یو‌اس‌بی در برابر یو‌اس‌بی 3.01 نوع C

نسخه‌ی بعدی استاندارد یو‌اس‌بی شامل پورت متقارن و کوچکی به اسم USB Type C است. پورت یو‌اس‌بی نوع C استفاده از وسایل جانبی را ساده می‌کند چرا که می‌تواند در نقش دیسپلی‌پورت، MHL و تاندربولت ۳ انجام وظیفه کند، به علاوه کوچک‌تر است و USB 3.1 با پهنای باند ۱۰ گیگابیت بر ثانیه، در کنار نوع C معرفی شده است. پورت معمولی یو‌اس‌بی را یواس‌بی نوع A می‌گویند، نسخه‌ی مربعی شکل هم یو‌اس‌بی نوع B است.

USB بسیار کاربردی و البته متنوع است

کابل یو‌اس‌بی احتمالاً مهم‌ترین کابل است که در دنیای پی‌سی و لپ‌تاپ و گوشی و تبلت سراغ داریم. تقریباً همه نوع تجهیزات کامپیوتری را با استفاده از کابل و پورت یو‌اس‌بی طراحی کرده‌اند. به هر حال USB مخفف Universal Serial Bus و به معنی باس سریال عمومی است. همین عمومی بودن و صد البته سریال بودن آن است که موجب کاربرد بسیار زیاد آن شده است.

انواع مختلف کابل یو‌اس‌‎بی ۲ و ۳ را در محصولات مختلف دیده‌ایم. Type A و Type B و نسخه‌های مینی و میکرو و حتی تبدیل‌های مختلفی که با توجه به تنوع محصولات عرضه شده، استفاده از USB را کمی پیچیده می‌کند. به تبدیل‌های زیر دقت کنید:

انواع تبدیل USB

انواع تبدیل USB

ممکن است پرینتر شما از Type B استفاده کند و کابل مخصوص آن را لازم داشته باشید. برخی تبلت‌ها از Type A مینی بهره می‌برند و بیشتر گوشی‌ها هم از میکرویو‌اس‌بی ۲٫۰ یا ۳ استفاده می‌کنند. تنوع نسبتاً زیاد شده است اما اگر به ظاهر یو‌اس‌بی ۳٫۱ نوع C در تصویر ابتدای مقاله توجه کنید، سریعاً به این نتیجه می‌رسید که شاید این تنوع را به همگرایی بدل کند.

حلال مشکلات، سریع، کوچک و دوطرفه: USB 3.1 Type C ظاهر می‌شود

به نصویری از پورت یو‌اس‌بی جدید و سوکت‌های مختلف آن توجه کنید:

پورت USB 3.1 Type C و سوکت آن

پورت USB 3.1 Type C و سوکت آن

ظاهر کابل یو‌اس‌بی نوع C مثل یو‌اس‌بی ۲ و ۳ نامتقارن نیست که در نتیجه هنگام اتصال سعی و خطا کنیم تا جهت درست را پیدا کنیم.

مشکل USB در نامتقارن بودن آن است.

مشکل USB در نامتقارن بودن آن است.

مزیت دیگر آن بحث ابعاد آن است. یو‌اس‌بی نوع C تقریباً هم‌اندازه‌ی میکرویو‌اس‌بی است و لذا در طراحی لپ‌تاپ‌های بسیار باریک، اولترابوک‌ها و تبلت‌ها، استفاده از آن ساده‌تر می‌شود. هیچ بعید نیست که با این ابعاد کم، تعداد پورت‌های محصولات آینده، بیشتر شود.

یو‌اس‌بی 3.1 نوع C سریع، متقارن و هم‌اندازه‌ی میکرویو‌اس‌بی است.

یو‌اس‌بی ۳٫۱ نوع C سریع، متقارن و هم‌اندازه‌ی میکرویو‌اس‌بی است.

اولین مادربورد مجهز به یو‌اس‌بی نوع C

کمپانی MSI امسال در CES 2015 مادربوردی به اسم Z97A Gaming 6 را معرفی کرده که در حقیقت همان مادربورد Z97A Gaming 5 است با این تفاوت که روی پنل پشت مادربورد، پورت یو‌اس‌بی ۳٫۱ نوع C به کار رفته است.

