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USB tipo C

USB-C

 

El conector USB-C y los cables asociados pretenden eliminar la proliferación de conectores y cables USB. El USB no sólo conoce las conocidas clavijas A y B, sino también las numerosas clavijas mini y micro, así como diferentes variantes para el USB 2.0 y el 3.0. La idea es que el USB-C sustituya también al DVI (PC), al DisplayPort (PC), al HDMI (TV) y a las clavijas de audio para los auriculares, así como a las clavijas redondas para la alimentación.

El conector USB-C también está diseñado para voltajes superiores a 5 V y corrientes superiores a 5 A. Con cables especiales para USB Power Delivery (USB-PD), es posible una potencia total de hasta 240 W.

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Enchufe USB-C

Para garantizar que el conector USB-C también sea adecuado para los dispositivos móviles, tiene una dimensión de 8,25 x 2,4 mm. La toma de corriente mide 8,34 x 2,56 mm. Corresponde aproximadamente a un microconector USB 2.0 utilizado en los smartphones.

Un breve resumen con las características más importantes del conector USB-C:

El enchufe USB-C está diseñado de tal manera que no importa la forma en que se inserte en la toma. Ya no se puede insertar la clavija C al revés.

El conector USB-C se utiliza en ambos lados de un cable. Esto también se conoce por otros conectores como HDMI, DisplayPort y RJ45.

El conector USB-C no es compatible con todos los demás conectores USB. Sin embargo, hay adaptadores que son compatibles con USB 2.0.

La clavija USB-C tiene aproximadamente el tamaño de una clavija micro USB (USB 2.0) y, por tanto, también es adecuada para los dispositivos móviles.

El conector USB-C está diseñado para la alimentación. Los cables son adecuados para cargar portátiles con Power Delivery (USB-PD).

Conexión de enchufes y asignación de pines

El conector USB-C está asignado simétricamente alrededor del centro del total de 24 pines, por lo que los 8 centrales no están asignados simétricamente. Aquí hay un llamado canal de control (CC) que comprueba lógicamente cómo está enchufado el cable. En consecuencia, el controlador de host USB conecta la toma.

Las potencias portadoras de corriente están en A4/B4 y A9/B9 y la tierra en A1/B1 y A12/B12. Los múltiples contactos aumentan la sección del conductor, lo que es necesario para las corrientes elevadas.

Algunos de los 24 contactos pueden asignarse de forma flexible para los llamados modos alternativos. Se trata de interfaces distintas de la USB.

Buchase - Toma de corriente

A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10 A11 A12
GNDTX1+TX1-V BUSCC1D+D-SBU1V BUSRX2-RX2+GND
GNDRX1+RX1-V BUSSBU2D-D+CC2V BUSTX2-TX2+GND
B12 B11 B10 B9 B8 B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1

Stecker – Enchufe

A12 A11 A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1
GNDRX2+RX2-V BUSSBU1D-D+CCV BUSTX1-TX1+GND
GNDTX2+TX2-V BUSV CONN  SBU2V BUSRX1-RX1+GND
B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8 B9 B10 B11 B12

 

Nota: Aunque las unidades deben comprobar en qué sentido está enchufado el cable, a veces se produce el patrón de error de que hay unidades y cables en los que no importa en qué sentido está enchufado el conector. Si algo no funciona, simplemente hay que girar la conexión del enchufe. Con las extensiones USB-C, tienes que probar varias conexiones de enchufe.

Modos alternativos

El uso de la clavija USB-C no solo se va a limitar al USB. En el futuro, el enchufe USB-C servirá como conector para otras interfaces. El conector C tiene 2 pares de cables diferenciales que se utilizan normalmente para USB 3.1 y 3.2. Sin embargo, estas líneas también pueden utilizarse para modos alternativos.

Los modos alternativos permiten utilizar algunos de los 24 pines y cables del conector C para otras interfaces. Por ejemplo, DisplayPort y HDMI. Para ello se necesitan chips multiplexores especiales en el dispositivo anfitrión, que conmutan la señal adecuada en la línea en función del dispositivo conectado. El uso de los pares de hilos libres se define en la especificación alternativa. Si los cables libres están completamente ocupados por un modo Alt, sólo quedan libres las líneas y los pines para USB 2.0.

El organismo de normalización VESA utiliza el conector USB-C para la transmisión de señales DisplayPort. También es posible el funcionamiento en paralelo de USB y DisplayPort o PCIe. Sin embargo, el reenvío del DisplayPort sólo tiene sentido en combinación con gráficos integrados. Esto pone al USB al mismo nivel funcional que el Thunderbolt.

También es posible que los cables libres se utilicen para canales de audio analógicos mediante adaptadores.

Modos alternativos conocidos:

  • DP-Alt: DisplayPort
  • MHL-Alt: MHL
  • TB-Alt: Thunderbolt
  • PCIe-Old: PCI Express
  • HDMI-Antiguo: HDMI

EMCA - Conjunto de cables marcados electrónicamente

Para aprovechar las capacidades del USB-C, algunos cables USB-C tienen conectores con electrónica integrada. Estos cables, denominados "e-marked", pueden indicar a los puntos finales, independientemente de los dispositivos finales, si tienen determinadas funciones. Por ejemplo, si el cable es adecuado para una determinada tasa de transferencia. O, por ejemplo, si puede manejar un determinado modo alternativo.

Una resistencia de pull-up de 56 kOhm en el conector USB-C es el requisito básico para un cable USB-C que cumpla con el estándar. La resistencia de pull-up conecta el pin CC1 (Control Channel 1) del conector USB-C a la tensión de alimentación Vbus. La interfaz lo utiliza para reconocer la orientación de la clavija USB-C insertada, ya que las clavijas CC faltan para las conexiones USB-A o USB-B. El tamaño de la resistencia indica que la corriente máxima la establece la fuente conectada al enchufe USB-A. Puede ser un cargador, pero también un PC.

