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如何選擇合適的USB Type-C連接器?

貿澤電子 ? 來源:貿澤電子 ? 作者:貿澤電子 ? 2021-05-18 18:06 ? 次閱讀

根據市場研究機構ABI Research的預測,去年超過50%的智能手機和93%的筆記本電腦配置最新USB Type-C接口。從目前的USB Type-C市場滲透率來看,實際情況大抵如此,甚至還會更為樂觀,比如從我們自身的經驗來講,身邊已經很少能看到不采用USB Type-C接口的安卓手機了。

全能型的接口

從USB-IF發布USB Type-C標準之日起,就毫不掩飾其希望通過這個新的接口“一統天下”的野心,因為USB Type-C在規格的定義上,幾乎是招招直擊原有電子產品外設接口的痛點,塑造了一個“全能型”的物理接口協議。這種“全能”體現在以下幾個方面:

1

在數據傳輸速率方面

USB Type-C支持最新的USB數據傳輸標準,可支持USB 3.1第2代協議利用一組數據通道以高達10Gbps的速率傳輸數據;而在USB3.2協議中,可通過控制兩組10Gbps數據通道,實現高達20Gbps的傳輸速率。而且Thunderbolt 3.0也已宣布放棄自有物理接口標準,而采用USB Type-C,因此未來USB Type-C成為應用最為廣泛的高速數據傳輸接口標準,應該是沒有什么懸念的。

2

在功率傳輸方面

USB Type-C能夠完美地支持USB PD(USB Power Delivery)快充標準,最高承載100W的電能(20V/5A)。這主要得益于在USB Type-C的架構中,包含有四根VBUS線,具有更強的電流傳輸能力;同時,USB Type-C接口中還有兩根專門用于充電協議通信的CC線,能夠在充電時在充電和受電設備之間建立溝通機制,實現自適應的充電過程調整,讓充電效率最大化。所以在便攜設備的快充領域,基于USB Type-C接口的USB PD也是目前市場接受程度最高的快充協議。

3

視頻傳輸方面

USB Type-C可以通過Alternate Mode實現4K以上高清影像傳輸。這個特性實際上使得USB Type-C可以替代DisplayPort、HDMI等專用A/V接口,在設備中只使用一個物理接口即可實現數據和視頻的傳輸,進一步減少電子設備接口類型和數量。

4

在易用性方面

USB Type-C 0.83cm x 0.26cm的外形十分小巧,與我們熟悉的USB Type-A接口相比僅有其1/3;而且USB Type-C支持雙面正反插,避免了盲插時“插不準”的煩惱,這無疑大大改善了用戶體驗。

上述所有這些優勢疊加在一起,讓人們很容易對USB Type-C的市場前景做出兩個判斷:

1由于USB Type-C在性能上的提升和功能上的擴展,使其能夠滲透到更廣泛的應用領域,除了電腦外設和移動終端這兩個USB的傳統優勢市場,在家電、汽車、工業、儀器儀表等領域USB Type-C的擁躉也會越來越多。

2再有,憑借“全能型”的特質,USB Type-C在同一設備上取代其他接口,完成外設接口的“大一統”,也是一個明顯的趨勢。目前主流智能手機上就只一個USB Type-C接口,蘋果的MacBook電腦上也只保留了USB Type-C一種物理接口,這些產品設計上的優化都是很好的例證。

也正因于此,USB Type-C的商用進程一直處于高速發展之中。按照HIS的估算,在2015年至2020年的五年中,USB Type-C出貨量的平均年復合增長率高達231%,最終達到26億左右。在這之后,隨著電子設備總量的增加以及USB Type-C在不同應用領域滲透率的提升,USB Type-C的市場容量仍將維持在高位。

連接器的優化

這樣的市場走勢,對于連接器廠商來說自然是個好消息。但是如此美味的“市場蛋糕”是否能夠吃到嘴,那就需要考驗連接器廠商兩個方面的能力了:一是技術實力,即是否能夠快速設計開發出符合USB Type-C標準的產品;二是對市場的響應能力,即是否能夠跟隨市場的發展節奏,不斷豐富自己的產品組合。

如上文所述,由于USB Type-C的市場版圖更大了,對于USB Type-C連接器相應地也會有更高的要求。這主要體現在以下幾點:

1

針對性優化

由于USB Type-C支持更高的傳輸速率、更大的功率,因此也就需要更可靠的連接,這就要求在電氣機械設計方面都要有針對性的優化。

2

設置保護措施

更緊湊的外形意味著USB Type-C內部組件和結構也會更“嬌氣”,一些避免連接器在使用中遭受損壞的措施自然少不了。

3

形態多樣化

市場的擴大,應用的不同,也就帶來了USB Type-C連接器產品形態的多樣化——有的USB Type-C連接器只需要單純的供電功能,有的則需要同時支持數據和功率的傳輸;有的連接器需要支持USB 3.1的超高速率,而有的只需滿足USB 2.0標準即可;有的應用對連接器的防水防塵有特殊的要求,而有的對此并不敏感……這些多樣化的需求,也就需要更加多樣化的產品來支持。

4

配置多樣化

此外,為了滿足不同應用和不同PCB裝配工藝的要求,USB Type-C連接器產品還要能夠提供不同配置,除了標準型的產品,緊湊型、低中心線的沉板型、直立型、側立型等特殊配置類型的產品也需要在產品的規劃藍圖中有所考慮。

獨具匠心的設計

如何滿足上面這些USB Type-C連接器的設計要求?領先的連接器廠商已經給出了答案。比如Molex就針對各種應用場景,提供了豐富的USB Type-C連接器和線纜組件,并且在產品的很多設計細節上,可以講是獨具匠心。

先來看看Molex的USB Type-C連接器插座有什么特點:

1支持高至5.0A的電流傳輸:與額定電流為1.8A的micro-USB接口相比,可令電池充電時間減少64%。

2插座中采用“舌形”中間板連接器設計:確保高可靠性,防止連接器誤用造成損壞。

3高溫尼龍插入式成型(insert-mold)插座殼體:提高連接的機械強度,強度,減少中間板和端子之間潛在的短路風險。

再來看看Molex的USB Type-C連接器插頭設計有什么獨特之處:

1電纜插頭采用單件金屬護罩:便于輕松識別和區分非USB Type-C電纜。

2插頭外殼和護罩之間的聚酯薄膜:防止配接過程中出現潛在電氣短路。

3插頭采用高正向力的端子設計:提供穩定的電氣性能,同時支持較高的電流承載能力并能夠降低溫升。

4配接長度短:支持更小的外形和更高的設計靈活性。

作為USB Type-C互連方案中不可或缺的一部分,配套電纜組件也有不少可圈可點的地方:

1支持高達100W(20V/5A)的功率傳輸:適合更高功率應用

2支持最高10Gpbs數據傳輸速率:高速網絡應用的理想之選

3支持4K高清顯示:適用于高質量的視頻顯示

410,000次插拔壽命:更高的堅固耐用性

5全屏蔽:提供EMI/RFI防護

6不同電纜選項滿足USB 2.0和3.1速度要求:針對各種用戶的不同應用需求

通過以上的連接器插座、插頭和電纜組件特性,我們可以看到通過全方位的優化,Molex的連接器方案可以完美地支持UWB Type-C標準的要求,并在可靠性和耐用性方面有更進一步地考慮。

豐富的產品組合

除此之外,為了適應USB Type-C多樣化的應用場景,Molex對于USB Type-C連接器產品也進行了細致的分類,分為入門級、進階級和專業級三種產品大類,具體的區別見表1:

在選型時,用戶只需掌握以下這些基本原則,就可以從Molex豐富的產品線中快速找到最合適的產品:

1如果只需傳輸電源時,可以選擇入門級的產品,且可根據電流承載能力選擇不同針腳數(包括6pos和14pos)的連接器。

2當如果同時需要傳輸電源和信號時,建議選擇進階級的產品,根據信號速率的不同要求選擇不同針腳數(包括16pos和24pos)的連接器。

3如果同時需要傳輸電源和信號,而信號速率要達到40Gbps時,可選擇24pos專業級的產品。同時在專業級的產品中,Molex還提供防水防塵級別高達IPX8的連接器。

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表1:Molex不同級別USB Type-C連接器

資料來源:Molex)

根據應用場合及PCB裝配方式的不同,Molex也在不斷豐富自己的USB Type-C產品組合,推出了板上型、沉板型、直立型、側立型等各種不同配置的產品,讓用戶在產品選型時不必東奔西走,一站式滿足各式各樣的設計需求。而且在每一種產品配置中,Molex也都做了特殊的優化,這從圖4展示的直立型USB Type-C插座的設計中,就可見一斑。

由此可見,面對持續高速增長的USB Type-C市場,Molex無論是在產品的品質還是產品組合的豐富性上,都已經做足了準備,而且從Molex的2021年新品發布計劃中可以看出,其步伐明顯在加快。

原文標題:什么樣的USB Type-C連接器值得選?本文告訴你~

文章出處:【微信公眾號:貿澤電子】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。

責任編輯:haq

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