MIS Z97A Gaming 6 اولین مادربورد مجهز به USB 3.1 Type C

MIS Z97A Gaming 6 اولین مادربورد مجهز به USB 3.1 Type C

البته دقت کنید که USB Type C بسیار کوچک‌تر از USBهای معمولی است و شاید به خوبی در تصویر فوق نمایان نباشد.

سایر مشخصات مثل رگولاتور ۸ فازی پردازنده، سه اسلات پی‌‌سی‌آی‌اکسپرس ۳٫۰، اسلات M.2 و کنترلر Killer برای شبکه، مثل محصول قبلی است.

سرعت و توان الکتریکی نسخه‌های مختلف USB در حالت معمولی

سرعت USB 3.1 Gen 2 و قابلیت‌های آن با USB 3.0 متفاوت است اما این پروتکل ارتباطی، ارتباطی با پورت USB و ظاهر آن و همین‌طور کابل ندارد. در حقیقت USB 3.1 Gen 2 سرعت ارتباط را دو برابر کرده و کابل و پورت جدید USB Type C برای ساده‌تر کردن استفاده از USB و کوچک کردن پورت و افزایش ظرفیت انتقال توان الکتریکی معرفی شده است.

پورت متقارن و کوچک USB Type C

پورت متقارن و کوچک USB Type C

در جدول زیر سرعت و ظرفیت انتقال توان الکتریکی نسخه‌های مختلف USB تا به امروز، ذکر شده است:

سرعت، ولتاژ و جریان الکتریکی نسخه‌های مختلف USB 1.0 الی USB 3.1
  USB 1.0 USB 2.0 USB 3.0 USB 3.1

پهنای باند

(مگابیت بر ثانیه)

۱۲ ۴۸۰ ۵۰۰۰ ۱۰۰۰۰

توان الکتریکی پیش‌فرض

(ولتاژ و جریان)

۲٫۵ وات

۵ ولت، ۰٫۵ آمپر

۲٫۵ وات

۵ ولت، ۰٫۵ آمپر

۴٫۵ وات

۵ ولت، ۰٫۹ آمپر

۴٫۵ وات

۵ ولت، ۰٫۹ آمپر

در حقیقت USB 3.0 جریان الکتریکی ۰٫۹ آمپر یا ۹۰۰ میلی‌آمپری را پشتیبانی می‌کند، ولتاژ ۵ ولت است و با ضرب کردن این دو، به توان الکتریکی ۴٫۵ واتی می‌رسیم. USB 3.1 هم در حالت پیش‌فرض و اصلی خود، همین محدودیت را دارد.

دقت کنید که یک فلش‌درایو کند و حتی بسیار سریع، حافظه‌ی داخلی با سرعت ۱۰ گیگابیت بر ثانیه (۱۲۵۰ مگابایت بر ثانیه منهای بخش کوچکی برای بررسی صحت ارتباط) ندارد. بنابراین اگر به پورت سریع متصل شود، سرعت آن اندکی بیشتر از حد معمول است و بس.

ظاهر پورت‌ها در تصویر زیر قابل مقایسه است:

چپ به راست: یواس‌بی به صورت پورت micro-B، نوع معمولی یا Type A، نوع مینی یا Mini-A و نوع B

چپ به راست: یواس‌بی به صورت پورت micro-B، نوع معمولی یا Type A، نوع مینی یا Mini-A و نوع B

با نگاهی به تصویر فوق، روشن است که چرا میکرویواس‌بی می‌تواند سرعتی در حد USB 2.0 داشته باشد و میکرویواس‌بی ۲٫۰ باشد و در عین حال ممکن است میکرویو‌اس‌بی ۳٫۰ باشد. البته گاهی ظاهر نسخه‌های میکرو و مینی، متفاوت است.

بنابراین نسخه‌ی USB پروتکل سرعتی آن را توصیف می‌کند و انواع A و B و C و میکرو و مینی، ظاهر پورت را مشخص می‌کنند.

