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厉害USBC,一根电缆来统治一切 [复制链接]

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智能手机有线连接器之战已经结束,USB-C是前进的方向。这个多功能端口几乎可以做任何事情——它可以为设备充电、传输数据、处理音频和视频输出,甚至可以让您插入配件。

我们是怎么来到这里的?好吧,多年来,欧盟一直在努力说服电子制造商制定一个通用标准,以避免专有连接器造成的混乱(和浪费)。早期,microUSB是首选连接器,但随着USBTypeC(简称USB-C)的出现,行业转向了新标准。

由于某些将于年底生效的欧盟法规,USB-C基本上对所有便携式电子产品都是强制性的(智能手表等最小的设备除外)。

大多数智能手机制造商都欣然采用了USB-C,就像他们之前采用microUSB一样。最大的反对者是Apple,它仍在其iPhone、AirPods和EarPods上使用Lightning——仅此而已,其他一切都已转移到USB-C,包括新AppleTV的遥控器。

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我们认为Apple的产品线很好地说明了USB-C为何如此出色。Lighting本质上是一个USB2.0端口。这意味着在iPhone和计算机之间同步文件或将RAW照片从存储卡移动到iPad时数据传输速度较慢。

您是否知道实际上有一个基于Lightning的读卡器以USB3.0的速度运行?所以更快的传输是可能的,但显然这是一项很难实现的壮举,只有iPadPro支持它。即便如此,Apple也从未发布过可以超过p的视频适配器。

闪电在它可以携带的能量方面也受到限制。iPhone充电器的最高功率为30W,而苹果新款MacBook的USB-C充电器可输出W。好吧,这不完全是标准,但它甚至不是USB-C可以承载的最大值。

让我们试着把事情组织起来,把USB-C的主要功能一一分解。

数据

USB最初是作为数据端口使用的。USB1.0和1.1非常慢,现在几乎不记得了,USB2.0仍然非常活跃。USB-C共有24个引脚,每侧12个(好吧,22个引脚,但我们不要纠结于细节)。正中间是一对D+/D-,这是典型USB2.0数据线的数据连接,对于USB-C是必需的。这确保所有电缆至少具有一些连接性。

USB3添加了额外的数据传输对电缆——USB-C插头中有四对额外的电缆。虽然USB2限制为MBps,但USB-C电缆的额外布线可实现10、20、40甚至80GBps的传输速度。

快速说明:USB-C连接器当然被USB使用,但也被Thunderbolt使用。这种区别将消失,因为USB4基于Thunderbolt3,而新的USB4版本2基于Thunderbolt4。

另一个有趣的应用是传输PCI-Express信号——这基本上是计算机主板上PCIe插槽的有线版本。这使得外部GPU可以使用一根电缆连接到笔记本电脑。

视频

USB-C的另一个流行用途是视频输出。DisplayPort可能是最常见的用途,USB-C已基本取代了旧的大型DP端口。更重要的是,它不是数据或视频,而是数据、视频和电源。

这允许单个设备连接到一个集线器,该集线器添加了一个标准的HDMI端口、多个USBTypeA和TypeC端口,可能还有读卡器、音频和麦克风插孔等。此类集线器内置于某些显示器中,允许您启动只需插入一根电缆即可获得完整的桌面体验。

当然,这对于笔记本电脑来说非常方便,但有几家智能手机制造商提供桌面模式——三星的DeX、摩托罗拉的ReadyFor,华为也有。甚至Apple也有一款适用于iPadPro的StageManager(当然,它使用USB-C)。

除了DisplayPort、MHL和HDMI适配器之外还有其他选项。其中一些是从一种标准转换为另一种标准的有源适配器,但也有简单的无源适配器。

声音的

我们将在这里快速提及音频。USB可以为您可以插入耳机的外部DAC供电。然而,与视频输出一样,也有一个被动选项——音频适配器附件模式。

USB-C有很多引脚可供使用,其中一些可以重新映射到典型TRRS插孔所需的电缆,因此一个简单的无源适配器可以连接耳机和麦克风。请注意,这纯粹是模拟模式,数字电路已断开以避免噪声。

