Type-B'den sonra tanıtılan en son arayüz spesifikasyonu. Geleneksel USB arayüzünden farklı olarak Type-C, kullanıcıların doğru ve yanlış yönlere takmalarının sıkıcı işlemini önleyerek fişin yönünü ayırt etmesine gerek olmayan simetrik bir tasarım benimser. Ayrıca USB Type-C, şarj gücünü geleneksel maksimum 7,5 W'tan (5 V1,5 A) maksimum 100 W'a (20 V5 A) çıkaran USB PD (Güç Dağıtımı) protokolünü destekler. En son USB PD3.1 spesifikasyonu, Type-C şarj gücünü daha da iyileştirerek maksimum 240 W'a (28 V5 A) kadar güç sağlar.
Geleneksel USB Type-A veya Type-B aygıtları için, güç kaynağı arayüzü (Kaynak) ve güç alma arayüzü (Sink) arayüz tanımında zaten standartlaştırılmıştır, bu nedenle ters veya yanlış bağlantı konusunda endişelenmeye gerek yoktur. Type-C arayüzlü aygıtlar için, böyle bir fark olmadığından, kullanıcılar arayüz tipini bilemez, bu nedenle Type-C denetleyicisinin bunu tamamlaması gerekir. Peki Type-C arayüzleri birbirlerini nasıl tanır ve doğru güç kaynağı mantığını nasıl sağlar?
Type-C arayüzünün pin tanımı
Type-C arayüzü dişi baş (Yuva) ve erkek baş (Fiş) olarak ikiye ayrılır. Tam Type-C pinleri 24'tür ve her pinin tanımı aşağıdaki gibidir:
1. VBUS: Toplam dört kanal, cihazlar arasında güç kaynağı için BUS voltaj pinleri, ileri veya geri takılmış olmalarına bakılmaksızın, bu dört pin güç kaynağı sağlayacaktır
2. GND: Toplam dört kanal, cihazlar arasındaki güç besleme devreleri, ileri veya geri takılı olmalarına bakılmaksızın, bu dört pin güç besleme devreleri sağlayacaktır
3. TX+/TX- ve RX+/RX-: USB3.0 yüksek hızlı sinyaller için toplam dört çift
4. D+/D-: USB2.0 sinyalleri için toplam iki çift. Dişi konnektörde, bu iki çift bir çifte kısa devre yapacaktır
5. CC/VCONN: CC pimi, cihaz bağlantısını ve ileri ve geri takma yönünü algılamak için kullanılan bir yapılandırma pimidir ve ayrıca USB PD iletişimi için bir hat; VCONN, CC pimine eğik olarak simetrik olan bir pimdir. Bir pim CC olarak onaylandığında, diğeri eMark kablosunu çalıştırmak için kullanılan VCONN olarak tanımlanır
6. SBU1/SBU2: USB4 için ek SBTX ve SBRX sağlayan çoklu pinler
Dişi konnektör, kullanıcının ileri ve geri takma ihtiyaçlarını karşılamak için üst ve alt pimlerde eğik simetriye sahip 24 pimdir; erkek konnektör 22 pimdir. USB2.0 spesifikasyonunda yalnızca bir çift D+/D- olduğundan, erkek konnektörde yalnızca bir çift D+/D- pimi tutulur.
Elbette, gerçek ürün tasarımında, mühendisler maliyet tasarrufu sağlamak için ürün tanımına göre pin sayısını uygun şekilde azaltacaktır. Örneğin, güç adaptörleri gibi yalnızca şarj sağlayan ürünler için, bu tür ürünler USB3.0'in yüksek hızlı veri iletişimine ihtiyaç duymaz, bu nedenle yalnızca CC, VBUS, GND ve D+/D- pinleri korunur.
Güç kaynağı açısından Type-C cihazları üç kategoriye ayrılabilir
1. Sadece güç kaynağı (Source) olarak kullanılabilen Type-C şarj cihazları vb. Type-C cihazlar.
2. Sadece güç alma (Sink) işlevi görebilen Type-C cihazlar (örneğin Type-C cep telefonları vb.)
3. Hem güç kaynağı (Source) hem de güç alıcı (Sink) olarak kullanılabilen Type-C cihazlar (DRP, Dual RolePort), örneğin Type-C notebooklar, çift yönlü powerbankler, vb.
