаратуры контроллера и ПО драйвера, для этого многие контроллеры используют Прямой доступ к памяти DMA (Direct Memory Access) — режим обмена данными между устройствами или же между устройством и основной памятью, без участия Центрального Процессора (ЦП). В результате скорость передачи увеличивается, так как данные не пересылаются в ЦП и обратно.

Размер пакета для оконечной точки есть вшитая в таблицу оконечных точек устройства константа, изменению не подлежит. Он выбирается разработчиком устройства из числа тех, что поддерживаются стандартом USB.

Возможности USB:

— Высокая скорость обмена (full-speed signaling bit rate) — 12 Мб/с
— Максимальная длина кабеля для высокой скорости обмена — 5 м
— Низкая скорость обмена (low-speed signaling bit rate) — 1.5 Мб/с
— Максимальная длина кабеля для низкой скорости обмена — 3 м
— Максимум подключенных устройств (включая размножители) — 127
— Возможно подключение устройств с различными скоростями обмена
— Отсутствие необходимости в установке пользователем дополнительных элементов, таких как терминаторы для SCSI
— Напряжение питания для периферийных устройств — 5 В
— Максимальный ток потребления на одно устройство — 500 mA

Читайте также  Можно ли соединять провода с разным сечением?

Распайка разъема USB 1.1 и 2.0

Разъем USB — серия «А» Предназначен только для подключения к источнику, т. е. к компьютеру или хабу Разъем USB — серия «В» Предназначены только для подключенияк периферийному устройству

Сигналы USB передаются по двум проводам экранированного четырёхпроводного кабеля.

Номер контакта Обозначение Цвет провода
1 VBUS Красный
2 D- Белый
3 D+ Зелёный
4 GND Чёрный

Здесь:

GND — цепь «корпуса» для питания периферийных устройств
V BUS — +5V также для цепей питания
Шина D+ предназначена для передачи данных

Шина D- для приема данных.

Недостатки USB 2.0

Хотя максимальная скорость передачи данных USB 2.0 составляет 480 Мбит/с (60 Мбайт/с), в реальной жизни достичь таких скоростей нереально (~33,5 Мбайт/сек на практике). Это объясняется большими задержками шины USB между запросом на передачу данных и собственно началом передачи.

Например, шина FireWire, хотя и обладает меньшей пиковой пропускной способностью 400 Мбит/с, что на 80 Мбит/с (10 Мбайт/с) меньше, чем у USB 2.0, в реальности позволяет обеспечить бо́льшую пропускную способность для обмена данными с жёсткими дисками и другими устройствами хранения информации.

В связи с этим разнообразные мобильные накопители уже давно «упираются» в недостаточную практическую пропускную способность USB 2.0.

Источник: http://compsovet.com/stati/kompjuternaja-tehnika/raznoe/70-usb-20-raspajka-i-harakteristiki.html

Распиновка разных видов usb разъемов — распиновка micro и mini usb особенности распайки

ЮСБ какие провода на питание?

В настоящее время все мобильные устройства и настольные электрические приборы имеют в своем арсенале порты для передачи данных. Современные гаджеты могут не только обмениваться информацией через USB или micro-USB, но и осуществлять зарядку аккумуляторов. Для того, чтобы провести грамотную распиновку контактов, для начала нужно изучить схемы и цвета распайки проводов.

Виды разъёмов USB

Существует большое количество разновидностей типов разъёмов ЮСБ. Все они показаны ниже.

Тип А — активное, питающее устройство (компьютер, хост). Тип B — пассивное, подключаемое устройство (принтер, сканер)

Особенности распиновки

При разговоре о цоколевке USB-разъёма необходимо разобраться в обозначениях, указанных на схемах. Начать стоит с вида коннектора — активный (тип А) либо пассивный (тип В). С помощью активного разъема возможен обмен информацией в двух направлениях, и пассивный позволяет только ее принимать. Также следует различать две формы соединителя:

В этом вопросе все должно быть понятно и без объяснений.

Коннектор стандарта USB

Сначала несколько слов нужно сказать о совместимости трех версий интерфейса. Стандарты 1.1 и 2.0 полностью аналогичны конструктивно и отличаются только скоростью передачи информации. Если в соединении одна из сторон имеет старшую версию, то работа будет проводиться с низкой скоростью. При этом ОС выведет следующее сообщение: «Это устройство способно работать быстрее».

