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科普:什么是双口盲插

前言

在现在的智能设备中,用户能够听到的新潮词汇愈来愈多,其中盲插这个词汇代表着用户能够在使用时无需再仔细分辨接口,只要对准接口就能插入并成功连接。而这个词汇一提起就让人觉得与USB-C端口不分彼此,因此,充电头网将从USB端口的角度进行讲解什么是双口盲插,浅析其中能够实现成功连接的原理。

USB端口不同

USB(Universal Serial Bus通用串行总线)是一种串口总线标准,换而言之就是一种输入输出接口的技术规范。发展至今,市面上主流使用的USB端口形式有Micro-USB、USB-A以及USB-C。

Micro-USB端口

相必老用户都知道以前的手机后盖是可以拆卸更换电池的设计,虽在现在的安卓手机上,USB-C接口已逐渐取代Micro-USB接口,但不可否认的是,Micro-USB依然是保有量最多的接口。Micro-USB接口外形近似于梯形,并不支持物理盲插。

普通的Micro-USB 2.0线材内部一般拥有4个针脚,其中 Vbus 用于电力传输,GND用于接地,D+、D-用于传输数据;Micro-USB在安全范围内的最大承载电流为2A,对Micro-USB线进行了特别设计,其中看到的多出来的触点用于过更大电流以保证安全。此外MiNi-USB、Micro USB 3.0 b型公口等等这里就不过多讲。

USB-A端口

USB-A是一个传统的USB主机端口设计,最常见在电脑主板、U盘或是充电器端口等等,是最容易识别的设备之一;同样是一个外部总线标准,多用于规范电脑与外部设备的连接和通讯。USB-A端口内部拥有胶芯,近似矩形设计,也不支持物理盲插。

普通的USB-A端口内部一般拥有4个针脚,其中 Vbus 用于电力传输,GND用于接地,D+、D-用于传输数据;而现在仍然使用在充电器端口或者USB-A线材端口,并且不少厂商对USB-A内部的针脚进行特别设计,其中看到的多出来的触点或支持自家私有协议识别针脚,亦或是搭载其他功能,这里就不做过多篇幅讲解。

USB-C端口

正在使用USB-C端口设备的用户基本都有所了解,USB-C端口内部有4对TX/RX分线,2对USBD+/D-,一对SBU,2个CC,另外还有4个VBUS和4个地线,满针脚为 24 针,上下各12针。并且自从2014年USB-C规范发布后,许多新款的Android移动设备、笔记本电脑、台式机甚至是游戏机等3C设备开始使用这种连接端口。

上图为USB-C母座内部图,可以看到盲插需要消耗多一倍的线缆和电气元件。

USB-IF协会对搭载在智能设备上的USB-C端口进行明确规定,满针引脚数为24个。

其次USB-C端口公头由于功能设计原因,因此用户会看到不同规格的USB-C线材端口公头内部针脚数量不一,以实现充电、数据传输、视频拓展等不同功能。

而上图为各个针脚的对应工作原理,不同方向的公座连接母座后可以发现,由于正面触点连接不同,通过USB-C接口带有专用的通信线,即CC(channel configure)线来识别正负;CC线首先是用来判断设备插入的方向:正插或反插;如果是正插,主机使用CC1来和设备通讯,反插使用CC2,可以看到CC使用的是单线协议。

并且CC线可以传输USB PD协议,SBU线在DP功能开启时,可作为DP快充协议中的AUX_P/AUX_N差分线(它的极性是可以根据正反插方向修改的);同时支持DRP (dual role port) type C接口,可以在电源和负载之间进行角色转换,进而支持功率双向传输。

USB-C端口使用

由于USB-C端口的易用性及通用性,并且接口规范的体型更小,迅速出现在各大设备的传输、供电等端口上。

在苹果今年新发布的新款MacBook Pro M2上仍然搭载USB-C端口,可实现充电、数据传输以及视频拓展等功能。

市面上主流的充电器同样搭载USB-C端口,并且可搭载PD、QC等快充协议,可实现更高功率的输出。

在日益发展的显示器产品中,逐渐开始搭载USB-C端口,使用支持视频传输的C to C线材连接端口,通过内部不同的通信线握手,可实现信号传输、音频传输等等功能。

功率盲插

双口盲插,一方面指的是USB-C接口的特性,支持物理盲插,还有一种指的是功率盲插。

现在很多大功率PD充电器都配备了2个甚至多个USB-C接口,虽然都为USB-C接口,但支持的功率却有所不同。上图是来自公牛的100W充电器,它配备了3个USB-C接口以及1个USB-A充电接口。

这是公牛100W充电器的参数:

型号:GNV-AU1B04

输入:100-240V 50/60Hz 2.5A Max

输出:USB-C1/C2:5V3A,9V3A,12V3A,15V3A,20V5A,

USB-C3:5V3A,9V2.22A,12V1.5A

USB-A:5V3A,9V2A,12V1.5A

总输出功率:100W Max

可以看到在输出方面USB-C1和USB-C2均支持最高20V5A 100W的快充功率,也就是说对于用户来讲,拿着USB-C快充线无论是连接充电器的C1还是C2接口都可以获得最高100W的快充功率,无需刻意区分接口,这就叫功率盲插。

充电头网总结

根据历年来的USB-C接口规范形式,盲插似乎是首次出现在USB端口上的词汇,并且字如其“口”,无需识别正反面,无USB-A端口的侧面胶芯,也无Mirco-USB端口的梯形设计,带来的是更扁平小巧的规范设计,广泛运用在各种智能产品之上。

其次,正反盲插的首创灵感似乎是来自与 Lightning 端口,不得不说,苹果还是领先的科技公司。但USB-C接口所搭载的功能更加全面,速率更快以及适配性更好;再者就是搭载在充电器上功率盲插,更多的是充电器的设计方案策略,但终归是无端口就无方案;最后,USB-C端口给现代科技带来更高的便利以及上限,期待未来的持续发展与创新设计。

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