En oversigt over USB Type-C i strøm-kun design

Med den første USB-standard, der blev introduceret tilbage i 1996, har USB-stik og deres tilknyttede standarder set en lang række ændringer gennem årene med hensyn til deres fysiske forbindelsestype, datahastigheder og strømoverførselsfunktioner. Da USB Type-C® blev introduceret i 2014, repræsenterede den, den nyeste fysiske standard, hvilket giver brugerne større kapacitet og fleksibilitet på grund af sin tovejs, reversible pakke, hurtigere data overførselshastigheder og højere strømspecifikation. Et USB-stik er i sidste ende bundet til disse tre forskellige, men tilknyttede, standarder: det fysiske stik, datatransmissionsprotokol og strømforsyning. Imidlertid opstår forvirring ofte, når man ser på forholdet mellem standarderne. Før vi diskuterer den nye tendens med strømforsyede USB Type-C-stik, er det værd at få en afklaring af forbindelsen af de forskellige USB-standarder.

Forstå USB-standarden

Fra et højt niveau definerer den nyeste USB Type-C-standard kun det fysiske stik, som brugerne ser i mange af nutidens mobiltelefoner og elektroniske enheder. Dataoverførselsprotokoller, såsom USB 3.2 og selv nu med USB4, gælder kun for det elektriske signal. Selvom de ofte bruges sammen, kunne en ingeniør oprette et system ved hjælp af USB 3.2-dataoverførselsspecifikationen og deres eget proprietære stik, der ikke overholder den fysiske USB-stikstandard.

Det samme gælder for USB Power Delivery (PD) specifikationen. På grund af dets design understøtter et USB Type-C-stik op til 5 A strøm og 20 V _DC spænding for op til 100 W strømoverførselsfunktion defineret i USB-PD 3.0. USB PD 3.1-standarden, der blev lanceret i 2021, har siden udvidet Type C's strømoverførselskapacitet op til 240 W. Mens USB Type-C-stik kan understøtte USB-PD, styres strømforsyningsspecifikationen virkelig af opladningskredsløbet og kun begrænset af det fysiske stiks spænding og nuværende kapacitet. Denne højere effektfunktion understøttet af USB Type-C-stik har imidlertid ført dem til en ny verden af strømmuligheder.

Figur 1: Fremskridt inden for USB-strømniveauer (Billedkilde: Same Sky)

Fordele ved USB Type-C-stik i strømdesign

Med seksten dataoverførselskontakter, fire strømkontakter og fire jordkontakter understøtter et standard USB Type-C-stik med 24 kontakter op til 240 W strømoverførsel. Dette gør USB Type-C-stikket til en spændende løsning til strømapplikationer med muligheden for at udskifte et standard jævnstrømsstik, selv når der ikke er behov for dataoverførsel.

Standardisering er en af de største fordele ved at bruge USB til strømforsyning. USB-stik er bredt anvendt i mange forskellige brancher, og Type-C fortsætter med at etablere sig som det universelle stik i telefoner og mobile enheder. Derfor har EU allerede besluttet at indføre USB Type-C-stikket som standard for alle fremtidige enheder, der købes og sælges i regionen. For en slutbruger kan bekvemmeligheden ved kun at have brug for et enkelt, hyldekabel til interface med en lang række produkter ikke undervurderes. OEM'er drager også fordel af en stabil forsyningskæde, da USB-stik er enkle at finde, og deres standardisering sikrer et niveau af interoperabilitet. På grund af denne standardisering reduceres udfordringerne ved designintegration også. Derudover tilbyder USB Type-C-stik typisk en mindre pakkestørrelse end et antal tønde-stik såvel som høj pålidelighed og længere levetid med en 10.000-parring cyklus vurdering.

Strøm-kun USB Type-C-stik

På grund af de fordele, der er nævnt i det foregående afsnit, har Same Sky udviklet USB Type-C-stikdåser, der kun er beregnet til strøm, til anvendelser, hvor opladning eller strømforsyning er den eneste tilsigtede anvendelse. Same Sky 60 W USB Type C-stik med kun strøm fjerner de seksten dataoverførselskontakter og to af jordkontakterne, så der kun er fire strømkontakter og to jordkontakter tilbage.

Figur 2: 24-kontakt Type-C vs 6-kontakt strøm-kun type-C (Billedkilde: Same Sky)

Ved at fjerne de 16 kontakter fører det forenklede design af stikket til en betydelig omkostningsreduktion med kun seks kontakter sammenlignet med en standard 24-kontakt Type-C. Dette reducerer ikke kun delomkostningerne, men reducerer også kompleksiteten og fejlfrekvensen med færre kontakter og tilknyttede loddeforbindelser til at mislykkes. Selvom disse strøm-kun USB Type-C-stik ikke overfører data, er de stadig kompatible med ethvert standard data + strøm-USB Type-C kabel. Dette øger deres bekvemmelighed uden yderligere hardware eller krav, når de interfacer mellem stikket og kablet.

Bemærk, at når dataoverførselsstifterne er fjernet, finder USB 3.0-strømforhandlingsprocessen ikke sted, hvilket betyder, at opladningsenheden vender tilbage til USB-standardstrømoverførselshastigheden på 5 V og 1 A. I alle andre tilfælde vil stikket fungere som ethvert andet strømstik, hvor opladningen styres af adapteren/opladningskredsløbet.

Yderligere strøm-scenarier

Selvom det er en passende mulighed til en række applikationer og design, er dedikerede strømforsyningsindstillinger, såsom jævnstrømsstik, har stadig deres plads. Først og fremmest er USB Type-C-stik med en effektoverførselsgrænse på 240 W simpelthen ikke en mulighed for design, der kræver mere end 240 W. USB PD 3.1 åbner dog op for endnu flere effektmuligheder sammenlignet med den tidligere 100 W-grænse. Selvom standardiserede fodaftryk giver fordele i mange scenarier, er der sandsynligvis tilfælde, hvor et andet fodaftryk eller en anden emballagetype kan være en mere passende løsning. Med andre ord; når der er behov for et mere tilpasset stik, kan USB Type-C være begrænset af dets standardiserede størrelser og grænser. For mere information om, hvornår andre strømstik stadig kan være den bedste løsning, skal du læse Same Sky blog på vælge et DC-stik.

Se fremad med USB Type-C

USB Type-C-stik og deres udbredte anvendelse har givet ingeniører nye muligheder til strømstyring og transmission. Selvom det ikke er en totalløsning, vil Type-C's strømkapacitet på op til 240 W og globale standardisering give det et stærkt fodfæste i en lang række produkter og applikationer. Med deres lave pris og forenklede designintegration tilbyder Same Sky USB Type-C-stikdåser, der kun leverer strøm, ingeniører en tiltalende mulighed, når strømforsyning er den eneste funktion.

Same Sky tilbyder i øjeblikket horisontale eller vertikale 60 W USB Type C-stikdåser med en maksimal strømstyrke på 3 A og en spændingsstyrke på 20 V_DC.