满足数据、影像、电源传输 移动设备导入USB Type-C界面应用更全面 智能应用 影音
工研院
ADI

满足数据、影像、电源传输 移动设备导入USB Type-C界面应用更全面

在USB Type-C界面上实现USB 3.1 Gen2,可将传输速度提升至10Gbit/sec。Parade Technologies
在USB Type-C界面上实现USB 3.1 Gen2,可将传输速度提升至10Gbit/sec。Parade Technologies

USB Type-C界面普及性越来越高,USB Type-C界面标准与常见Type-A或Type-B最大差异仅在于USB Type-C支持正、反插均可正常使用外,其实导入USB Type-C的优势还有数据、影像、高效电源传输等优点…

USB Type-C界面标准已逐渐普及,与常见在笔记本电脑的USB Type-A、或常见于智能手机平板电脑的USB Type-B界面,USB Type-C最大的差异在于24根脚位排列为左上与右下对称排列方式设计,也因为脚位的对称排列,进而达到正插、反插均可正常使用的界面一大卖点。

USB Type-C界面的Power Delivery方案应用为新界面重点。(Texas Instruments) 

USB Type-C界面的Power Delivery方案应用为新界面重点。(Texas Instruments) 

USB Type-C界面使用率持续提高

即使USB Type-A跟USB Type-B界面的使用普及,USB Type-C界面的导入比例也正快速追上,因为USB Type-C界面在设计弹性上有远胜于原有USB Type-A/B的多项优势。

首先,USB Type-C界面可以因线材与使用目的不同,弹性支持USB 2.0/3.1,若仅支持USB 2.0使用内部线材变更便可达到,而线路加入高速信号对就能支持到USB 3.1 Gen1或Gen2支持的高速传输应用,传输效能达到5Gbit/sec或10Gbit/sec速度。

此外,USB Type-C界面另可在支持Power Delivery(PD)的环境下,将原有USB的最高5V/3A进行传输规格提升,或是透过Power Delivery 2.0版追加的Alternative Mode,让USB Type-C界面亦可达到传输影像信息的效用。

USB 3.2传输速率倍增至20Gbit/sec

2017年9月公布的USB 3.2(版本1.0)指出,USB 3.2新版本可同时使用USB Type-C定义的两对高速信号传输线,让数据传输速度达到20Gpbs(为USB 3.1 Gen2 10Gbit/sec的1倍),在过去USB 3.1 Gen1或USB 3.1 Gen2规格设计,仅使用到Type-C的一对高速信号传输线,而在对应Type-C新界面方面,适用新界面的线路优势,USB 3.2则可使用到2对高速传输线路,应用新线材优势,达到USB 3.2传输效能倍翻目的。

除速度倍翻效益,传输线材距离也是USB 3.2新界面标准另一优势。USB 3.2在传输效能提升至20Gbit/sec,USB 3.1 Gen2的线长规范也可达到2m长度。

USB Type-C界面挑战更高的充电效能

新一代智能手机设计,充电效能已经成为设计重点,其中导入USB Type-C界面产品设计可善用Power Delivery方案透过设计整合、大幅缩短设备的充电速度。

在部分实现高速充电的手机设计,会选择将充电器的输出电压提升、借此达到提高充电瓦数的设计目的,但实际上会因为手机内部的线路限制,让手机进行高功率充电时而会产生设备高热问题,影响设备使用安全性。

为了改善充电效能、提高设备安全性,新设计也有选择将手机内的降压线路移除,让充电线路的输入端与手机内部电池端进行连结,因此产出可程序化电源供应(Programmable Power Supply;PPS)方案,透过定义多种电压搭配不同电压区间的步进电流调整,达到满足实践PD快速充电的设计目的。

目前这类快速充电设计,会定义5V/9V/15V/20V等四种主要电压区间,例如5V则为3?5.9V可调区域电压;9V为3?11V;15V为3?16V;20V为3?21V区间调整,受电方则能根据实际供电状态对电源供应器进行50mA或是20mV的电流/电压步进调整。

若产品设计搭配的电源芯片可对应不同电压/电流配置,在传输线材条件许可情境下,亦可达到对电池进行6/9/12A等不同程度的大电流充电应用。也就是说,在设备设计、充电的电源供应器均同时支持PD 3.0、QC3.0电源协议,即可采行较高效能进行电池电力的充蓄。

多埠多口充电设计具弹性

另一个USB Type-C界面考量方向在于多埠界面同时进行多口充电的设计,也就是说当电源端为设置多埠USB Type-C进行电力输出时,多口充电可以在Assured Capacity Ports和Shared Capacity Ports两种状态提供电力支持。

Assured Capacity Ports为例,若采总瓦数60W的情境输出,若在多埠设计下可以采15/15/30W进行各埠输出设定,每个输出埠均可视为独立输出不会与其他USB Type-C传输埠的实际负载而会有所影响。

若多埠情境采Shared Capacity Ports状态,而是多少埠USB Type-C界面共同均分60W总电力输出,即多埠输出的加总不会超过额定输出功率。不管Assured Capacity Ports或是Shared Capacity Ports设计,目前USB Type-C界面对做为快速充电应用的设计有认证方案,即为将针对对应输出埠提供额定输出的最大充电功率验证与标示,以提供用户区别与理解该充电应用的效用。

视讯扩展输出  接线便利体验更佳

USB Type-C界面另一大特色即整合视讯传输,2017年发布DP Alt-Mode(Display Port Alt-Mode 1.0b)即仅小幅更新规格,针对采用USB Type-C界面进行DisplayPort信号传输进行微幅调整,而在2017年几大手机品牌商,在其旗舰产品导入DP Alt-Mode输出支持,如Huawei Mate10、htc U11、Samsung S8等机型均导入DP Alt-Mode输出支持。

意即支持的手机可以透过USB Type-C界面的DP Alt-Mode直接以Type-C转出HDMI视讯,这对于移动设备使用Type-C的视讯相关应用弹性将大许多,透过视讯配件整合可令智能移动设备透过大型屏幕、TV家电整合应用的弹性更大。

与一般智能移动设备显示直接投影TV或是视讯播放装置最大差别在于,透过DP Alt-Mode输出是不仅仅将移动设备的显示画面放大,而是显示画面的直接扩展呈现,甚至可以应用进阶视窗操作,进行如电脑设备般的操作体验,相较原有采触控操作的手机体验,新一代应用视讯输出的设备透过大屏幕转接,还可延续原有电脑、笔记本电脑使用体验操控如视窗、文件操作,使用智能动装置的屏幕转接就能维持原有电脑的操作体验。

USB Type-C界面可以乘载的用途,透过新一代协议持续更新追加,功能性与应用综效已超越旧式USB相关界面,透过更强悍的传输效能提升,与电源快速充电应用、多媒体视讯画面转接等加值功能整合,已有逐渐成为主流界面的态势,加上USB Type-C界面采对称数据线设计,让界面正插、反插均可维持相同应用功能,不仅在用户体验表现更好,新的线材更弹性的应用,加上主流设备的整合支持,未来发展态势值得持续关注期待。


商情专辑-COMPUTEX 2018