انتقال توان الکتریکی بیشتر برای شارژ سریع و شارژ کردن لپ‌تاپ‌ها و …

در حالت غیر معمولی می‌توان توان الکتریکی بسیار زیادی را به کمک پورت USB منتقل کرد. به این منظور مشخصاتی تحت عنوان USB Power Delivery (به معنی انتقال توان الکتریکی از طریق USB) تصویب شده است که نحوه‌ی ارتباط وسایل سازگار با USB Type C و تبادل توان الکتریکی را توضیح می‌دهد. در جدول زیر مقدار توان الکتریکی USB Type C تا حداکثر ۱۵ وات (۵ در ۳) ذکر شده است:

ولتاژ و جریان الکتریکی بیشتر از مقدار پیش‌فرض در استاندارد USB

ولتاژ و جریان الکتریکی بیشتر از مقدار پیش‌فرض در استاندارد USB

اما چطور وسایل USB با شارژر خود در مورد توان موردنیاز، مذاکره می‌کنند؟

با معرفی USB 2.0 پین CC (مخفف configuration channel به معنی کانال پیکربندی) کانکتور USB برای مشخص کردن توان موردنیاز به کار رفت. حتی می‌توان ۱۰۰ وات انرژی الکتریکی را با ولتاژ ۲۰ و جریان ۵ آمپر (۲۰ در ۵) منتقل کرد. اگر مایکروکنترلرهای یو‌اس‌بی (در شارژر و شارژ شونده) هیچ مباحثه‌ای نداشته باشند، توان الکتریکی پیش‌فرض یعنی همان ۲٫۵ وات منتقل می‌شود. لذا می‌توان با یک پورت و کابل معمولی، گوشی‌های کم‌مصرف را هم شارژ کرد.

پین CC در تصویر زیر به همراه کنترلر Power Delivery (انتقال توان الکتریکی) نشان داده شده است:

پین CC در تصویر زیر به همراه کنترلرهای Power Delivery برای انتقال توان الکتریکی بین شارژر و شارژشونده

پین CC در تصویر زیر به همراه کنترلرهای Power Delivery برای انتقال توان الکتریکی بین شارژر و شارژشونده

در استاندارد جدید یعنی USB Type C 1.0 و USB Type C 1.1 برای انتقال ۱۵ وات (۵ ولت و ۳ آمپر)، نیازی به مداخله‌ی کنترلر انتقال توان الکتریکی نیست. پین CC مستقیماً به ریل ۵ ولتی متصل می‌شود و جریان الکتریکی وارد شده مانیتور می‌شود. اگر جریان الکتریکی کم باشد، مقاومت Rp که در مدار زیر مشاهده می‌کنید کم می‌شود و به این ترتیب جریان الکتریکی بیشتر می‌شود. Rp مقاومتی در مدار تغذیه‌ی هاست (منبع یا همان شارژر) است و مقاومت دیگری به اسم Rd در مدار وسیله‌ای که شارژ می‌شود، قرار دارد. بنابراین می‌توان به راحتی جریان ۰٫۹، ۱٫۵ و یا ۳ آمپری را با تغییر مناسب Rp تأمین کرد.

تنظیم جریان الکتریکی در USB Type C به کمک مقاومت و مانیتور کردن جریان

تنظیم جریان الکتریکی در USB Type C به کمک مقاومت و مانیتور کردن جریان

و مشکل خطرناک کابل‌های غیر استاندارد USB Type C

کابل‌های USB Type C یا انواع دیگری که یک سوی آن Type A (یواس‌بی معمولی) و سوی دیگر Type C است، می‌بایست استاندارد باشند. مسأله سرعت نیست و در واقع سرعت کم، خطری ایجاد نمی‌کند. مسأله میزان توان الکتریکی منتقل شده است که می‌تواند شارژر، مادربورد و پورت‌های USB لپ‌تاپ را به کلی خراب کند. سازنده‌ی کابل با استفاده از مقاومت Rp جلوی انتقال توان الکتریکی بیش از حد را می‌گیرد.