Elbette iki Type-C cihaz C2C kabloları ile birbirine bağlandığında, her iki tarafın da diğer tarafın hangi cihaza ait olduğunu bilmesi gerekir, aksi takdirde tatmin edici olmayan şarj (ters şarj gibi) veya hiç şarj olmama durumu yaşanabilir ve hatta güvenlik sorunları yaşanabilir.
Örneğin, bir kullanıcı bir şarj cihazını (Kaynak) bir Type-C çift yönlü güç bankasını (DRP) şarj etmek için kullandığında, ideal olarak güç bankası bir Lavabo olarak "hizmet" etmelidir. Ancak, yanlış cihaz türü tanımlaması nedeniyle, güç bankası bir Kaynak olarak "hizmet" verebilir ve her iki cihaza da zarar vererek "akım geri akışına" neden olabilir.
Type-C arayüz spesifikasyonu, CC pinindeki bir dizi "yukarı çekme" ve "aşağı çekme" mekanizması aracılığıyla Kaynak, Sink ve DRP arasında ayrım yapar. Kaynak aygıtlar için, CC pininin bir yukarı çekme direnci Rp ile yapılandırılması gerekir; Sink aygıtlar için, CC pininin bir aşağı çekme direnci Rd ile yapılandırılması gerekir; ve DRP aygıtlar için, yukarı çekme ve aşağı çekme anahtarları anahtarlama yoluyla dönüşümlü olarak değiştirilir.
Kaynak, Rp ucundaki CC pinini algılayarak bir cihazın bağlı olup olmadığını belirler ve Lavabo, Rd ucundaki CC pinini algılayarak ileri ve geri yerleştirme yönünü belirler.
Çekme direnci Rd=5.1k ve çekme direnci Rp, güç kaynağı kapasitesine ve çekme voltajına göre ayarlanır. USB Type-C'nin güç kaynağı kapasitesi aşağıdaki gibidir:
1. Varsayılan USB güç kaynağı kapasitesi (Varsayılan USB Gücü). USB2.0 arayüzü 500mA; USB3.2 arayüzü 900mA ve 1500mA'dir
2. BC1.2 (BatteryCharge 1.2) protokolü. Maksimum 7.5W, yani 5V1.5A gücü destekler
3. USB Type-C Akım 1.5A, maksimum 7.5W yani 5V1.5A güç desteği
4. USB Type-C Akım 3A, maksimum 15W yani 5V3A güç desteği
5. USB PD (USB Güç Dağıtımı) protokolü, maksimum 100W, yani 20V5A gücü destekler
Bu beş güç kaynağı kapasitesinin öncelikleri sırayla artar ve güç kaynağı gücü de kademeli olarak artar. Yüksek önceliğe sahip güç kaynağı kapasitesi, düşük önceliğe sahip güç kaynağı kapasitesini geçersiz kılacaktır. Bunlar arasında Varsayılan USB Gücü, USB Type-C Akımı 1,5A ve USB Type-C Akımı 3A, Rp değeri yapılandırılarak ayarlanabilir.
İki cihaz bağlandığında, Sink, Rp ve Rd'nin voltaj bölücü değeri vRd'yi algılayarak Kaynağın güç kaynağı kapasitesini elde eder. Aşağıda Rp değeri, vRd voltaj aralığı ve Kaynak güç kaynağı kapasitesi arasındaki karşılık gelen ilişki gösterilmektedir.
Aynı zamanda, cihazın diğer CC'si Ra=1k tarafından yüzer halde bırakılmış veya aşağı çekilmiştir. Ra aşağı çekilirse, bu USB-C kablosunun dahili bir eMarker çipine sahip olduğu ve Kaynağın kabloyu çalıştırmak için pini VCONN'a geçirmesi gerektiği anlamına gelir.
Şimdiye kadar cihazların Kaynak, Sink ve DRP'yi belirlemek için "pull-up" veya "pull-down" kullandığını veya ikisi arasında dönüşümlü olarak geçiş yaptığını ve Kaynağın güç kaynağı kapasitesini Rp direnç değeri ve vRd voltaj değeri ile ayarlayıp belirlediğini açıkladık. Ancak bu işlem nasıl uygulanır? Type-C ters şarjı veya yanlış şarjı nasıl önler?