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Dec 04, 2023

Tudo sobre USB

Se você acompanha nossa saga USB-C, sabe que o fio CC no

Se você acompanha nossa saga USB-C, sabe que o fio CC nos cabos USB-C é usado para comunicações e detecção de polaridade. No entanto, o que não é tão conhecido é que existem dois protocolos usados ​​no USB-C para comunicações – um analógico e outro digital. Hoje, vamos ver a sinalização analógica usada no USB-C – em parte, aprender mais sobre os lendários resistores de 5,1 kΩ e como eles funcionam. Também aprenderemos sobre emarkers e a misteriosa entidade que é VCONN!

A fonte de alimentação USB-C espera detectar uma certa redução de valor na linha CC antes de fornecer 5 V no VBUS, e quaisquer tensões mais altas devem ser negociadas digitalmente. A PSU, seja a porta do seu laptop ou um carregador, pode detectar o pulldown (conhecido como Rd) porque mantém um pullup (conhecido como Rp) na linha CC - então verifica se um divisor de tensão se formou em CC e se a tensão resultante está dentro da faixa aceitável.

Se você conectar um dispositivo que não torne um pulldown acessível por meio do fio CC no cabo, seu dispositivo nunca receberá energia de uma porta USB-C e funcionará apenas com um cabo USB-A para USB-C. Espera-se que mesmo os dispositivos mais inteligentes que podem falar com a parte digital do USB-C tenham pulldowns, apenas esses pulldowns são internos ao IC de comunicação USB-C usado. Uma porta USB-C que deseja receber energia precisa ter um pulldown.

Esta parte é bem conhecida até agora, mas vimos falhas por falta de resistor em dispositivos baratos em grande quantidade, e o conselho coloquial é "adicione resistores de 5,1 kΩ". Você pode ter medo de pensar que é tão simples, mas ficaria surpreso.

Existem dois tipos de funções de energia para portas USB-C – lado da fonte e lado do consumidor. O lado analógico do USB-C permite que os designers adicionem uma maneira simples de negociar os requisitos de energia ao usar o USB-C em 5 V, sem usar ICs específicos ou caros – usando pullups para fontes e pulldowns para dissipadores. A combinação de um pullup e um pulldown forma um divisor de tensão, e a própria tensão representa a capacidade atual do carregador.

Agora, no modo de sinalização analógica, a fonte pode ajustar o pullup com base no orçamento de energia disponível para ela, e isso é bastante útil. Imagine um laptop ou um carregador com várias portas USB-C. À medida que cada porta é carregada, haverá menos corrente para fornecer a outras portas, o que é em grande parte definido pela forma como o dispositivo é construído internamente. Veja o laptop Framework, por exemplo, equipado com quatro portas USB-C. Cada porta pode fornecer 15 W a 5 V / 3 A, mas se você quiser alimentar quatro dispositivos USB-C somente dissipadores de uma só vez, ela só poderá fornecer 1,5 A na terceira e na quarta porta – uma limitação bastante razoável de uma perspectiva de engenharia.

Isso significa que dispositivos de maior consumo, como dispositivos de 1,5 A e 3 A máximo, devem monitorar a tensão na linha CC para determinar se eles podem exceder o orçamento de energia ajustando suas demandas de energia ou, de outra forma, sendo desligados se o novo limite de corrente estabelecido for excedido.

O que isso significa para você como usuário? Nada, se seus dispositivos forem de baixa potência o suficiente. Espera-se que seus dispositivos monitorem a tensão na linha CC e ajustem seu apetite de acordo. Alguns dispositivos comprados em lojas não fazem isso, mas é raro. Como um hacker? Se você construir um dispositivo que obtém energia de uma porta USB-C e pretende obter 3 A a 5 V, lembre-se de que nem todas as portas USB-C fornecerão isso. Você pode, no entanto, verificar a disponibilidade de 3 A medindo a tensão na linha CC. Ou não, não sou sua mãe, e muitos dispositivos hackers prosperam com detecção zero.

Quais tensões você pode esperar na linha CC? Bem, é o tipo de tensão que você pode ler com um ADC básico que seu microcontrolador possui, ou mesmo um comparador.

Como você pode ver, está tudo abaixo de 3,3 V, então você não precisará de um divisor de tensão se estiver usando um ADC de microcontrolador full-swing. Ah, e se você tiver um soquete USB-C, lembre-se de monitorar os dois pinos CC separadamente, é claro.

Você realmente precisa monitorar a tensão CC? Quando você está apenas cortando alguma coisa, não realmente, mas pode ajudar se você quiser ir além de 0,5 A – 1 A. Se você exceder as demandas atuais que a porta de origem pode fornecer, é suposto simplesmente pare de fornecer energia ao seu dispositivo - um resultado bastante seguro. Por outro lado, a filosofia do USB-C é ter várias camadas de proteção e, se você estiver construindo um dispositivo de 15 W com a abordagem simples do resistor de 5,1 kΩ, é melhor torná-lo um dispositivo capaz de detectar sua potência. abastecimento insuficiente. Além disso, é bem fácil de fazer!