力量

基本USB标准具有相当低的功率限制(USB2.0为mAh),尽管大多数制造商并未严格遵守标准,因此10W适配器非常普遍。

当然,制造商希望他们的产品脱颖而出,快速充电是实现这一目标的一种方式,尤其是现在智能手机电池的容量为3-6,mAh。这导致了许多专有解决方案,如高通的快速充电和Oppo的VOOC。

然而,标准方法是USBPowerDelivery(简称USB-PD)。初始版本规定了几个可以支持的电压和电流水平——5V时2A,12V或20V时3A或5A。这为PowerDelivery提供了10W至W的相当广泛的范围。

然而,这些固定电压需要在手机内部进行DC到DC转换,以将它们降低到更适合内部锂电池的电压。USB-PD修订版2引入了更多电压——9V和15V——但这还不够。

修订版3允许设备与其充电器通信并请求特定电压。它的范围可以从低至3.3V到高达21V,并且可以以20mV的步长精确地拨入。支持此功能的充电器标有“可编程电源”。这样,充电器就是处理额外热量的充电器,而不是手机(锂电池在变热时不喜欢它)。

最新的USB-PD扩展功率范围标准增加了更多固定电压——28V、36V和48V。这使得新的最大功率达到W(5A时为48V),即使是功能强大的笔记本电脑也足够了(尽管手机已经接近W的限制)。还有一个新的可调电压电源选项,它允许设备以mV的步长在15V和48V之间逐渐调节电压。

请注意,出于安全原因,这种强大的电缆需要一个称为“电子标记”的芯片。该芯片向充电器和电话(或笔记本电脑或其他设备)发出信号,表明电缆能够承载额外的功率。

一些批评

尽管我们喜欢USB-C,但我们不能假装它是完美的。我们的一个主要抱怨是,尽管它具有如此多的功能,但并非所有设备和电缆都支持所有功能。我们上面提到的许多功能都是可选的。

最糟糕的是,很难弄清楚哪些设备和哪些电缆支持什么。USB-IF正试图通过新标签来解决问题,这些标签清楚地表明给定电缆可以承载多少数据和功率。

这也应该解决我们的其他抱怨,命名方案已经成为一个绝对的怪物。您知道没有USB3.0了吗?这与USB3.1Gen1相关。但它也不再存在,现在是USB3.2Gen1。

USB3.2Gen2x2等标题让事情变得更加笨拙。啊。值得庆幸的是,所有这些都将被更清晰的标签所取代:USB5Gbps、USB10Gbps、USB20Gbps和USB40Gbps(并且可能很快就会有USB80Gbps)。

至于功率,将有两个级别——USB60W和USBW。不会有W的标签,因为显然W电缆和W电缆之间的差异足够小,以至于当新标签发挥作用时,销售W电缆就没有意义了。

结论

USB-C非常棒——我们用它来为我们的手机、笔记本电脑、耳机、剃须刀、手电筒以及几乎任何其他内置电池并适合放在背包中的东西充电。

它使我们能够在办公桌上创造舒适的工作场所,只需插入一根电缆,显示器、键盘、鼠标等都可以使用。考虑到最新标准允许它承载比原始规格多很多倍的数据和功率,USB-C可能还没有完成进化。

会有USB-D吗?可能,但不会很快。世界会放弃电缆并转向无线吗?可能不会——这不是一种有效的充电方式。这对数据来说也不是很好,2.4GHzWi-Fi在公寓楼里已经非常拥挤,而5GHz也变得非常拥挤,这促使Wi-Fi联盟转向6GHz频段。

在可预见的未来,USB-C将成为统治一切的一根电缆。

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