در واقع کابل USB Type C مقاومت پایینی دارد، ضخیم و کوتاه است و در نتیجه جریان الکتریکی زیادی از آن عبور می‌کند. اتصال این کابل به مادربورد و لپ‌تاپ دارای پورت USB Type A، خطرناک است مگر آنکه مقاومت Rp به کمک یک کابل استاندارد و تأیید شده، به درستی لحاظ شود.

به عنوان مثال در شارژ سریع نکسوس ۵X و نکسوس ۶P، جریان ۳ آمپر مطلوب است، بنابراین مقاومت می‌بایست ۱۰ کیلواهم (حداقل) باشد. اگر از شارژر قدیمی و مادربوردهای فاقد USB Type C برای شارژ کردن گوشی‌های دارای قابلیت شارژ سریع استفاده شود، مقاومت Rp می‌بایست ۵۶ کیلواهم تنظیم شود. مقاومت بیشتر و جریان کمتر! یک اصل ساده در الکترونیک. با کابل غیراستاندارد و حتی بسیار ضخیم و عالی، گوشی همان ۳ آمپر را طلب می‌کند اما از مقدار دقیق Rp و محدودیت شارژر آگاه نیست. جریان زیادی کشیده شده و مادربورد، لپ‌تاپ و یا شارژر، به راحتی خراب می‌شود.

جدول زیر را مرور کنید:

مقاومت موردنیاز برای متصل کردن کابل و شارژر قدیمی به وسایل دارای USB Type C

مقاومت موردنیاز برای متصل کردن کابل و شارژر قدیمی به وسایل دارای USB Type C

همان‌طور که مشاهده می‌کنید اگر گوشی به جریان ۱٫۵ آمپری نیاز داشته باشد هم استفاده از کابل غیراستاندارد می‌تواند به دریافت ۳ آمپر جریان منجر شود و در این صورت احتمال خرابی گوشی هم زیاد است. Rp باید ۲۲ کیلواهم و البته بالاتر باشد تا جریان الکتریکی به ۱٫۵ آمپر محدود شود.

مسأله را از نگاهی دیگر بررسی کنید، قیمت تمام شده:

کابل گران، ضخیم و کوتاه، لزوماً استاندارد نیست!

سازنده می‌خواهد کابلی با مس کاملاً خالص (و گران) و ضخامت زیاد (ضخامت بیشتر، مقاومت کمتر در برابر جریان الکترون‌ها) تولید کند و از حداکثر جریانی که در استاندارد ذکر شده یعنی ۵ آمپر، پشتیبانی کند. محصول گران‌‎قیمتی تولید می‌شود و مرغوب است اما استاندارد نیست! مگر آنکه مقاومت Rp در زمان لازم، به درستی اضافه شود.

در نسل‌های قبلی USB کابل کوتاه و ضخیم، معمولاً کابل بهتری محسوب می‌شد اما اکنون وضعیت پیچیده است و کاربر نمی‌تواند با توجه به ظواهر تصمیم بگیرد. تنها روش مطمئنی که پیشنهاد شده، خرید محصولاتی است که USB-IF Certification یا تأییدیه‌ی USB-IF را دریافت کرده‌اند. USB-IF سازمانی عام‌المنفعه است که کابل‌های USB را بررسی کرده و در صورت تطبیق با استاندارد، لوگوی خاصی روی کابل درج می‌شود.

کابل استاندارد USB Type C و لوگوی تأییدیه‌ی USB-IF

کابل استاندارد USB Type C و لوگوی تأییدیه‌ی USB-IF

بازگشت به دانش‌نامه
0 votes, average: 0٫00 out of 50 votes, average: 0٫00 out of 50 votes, average: 0٫00 out of 50 votes, average: 0٫00 out of 50 votes, average: 0٫00 out of 5 (0 نظر، امتیاز: 0٫00 از 5)
برای نظر دادن ابتدا باید ثبت نام کنید.
Loading...
لينک کوتاه:

FacebookTwitterGoogle


دیدگاه بگذارید

اطلاع از
wpDiscuz

تبلیغات

تبلیغات

تبلیغات

×