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科普:什么是双口盲插

充电头网评测室 充电头网评测室 2022-10-11


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或更大电流通信。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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