С совместимостью 3.0 и 2.0 все несколько сложнее. Устройство или кабель второй версии можно подключить к новому разъему, а обратная совместимость существует только у активных разъемов типа А. Следует заметить, что интерфейс ЮСБ позволяет подавать на подключенный гаджет напряжение в 5 В при силе тока не более 0,5 А. Для стандарта USB 2.0 распайка по цветам слева направо имеет следующий вид:

  • Красный — положительный контакт постоянного напряжения в 5 В.
  • Белый — data-.
  • Зеленый — data+.
  • Черный — общий провод или «земля».

Схема разъема достаточно проста, и при необходимости починить его будет несложно. Так как в версии 3.0 увеличилось количество контактов, то и его распиновка отличается от предыдущего стандарта. Таким образом, цветовая схема контактов имеет следующий вид:

  • Красный — 5 В+.
  • Белый — данные-.
  • Зеленый — данные+.
  • Черный — общий.
  • Фиолетовый — прием-.
  • Оранжевый — прием+.
  • Без цвета — земля.
  • Синий — передача-.
  • Желтый — передача+.

Разъемы micro и mini

Коннекторы этого форм-фактора имеют пять контактов, один из которых задействован не всегда. Проводники зеленого, черного, красного и белого цветов выполняют аналогичные USB 2.0 функции. Распиновка mini-USB соответствует цоколевки micro-USB. В разъемах типа А фиолетовый проводник замкнут с черным, а в пассивных он не используется.

Эти коннекторы появились благодаря выходу на рынок большого количества устройств небольших габаритов. Так как они внешне похожи, часто у пользователей возникают сомнения о принадлежности разъема к тому либо иному форм-фактору. Кроме некоторого отличия в габаритах, у микро-ЮСБ на задней стороне расположены защелки.

Миниатюризация коннектора негативно повлияла на надежность. Хотя mini-USB и обладает большим ресурсом, через довольно короткий временной отрезок он начинает болтаться, но при этом из гнезда не выпадает. Микро-ЮСБ представляет собой доработанную версию mini-USB. Благодаря улучшенному креплению он оказался более надежным. Начиная с 2011 года этот коннектор стал единым стандартом для зарядки всех мобильных устройств.

Однако производители вносят в схему некоторые изменения. Так, распиновка микро-USB разъема для зарядки iPhone предполагает два изменения в сравнении со стандартной. В этих девайсах красный и белый провода соединяются с черным через сопротивление 50 кОм, а с белым — 75 кОм. Также есть отличия от стандарта и у смартфонов Samsung Galaxy. В нем белый и зеленый проводники замкнуты, а 5 контакт соединен с 4 с помощью резистора номиналом в 200 кОм.

Зная цоколевку различных видов коннекторов USB, можно найти и устранить неисправность. Чаще всего это требуется в ситуации, когда из строя вышло «родное» зарядное устройство, но у пользователя есть блок питания от смартфона другого производителя.

Заряд батареи через Микро-ЮСБ

Кроме того, по нему поступает напряжение питания 5 вольт для зарядки аккумулятора носимых гаджетов. Так как практически все современные литиевые батареи имеют рабочее напряжение 3,7 В, то идущие по Микро-ЮСБ 5 В подходят для восполнения энергии отлично. Правда не напрямую к АКБ, а через преобразователь зарядного устройства.

Радует, что цоколёвка разъёма одинаковая у всех производителей смартфонов — Самсунг, LG, Huaway и другие. Таким образом зарядное-адаптер 220 В от одного телефона, чаще всего подходит для заряда другого без изменения цоколёвки.

  • Главное преимущество Micro-USB разъема перед другими типами — возможности подключения Plug&Play устройств без необходимости перезагрузки компьютера или ручной установке драйверов. Устройства могут быть подключены во время работы компьютера и так же отсоединены, без необходимости нажимать какие-либо кнопки.

Схема коннекторов для USB 2.0

На схеме можно увидеть несколько коннекторов, различающихся между собой по определенному признаку. К примеру, активное (питающее) устройство обозначается буквой А, а пассивное (подключаемое) устройство – буквой В. К активным относятся компьютеры и хосты, а пассивные составляют принтеры, сканеры и другие приборы.

Принято также разделять коннекторы по полу: M (male) или «папа» представляет из себя штекер, а F(female) или «мама» – гнездо разъема. По размеру бывают форматы: mini, micro и без маркировки.

К примеру, если встретится обозначение «USB micro-ВМ», то это значит, что штекер предназначен для подключения к пассивному устройству по формату micro.