Problemas con el conector USB-C

La flexibilidad del USB-C es en cierto modo un problema: En muchos enchufes, cables y tomas USB-C no se puede saber qué versión de USB y qué características de rendimiento son capaces de ofrecer. Además, a menudo no hay un etiquetado que indique que los modos alternativos con DisplayPort o Thunderbolt 3 son compatibles.

Muchos dispositivos y cables baratos con USB-C sugieren más características de las que realmente son utilizables. No todos los dispositivos ni todos los cables ofrecen la misma gama de funciones. Depende del dispositivo y de lo que el cable utilizado pueda hacer de forma pasiva y activa.

Un cable USB con un conector USB-C no dice nada sobre lo que el cable puede hacer y lo rápido que puede transferir datos a través de él. Si un cable USB-C no tiene marcas, entonces es posible que solo sea capaz de USB 2.0.

Los problemas con el conector USB-C recuerdan a los primeros tiempos del USB, cuando algunas combinaciones de hardware se comportaban de forma extraña o no querían funcionar. Las recomendaciones típicas son no conectar todos los dispositivos a la vez, sino uno por uno. Empieza con los hubs y las estaciones de conexión y luego conecta continuamente cada dispositivo de uno en uno, con unos segundos de diferencia. A veces te ves obligado a reiniciar el sistema para que todo funcione.

Longitud del cable, apantallamiento, calidad del cobre y sección del cable

En cuanto a los dispositivos de carga y las transferencias rápidas de datos, la longitud máxima del cable, el apantallamiento, la calidad del cobre y la sección del cable son los criterios decisivos. Para los cables USB 3.0, los límites de la física casi se han agotado.

Los cables largos crean problemas. No deben tener más de un metro de longitud. Los cables rígidos son mejores porque la sección del cable es mayor.

El apantallamiento de estos cables ya es casi perfecto. Y la sección del cable apenas puede aumentarse porque las clavijas del enchufe de tipo C son pequeñas. Por esta razón, hay múltiples pines asignados para la fuente de alimentación.

Ya no es posible un grado de cobre más puro con menor resistencia, porque en los cables de alta calidad se utiliza cobre casi puro o ya al 100%.

Si hay problemas debido a la longitud del cable, la conexión USB vuelve a la velocidad USB 2.0.

  • Interfaces: Longitud del cable y conexiones de enchufe

USB-PD: Alimentación a través del cable USB-C.

Un cable USB-C puede diseñarse para voltajes superiores a 5 V y corrientes superiores a 5 A. Con cables especiales y USB Power Delivery (USB-PD), se permite una potencia total de hasta 240 W.

USB Power Delivery permite que un dispositivo no sólo acepte energía, sino que también la suministre (Dual Role Port, DRP).

Cuando se conecta un cable USB-C, los dispositivos implicados negocian el suministro de energía y sus funciones entre sí. Sólo entonces se negocia la velocidad de la conexión de datos.

Pero cuidado, algunos cables USB-C etiquetados como PD son solo cables de carga para portátiles y smartphones. La velocidad de datos puede estar limitada a USB 2.0.

  • USB-PD - USB Power Delivery

Audio USB-C

La clavija USB-C pretende sustituir a la conexión de clavija jack, entre otras cosas. Aquí hay dos posibles variantes.

La señal de audio analógica se transmite como modo de funcionamiento alternativo en los pines libres.

Se produce el cambio a la transmisión de señales digitales. En este caso, el fabricante puede eliminar los componentes analógicos de la unidad. Esto tiene ventajas, ya que éstas ocupan mucho espacio y energía en los dispositivos pequeños.

Es posible emitir señales de audio digitales y alimentarlas a través de USB-C al mismo tiempo. Esto es importante para los smartphones que solo tienen una toma USB-C y ya no tienen una toma jack de 3,5 mm.

Puente USB

El puente USB es una especificación para los hubs. Constituye la base de los concentradores USB-C no solo para conectar las líneas de datos entre sí, sino para que la comunicación tenga lugar a través de un concentrador mediante los pines CC.

Ejemplo: Una fuente de alimentación suele conectarse directamente al dispositivo que se va a cargar. Sin embargo, es posible que la fuente de alimentación se conecte a una estación de acoplamiento o a un concentrador y cargue el portátil desde allí. Para ello, la comunicación entre el portátil y la fuente de alimentación debe realizarse a través del concentrador. Y en eso consiste exactamente el puente USB.

Un problema puede ser el cambio entre la fuente de alimentación y el sumidero de energía. Por ejemplo, si un portátil (con batería) se conecta a una estación de acoplamiento con una fuente de alimentación. Esto significa que la fuente de alimentación suministra energía a la estación de acoplamiento y el portátil se carga al mismo tiempo. Pero, ¿qué ocurre si se retira la fuente de alimentación en este caso? En ese caso, la estación de acoplamiento no debería dejar de funcionar, sino que debería recibir energía del portátil. Esto significa que la corriente debe fluir en la otra dirección. Y, por supuesto, sin interrupción.

Para ello, el portátil y la fuente de alimentación deben comunicarse entre sí a través de la estación de acoplamiento (o un concentrador USB). En este caso, el hub o dock sirve de puente de datos (USB bridging). De este modo, los dispositivos pueden informar de sus necesidades de energía y autentificarse según sea necesario.

Modificado por última vez en Jueves, 10 Noviembre 2022 11:27
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