USB Type-C连接器成为主流的电源接口

USB Type-C连接器成为主流的电源接口

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早期、传统的USB连接器主要应用于PC领域的数据传输,但随着USB Type-C连接器的推出,支持更高功率的充电速率,使得USB Type-C连接器成为智能手机、家庭自动化设备等各种电子产品的主流充电连接器。本文将为您介绍USB Type-C连接器的技术发展,以及CUI Devices的纯电源USB Type-C连接器解决方案。

不断演进中的USB连接器标准

USB连接器是于1990年代中期推出,最初是以数据传输为主要功能,并兼具2.5 W/5 V 500 mA的充电能力,此后USB连接器在尺寸、形状、数据传输能力和功率限制方面不断发展,如今,最新的物理标准是Type-C,除了支持更大的带宽以及双向和可逆性之外,这种最新的迭代能够比前几代产品提供更高的功率传输。

 

USB连接器存在三种不同的相关标准,包括物理连接器、数据传输协议和电力传输。从高层次来看,USB Type-C连接器遵循物理连接器标准,该物理标准旨在满足高达100 W的电力传输标准,这为USB开辟了一个新的电力应用领域的机会。

 

USB功率等级的进展,可从USB 2.0的2.5 W/5 V 500 mA、USB 3.0/3.1的4.5 W/5 V 900 mA、USB BC 1.2的7.5 W/5 V 1.5 A,再到USB Type-C 1.2的15 W/5 V 3 A,以及最新的USB PD 3.0的100 W/20 V 5 A,已经是当前高功率应用的主流连接器。

 

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具吸引力的标准化USB Type-C连接器

标准USB Type-C连接器包含16个数据传输引脚、4个电源引脚和4个接地引脚,总共24个引脚。凭借高达100 W的功率容量,USB Type-C现在已经是许多需要大功率的应用的可行选择,即使在不需要数据传输时,也可以取代标准的直流电源连接器。

 

使用USB做为供电方法的最大好处便是标准化,因为USB连接器已经无处不在,并在朝向Type-C的过渡上,正在获得推广上的迅速前进动力。目前许多新手机和移动设备已经配备了USB Type-C,此外,欧盟未来越来越有可能采用Type-C连接器做为所有设备的充电标准,要求许多不同产品使用单一、现成的电缆类型,以提供更多的便利性,并对最终用户极具吸引力。

 

此外,从OEM的角度来看,包括纯电源连接器和数据+电源连接器,这些连接器都可以很容易地通过稳定的供应链找到,因为标准化保证了一定程度的互操作性。该标准还确保易于设计集成,并且Type-C的占用空间比许多筒形连接器小得多,加上USB Type-C连接器具备坚固耐用的特性,可提供高达10,000次插拔,确保使用寿命长,使其成为当前的连接器主流。

用于充电或供电的纯电源USB Type-C连接器

由于USB Type-C连接器具备前述的好处,因此市面上也推出了仅用于充电或供电设计的纯电源USB Type-C插座,这种60 W纯电源USB Type-C插座移除了16个数据传输引脚和2个接地引脚,只留下了4个电源引脚和2个接地引脚,而100 W版本总共保留了所有4个电源和4个接地引脚,总共有8个引脚。

 

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由于简化了连接器本身的设计,只有使用6或8针,而不是标准的24针,因此显着降低了连接器的成本。除了降低零件成本外,它还通过消除大部分引脚和相关焊点来降低复杂性和故障率。虽然这些纯电源连接器无法用于传输数据,但它们仍可以与任何可传输数据和电源的标准USB Type-C电缆搭配,因此最终用户在与产品交互时,不需要使用额外的步骤或硬件。

 

不过,由于数据传输引脚已被移除,因此将不会发生USB 3.0的电源协商过程,在这种情况下,充电设备将恢复为5 V和1 A的USB标准电源传输速率,对于所有其他应用,连接器将像任何其他电源插孔一样工作,充电将由适配器/充电电路控制。

 

虽然USB Type-C连接器在广泛的场景中非常有用,但有时专用的供电选项仍然是一种实用的解决方案。例如,硬性限制为100 W,在需要更多功率的情况下,Type-C在此状况下将无法工作。在其他情况下,由于某些特定的设计限制,可能需要不同的占位面积或连接器尺寸,因此当需要更多定制解决方案时,USB Type-C连接器可能会受到其标准化的占用空间、尺寸和规格的限制。

USB Type-C的未来

USB Type-C连接器和Power Delivery标准开辟了一种看待电源管理和传输的新方法,虽然仍不是最终解决方案,但其高功率能力和全球标准化,使其成为许多不同产品的绝佳选择。当只需要供电时,CUI Devices的纯电源USB Type-C连接器,因其较低的成本和简化的设计集成,而成为工程师感兴趣的解决方案。

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CUI Devices的 UJC-HP-3-SMT-TR 是一款Type-C、3 A、直角,是专为仅供电应用而设计的6针USB Type-C插座,采用水平表面贴装封装,额定电流为3 A,额定电压为20 Vdc。此外,UJC-HP-G-SMT-TR则是一款8针USB Type-C插座,专为纯电源应用而设计,采用水平表面贴装封装,额定电流为5 A,额定电压为20 Vdc。另一款UJC-VP-3-SMT-TR则是专为纯电源应用而设计的6针USB Type-C插座,采用垂直表面贴装封装,额定电流为3 A,额定电压为20 Vdc。

 

这三款USB Type-C插座均通过移除数据传输引脚,使其成为更具成本效益的解决方案,适用于充电或电源是唯一功能的设计。此外,这三款USB Type-C插座能够兼容任何标准USB Type-C插头,将通用Type-C连接的可访问性和简化设计,集成应用于仅电源应用,并兼容于回流焊,采用卷带包装。

结语

经过多年演进的USB连接器,已经成为横跨计算机、通信、消费类电子产品的共通连接器,USB Type-C连接器更成为高功率充电应用的标准化连接器。由CUI Devices所推出的60 W与100 W纯电源USB Type-C插座,则通过移除数据传输引脚,使其成为更具成本效益的解决方案,将是适用于充电或电源是唯一功能设计的最佳选择。