Tout savoir sur l'USB-C : Caractéristiques, brochage et Power Delivery

Introduction :

Pour la connectivité entre appareils, l'USB est considéré comme la norme en connectique filaire. La dernière mise à jour majeure des standards USB a été l'introduction du connecteur USB-C. Combien en savez-vous sur le connecteur USB Type-C ? Dans cet article, nous discuterons de l'anatomie de l'USB Type-C et de ses modes. Cet USB permet à la fois la transmission de données et la fourniture d'énergie. Il est aussi réversible et possède de nombreuses fonctionnalités importantes que nous examinerons. Mais d'abord, définissons l'USB-C.

L'USB Type-C :

L'USB Type-C (aussi appelé USB-C) est un système de connecteur USB à 24 broches. Il offre un transfert de données à haute vitesse jusqu'à 10 Gb/s et une alimentation jusqu'à 100 W.

Caractéristiques de l'USB Type-C :

L'interface USB Type-C a trois caractéristiques principales :

1. Connecteur réversible (flippable) : peut être inséré dans les deux sens par rapport au réceptacle.
2. Supporte les standards USB antérieurs (USB 2.0, 3.0, 3.1, etc.) et protocoles tiers (DisplayPort, HDMI) en Mode Alternatif.
3. L'appareil peut choisir le niveau de flux d'énergie approprié via l'interface.

Le réceptacle/broches USB-C :

Le connecteur USB-C a 24 broches pour le réceptacle et la fiche comme mentionné.

Figure 1. Le réceptacle USB Type-C. Image courtoisie de Microchip.

 

Figure 2. La fiche USB Type-C. Image courtoisie de Microchip.

Les paires différentielles USB 2.0 :

Les paires différentielles pour la connectivité USB 2.0 sont les broches D+ et D-. Les deux broches D+ et D- dans le réceptacle sont connectées entre elles et une seule paire différentielle USB 2.0 est disponible. C'est pour la fonction « réversible ».

Les broches d'alimentation et de masse :

Les broches VBUS et GND sont les chemins d'alimentation et de retour. La tension par défaut pour VBUS est 5 V mais d'autres valeurs peuvent être utilisées pour différents appareils. VBUS peut conduire jusqu'à 20 V avec un courant max de 5 A, délivrant une puissance max de 100 W. Utilisable pour charger des appareils plus gros demandant plus de puissance. L'USB Type-C s'adapte aux besoins en énergie selon les appareils.

Les broches RX et TX :

Il y a deux paires de paires différentielles RX et TX. Une paire RX et une paire TX peuvent être utilisées pour le protocole USB 3.0/3.1. Un multiplexeur réachemine les données des paires différentielles via le câble puisque l'USB est réversible. Notez que l'ensemble minimal de fonctionnalités de l'USB-C n'inclut pas l'USB 3.0/3.1 et peut être utilisé via le Mode Alternatif.

Les broches CC1 et CC2 :

CC1 et CC2 sont les broches de Configuration de Canal (Channel Configuration). Elles permettent la détection d'attachement/détachement du câble, la détection d'orientation réceptacle/fiche, l'annonce de courant, etc. Elles peuvent aussi servir pendant la fourniture d'énergie et le mode alternatif pour la communication.

La broche VCONN :

L'USB-C sert au transfert rapide de données et au flux d'énergie. Cela nécessite des puces spéciales dans les câbles. Certains câbles actifs utilisent aussi une puce re-driver pour renforcer le signal et surmonter les pertes. Cela se fait en fournissant une alimentation 5 V, 1 W à la broche VCONN dans le câble. Le câble actif utilise une résistance Ra pour tirer vers le bas la broche CC2. Une fois l'orientation du câble déterminée, la broche de configuration de canal sera connectée à une alimentation 5 V, 1 W pour alimenter le câble. Donc la broche CC2 est connectée à l'alimentation VCONN.

Les broches SBU1 et SBU2 :

Ces deux broches sont utilisées en Mode Alternatif comme chemins de signaux basse vitesse.

L'USB-C Power Delivery :

L'USB-C aide à choisir le flux d'énergie approprié via l'interface. Ces négociations d'énergie se font via le Protocole USB Power Delivery. Généralement, le récepteur (sink) envoie une demande à la source et ajuste la tension VBUS selon les besoins. La source stabilise la tension VBUS et envoie un message « power-supply-ready » au récepteur. Le récepteur demande, la source fournit et renvoie « power-supply ready ». D'autres négociations d'énergie (Mode Alternatif) utilisent aussi le Protocole Power Delivery sur la ligne CC du standard.

Modes Alternatifs USB-C :

Le Mode Alternatif permet l'implémentation de protocoles tiers (DisplayPort, HDMI, etc.). Les Modes Alternatifs supportent la connexion USB 2.0 et USB Power Delivery.

Conclusion :

L'USB Type-C devient vraiment la norme universelle dans les appareils modernes et est une mise à niveau méritée. Avec sa capacité à transmettre données et énergie plus vite et efficacement, il ne faudra pas longtemps avant qu'il ne remplace les anciennes versions USB.