Для распиновки гнезд и штекеров понадобятся знания о назначении проводов в USB-кабеле:

  1. по красному VBUS («плюс») проходит постоянное напряжение 5 Вольт относительно GND. Минимальное значение силы электрического тока для него равно 500 mА;
  2. белый провод подсоединяют к «минусу» (D-);
  3. зеленый провод крепится к «плюсу» (D+);
  4. черный цвет провода означает, что напряжение в нем 0 Вольт,  он несет минусовой заряд и используется для заземления.

В mini и micro форматах разъемы содержат по пять контактов: красный, черный, белый и зеленый провода, а также ID (который в разъемах типа А замкнут на GND, а в разъемах В – не задействован совсем).

Иногда в кабеле USB можно встретить и оголенный провод Shield. Этот провод не имеет номера.

Если в работе использовать таблицу, то разъем в ней показан с внешней (рабочей) стороны. Светло-серый цвет имеют изолирующие детали разъема, темно-серый цвет у металлических частей, а полости обозначены белым.

Для того, чтобы провести правильную распайку USB, нужно зеркально отобразить изображение лицевой части коннектора.

Разъемы у форматов mini и micro на USB состоят из пяти контактов. Поэтому  четвертый контакт в разъемах типа В в работе использовать не придется. Этот контакт в разъемах типа А замыкается с GND, а для самого GND используют – пятый.

В результате не хитрых манипуляций можно самостоятельно сделать распиновку для портов USB разного формата.

Usb распайка версии 3.0 отличается добавлением четырех цветных проводов и дополнительного заземления. За счет этого кабель USB 3.0 заметно толще своего младшего собрата.

Схемы подключения USB девайсов друг к другу и распайка штекеров устройств:

Виталий Петрович. Украина, Лисичанск.

USB micro

USB micro используется с 2011 г. в телефонах, Mp3 и в других устройствах. Micro — это более новая разновидность разъема mini. У него есть преимущество в соединение разъемов, разъем соединен плотно со штекером и обеспечивает плотное соединения.

Распиновка штекера 3.5 мм (наушники).

Неисправноти

Распиновка USB 2.0 разъема типы A и B

Классические разъемы содержат 4 вида контактов, в мини- и микроформатах – 5 контактов. Цвета проводов в USB-кабеле 2.0:

  • +5V (красный VBUS), напряжение 5 В, максимальная сила тока 0,5 А, предназначен для питания;
  • D- (белый) Data-;
  • D+ (зеленый) Data+;
  • GND (черный), напряжение 0 В, используется для заземления.

Для формата мини: mini-USB и micro-USB:

  1. Красный VBUS (+), напряжение 5 В, сила тока 0,5 А.
  2. Белый (-), D-.
  3. Зеленый (+), D+.
  4. ID – для типа А замыкают на GND, для поддержания функции OTG, а для типа B не задействуют.
  5. Черный GND, напряжение 0 В, используется для заземления.

В большинстве кабелей имеется провод Shield, он не имеет изоляции, используется в роли экрана. Он не маркируется, и ему не присваивается номер. Универсальная шина имеет 2 вида соединителя. Они имеют обозначение M (male) и F (female). Коннектор М (папа) называют штекером, его вставляют, разъем F (мама) называется гнездо, в него вставляют.

Распиновка микро usb разъёма

Для начала приведем распайку для данной спецификации.

Распайка разъема микро USB v 2.0

Как видно из рисунка, это соединение на 5 pin, как в штекере (А), так и гнезде (В) задействованы  четыре контакта. Их назначение и цифровое и цветовое обозначение соответствует принятому стандарту, который приводился выше.

Описание разъема микро ЮСБ для версии 3.0.

Для данного соединения используется коннектор характерной формы на 10 pin. По сути, он представляет собой две части по 5 pin каждая, причем одна из них полностью соответствует предыдущей версии интерфейса. Такая реализация несколько непонятна, особенно принимая во внимание несовместимость этих типов. Вероятно, разработчики планировали сделать возможность работы с разъемами ранних модификаций, но впоследствии отказала от этой идеи или пока не осуществили ее.

Разводка разъема микроUSB для версии 3.0

На рисунке представлена распиновка штекера (А) и внешний вид гнезда (В) микро ЮСБ.

Контакты с 1-го по 5-й полностью соответствуют микро коннектору второго поколения, назначение других контактов следующее:

  • 6 и 7 – передача данных по скоростному протоколу (SS_ТХ- и SS_ТХ+, соответственно).
  • 8 – масса для высокоскоростных информационных каналов.
  • 9 и 10 – прием данных по скоростному протоколу (SS_RX- и SS_RX+, соответственно).

Источник: https://kachestvolife.club/elektrika/raspinovka-micro-usb-i-cvetovaya-shema-raspayki-konnektora