USB-Typ-C-Steckverbinder werden zu einem gängigen Stromanschluss

Entwicklung der USB-Steckerstandards

USB-Steckverbinder wurden Mitte der 1990er Jahre eingeführt. Anfangs war die Datenübertragung die Hauptfunktion. Sie hatten eine Ladefähigkeit von 2,5 W/5 V 500 mA. Seitdem haben sich USB-Steckverbinder hinsichtlich Größe, Form, Datenübertragungsfähigkeit und Leistungsbeschränkungen kontinuierlich weiterentwickelt. Heutzutage ist der neueste physische Standard Type-C. Neben der Unterstützung größerer Bandbreiten, bidirektionaler Funktionalität und Reversibilität kann diese neueste Version eine höhere Leistungsübertragung bieten als frühere Generationen von Produkten.

Es gibt drei unterschiedliche zugehörige Standards für USB-Anschlüsse, einschließlich physischer Anschlüsse, Datenübertragungsprotokolle und Stromversorgung. Auf hoher Ebene folgen USB-Typ-C-Anschlüsse dem Standard für physische Anschlüsse, der darauf ausgelegt ist, den Stromversorgungsstandard von bis zu 240 W zu erfüllen, und eröffnet ein neues Chancenfeld für USB-Stromanwendungen.

Die Entwicklung der USB-Leistungsstufen kann von 2,5 W/5 V 500 mA für USB 2.0, 4,5 W/5 V 900 mA für USB 3.0/3.1, 7,5 W/5 V 1,5 A für USB BC 1.2, 15 W/5 V 3 A für USB Type-C 1.2 und 100 W/20 V 5 A für das neueste USB PD 3.0 reichen, das derzeit der gängige Anschluss für Hochleistungsanwendungen ist. Der neueste USB PD 3.1-Standard hat die Leistungsfähigkeit sogar auf bis zu 240 W/48 V 5 A weiter erhöht.

Entwicklung von USB-Steckverbindungsstandards

Der standardmäßige USB Type-C-Stecker enthält 16 Datenübertragungs-Pins, 4 Strom-Pins und 4 Erdungs-Pins, insgesamt also 24 Pins. Mit einer Leistungskapazität von bis zu 100 W ist USB Type-C nun eine brauchbare Option für viele Anwendungen, die hohe Leistung erfordern, und kann den standardmäßigen DC-Stromanschluss ersetzen, selbst wenn keine Datenübertragung erforderlich ist.

Der größte Vorteil der Nutzung von USB als Methode zur Stromversorgung ist die Standardisierung, da USB-Steckverbinder allgegenwärtig sind und in der Umstellung auf Typ-C rasch an Popularität gewinnen. Derzeit sind viele neue Mobiltelefone und mobile Geräte mit USB Typ-C ausgestattet. Darüber hinaus ist es zunehmend möglich, dass die Europäische Union Typ-C-Steckverbinder als Ladestandard für alle Geräte in der Zukunft einführen wird, was erfordert, dass viele verschiedene Produkte einen einzigen und gebrauchsfertigen Kabeltyp verwenden, um mehr Komfort zu bieten und für Endnutzer sehr attraktiv zu sein.

Zusätzlich können aus OEM-Sicht, einschließlich Stromversorgungs- und Daten + Stromversorgungs-Steckverbinder, diese Steckverbinder leicht durch eine stabile Lieferkette gefunden werden, da die Standardisierung ein gewisses Maß an Interoperabilität gewährleistet. Der Standard sorgt auch für einfaches Design und Integration, und der Typ-C belegt eine viel kleinere Stellfläche als viele zylindrische Steckverbinder. Darüber hinaus verfügen USB Typ-C-Steckverbinder über robuste Eigenschaften und bieten bis zu 10.000 Steckzyklen, was eine lange Nutzungsdauer sicherstellt und sie zur Mainstream-Wahl unter den aktuellen Steckverbindern macht.

Die nur für Stromversorgung oder Ladefunktion ausgelegten USB Type-C Steckverbinder

Aufgrund der zuvor genannten Vorteile des USB Type-C Steckverbinders wurde auch eine USB Type-C Buchse nur für die Stromversorgung auf den Markt gebracht, die ausschließlich zum Aufladen oder für ein Power-Delivery-Design verwendet wird. Bei diesen 60 W USB Type-C Buchsen nur für die Stromversorgung werden 16 Datenübertragungspins und 2 Erdungspins entfernt, und es bleiben nur 4 Leistungspins und 2 Erdungspins übrig.

