USB Type-C: standard e nuove soluzioni IC

Le specifiche relative allo standard USB type-C sono state ampiamente diffuse e nei prossimi mesi cominceranno ad essere un punto fermo nei dispositivi Mobile e portatili, con una sua adozione sempre più crescente. Con l’annuncio dei produttori mondiali quali Apple e Google, con il MacBook e il Chromebook Pixel, ci si è indirizzati verso un nuovo standard di comunicazione del futuro. Lo standard è un aggiornamento dell'USB-A e USB-B, attualmente impiegati nei portatili e smartphone.  Lo standard risponde alle esigenze del mercato in termini di power management e data rate, ma soprattutto in termini di quantità, sempre crescente, di dispositivi in grado di interconnettersi. Le specifiche sono redatte su un documento ufficiale della USB 3.0 Promoter Group dove vengono analizzate le caratteristiche fisiche e i relativi dettagli di connettività. In questo articolo dopo una breve panoramica dello standard, valuteremo i principali IC di controllo che le aziende, quali Microchip e Texas Instruments, mettono sul mercato. 

Introduzione

Nei mercati in rapida evoluzione, i progettisti di sistemi elettronici sono costantemente sotto pressione per fornire le funzionalità giuste, al momento giusto, con sempre più vincoli in termini di spazio, potenza e costi. Il connettore USB Type-C (Figura 1) è destinato a cambiare radicalmente il modo in cui colleghiamo i nostri dispositivi portatili e intelligenti. E'  il nuovo connettore del prossimo futuro per quanto riguarda la connettività dati e l’alimentazione, una soluzione di interfaccia decisamente molto più conveniente per i consumatori. E’ stato sviluppato dalla Implementers Forum, un gruppo certificato di oltre 700 aziende tra cui Samsung ed Apple.  Il connettore è legato allo standard USB 3.1 che rappresenta l’evoluzione di quello 3.0 con piccolissime differenze.  E’ un connettore reversibile, ovvero non si necessita di sapere il verso di collegamento e ha dimensioni dell’attuale micro USB. Lo standard Type-C si adatta ad essere un collegamento perfetto per accessori e periferiche esterne, ma anche per alimentare portatili ed altri dispositivi. Supporta due tipi di correnti aggiuntive, 1,5A e 3A. Inoltre, il cavo USB Type-C può supportare lo standard USB Power Delivery (PD) con correnti fino a 5A. Visti i livelli di corrente, lo standard necessita di opportune protezioni, senza le quali potrebbe danneggiare il dispositivo.

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Figura 1: Alcune versioni del connettore USB. A sinistra le principali porte attualmente in uso, a destra USB Type-C.

Standard

Il cavo USB Type-C è a 24 pin ed è stato rilasciato nel mese di agosto del 2014. E’ un cavo universale che risponde alle esigenze di una vasta gamma di calcolo, visualizzazione e applicazioni di ricarica. L'obiettivo a lungo termine è quello di sostituire tutte le iterazioni precedenti del cavo USB, ampliando notevolmente le capacità complessive (Figura 1 e 2).

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Figura 2: Configurazione dei segnali USB Type-C. Il connettore ha una dimensione di 8.3 mm x 2.5 mm

L'interfaccia a 24-pin è organizzata in modo simmetrico e comprende per esempio pin per USB 2.0, otto pin (quattro coppie) per SuperSpeed USB e due pin per i segnali alternate mode e side-band. Inoltre, due pin vengono utilizzati per le configurazioni di canale e di comunicazione USB-Power Delivery, alcuni per VBUS e quattro pin per GND. I connettori e l'assemblaggio di cavi sono definiti in modo tale che le coppie differenziali SuperSpeed USB possano trasportare dati fino a 20 Gbps (Figura 3 e 4).  Rispetto alle soluzioni precedenti, ci sono stati miglioramenti in termini di EMI e RFI. USB Power Delivery è un protocollo unico che permette di alimentare e trasferire dati su un singolo cavo. Questo protocollo offre fino a 100W di potenza in entrambe le direzioni downstream facing port (DFP) e upstream facing port (UFP).

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Figura 3: USB Type-C combina tutto in un unico connettore

 

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Figura 4: Descrizione dei segnali del connettore USB Type-C

USB Type-C e USB Power Delivery (PD) sono emersi come una soluzione innovativa per risolvere il problema persistente di non aver mai il cavo USB corretto. Invece di aver bisogno di più cavi, il nuovo standard combina i dati, alimentazione e video in un unico cavo, flippable e [...]

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2 Commenti

  1. Ernesto Sorrentino 30 giugno 2016

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