USB-C
El conector USB-C y los cables asociados pretenden eliminar la proliferación de conectores y cables USB. El USB tiene las clavijas A y B, además de las muchas otras clavijas mini y micro y otras variantes para el USB 2.0 y el 3.0. La idea es que el USB-C sustituya a 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 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.
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. Correspondiente aproximadamente a un microconector USB 2.0 utilizado en los smartphones.
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 que se puede meter como se prefiera.
- El conector USB-C se utiliza en ambos lados de un cable. Los otros conectores son similares como HDMI, DisplayPort y RJ45.
- El conector USB-C no es compatible con todos los otros 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), siendo 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 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 |
| GND | TX1+ | TX1- | V BUS | CC1 | D+ | D- | SBU1 | V BUS | RX2- | RX2+ | GND |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| GND | RX1+ | RX1- | V BUS | SBU2 | D- | D+ | CC2 | V BUS | TX2- | 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 |
| GND | RX2+ | RX2- | V BUS | SBU1 | D- | D+ | CC | V BUS | TX1- | TX1+ | GND |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| GND | TX2+ | TX2- | V BUS | V CONN | SBU2 | V BUS | RX1- | 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: En muchos enchufes, cables y tomas USB-C no se puede saber qué versión y qué características de rendimiento se ofrecen. Además, a menudo no hay un etiquetado que indique que los modos alternativos con DisplayPort o Thunderbolt 3 son compatibles.
- En muchos dispositivos y cables USB-C se muestran más características de las que realmente tienen. No todos los dispositivos o cables ofrecen las mismas funciones. Depende del dispositivo y de lo que el cable pueda hacer de forma pasiva y activa.
- Un cable USB de tipo 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.
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.
- 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 los cables es casi perfecto. Y la sección del cable no pueden 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), con 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 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.
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Autor: Marcos Jodar Gómez
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