Da das Design des Steckverbinders selbst vereinfacht ist und nur 6 statt der üblichen 24 Pins verwendet werden, werden die Kosten des Steckverbinders erheblich reduziert. Neben der Senkung der Teilekosten verringert es die Komplexität und die Ausfallraten, indem die meisten Pins und die zugehörigen Lötstellen eliminiert werden. Obwohl diese nur für Strom ausgelegten Verbinder nicht zur Datenübertragung verwendet werden können, können sie dennoch mit jedem Standard-USB-Typ-C-Kabel, das Daten und Strom übertragen kann, verwendet werden, sodass Endbenutzer keine zusätzlichen Schritte oder Hardware beim Umgang mit Produkten einbauen müssen.

Da jedoch der Datenübertragungspin entfernt wurde, wird der USB 3.0 Leistungsvereinbarungsprozess nicht stattfinden. In diesem Fall kehrt das Ladegerät zur USB-Standardleistungstransferrate von 5 V und 1 A zurück. Für alle anderen Anwendungen funktioniert der Anschluss wie jede andere Strombuchse, und das Laden wird durch den Adapter/Ladeschaltkreis gesteuert.

Während USB-Typ-C-Steckverbinder in einer Vielzahl von Szenarien nützlich sind, sind manchmal spezielle Stromversorgungsoptionen weiterhin eine praktische Lösung. Wenn das harte Limit beispielsweise 240 W beträgt, wird Typ-C in diesem Fall nicht funktionieren, wenn eine höhere Leistung benötigt wird. In anderen Fällen können aufgrund bestimmter Designbeschränkungen unterschiedliche Footprints oder Steckergrößen erforderlich sein, und USB-Typ-C-Steckverbinder könnten durch ihren standardisierten Footprint, ihre Größe und Spezifikationen begrenzt sein, wenn individuellere Lösungen benötigt werden.

Die Zukunft von USB Typ C

USB-Typ-C-Steckverbinder und Power-Delivery-Standards haben eine neue Perspektive auf das Power-Management und die Übertragung eröffnet. Auch wenn es noch nicht die endgültige Lösung ist, machen die hohe Leistungsfähigkeit und die globale Standardisierung es zu einer hervorragenden Wahl für viele verschiedene Produkte. Wenn nur die Stromübertragung benötigt wird, sind die Power-only USB-Typ-C-Steckverbinder von Same Sky aufgrund ihrer geringeren Kosten und der vereinfachten Designintegration eine interessante Lösung für Ingenieure.

Der UJC-HP-3-SMT-TR von Same Sky ist eine Typ-C, 3A, rechtwinklige, 6-polige USB Typ-C Buchse, die für reine Stromanwendungen in einem horizontalen Oberflächenmontagepaket mit einer Stromstärke von 3A und einer Spannungsbewertung von 20 Vdc ausgelegt ist. Der UJC-VP-3-SMT-TR ist eine 6-polige USB Typ-C Buchse, die für reine Stromanwendungen in einem vertikalen Oberflächenmontagepaket mit einer Stromstärke von 3 A und einer Spannungsbewertung von 20 Vdc ausgelegt ist.

Beide USB Type-C Buchsen machen es zu einer kostengünstigeren Lösung, indem sie die Datenübertragungspins entfernen, und sind geeignet für Designs, bei denen das Laden oder die Stromversorgung die einzige Funktion ist. Darüber hinaus sind diese USB Type-C Buchsen mit jedem Standard USB Type-C Stecker kompatibel und integrieren die Zugänglichkeit und das vereinfachte Design der universellen Type-C Verbindung für reine Stromanwendungen. Sie sind kompatibel mit Reflowschweißen und Tape-&-Reel-Verpackung.

Fazit

Nach Jahren der Entwicklung sind USB-Anschlüsse zu einem gängigen Anschluss in Computern, der Kommunikation und Konsumgüterelectronic-Produkten geworden, und USB Typ-C-Anschlüsse haben sich als standardisierter Anschluss für Hochleistungs-Ladeanwendungen etabliert. Die von Same Sky eingeführten USB Typ-C-Buchsen mit 60 W Leistung nur machen sie zu einer kostengünstigeren Lösung, indem sie die Datenübertragungspins entfernen, was die beste Wahl für Designs ist, bei denen das Laden oder die Stromversorgung die einzige Funktion ist.