Vbus usb на схеме что это

Обновлено: 07.07.2024

▼ Название того или иного коннектора снабжается буквенными индексами.

Тип коннектора:

А — активное, питающее устройство (компьютер, хост)
B — пассивное, подключаемое устройство (принтер, сканер)

«Пол» коннектора:

Размер коннектора:

Например: USB micro-BM— штекер (M) для подключения к пассивному устройству (B); размер micro.

Назначение контактов USB 2.0

Красный V_BUS (+5V, Vcc — Voltage Collector Collector) +5 Вольт постоянного напряжения относительно GND. Для USB 2.0 максимальный ток — 500 mA.
Белый D- (-Data)
Зелёный D+ (+Data)
Чёрный GND — общий провод, «земля», «минус», 0 Вольт

Разъёмы mini и micro содержат 5 контактов:

Красный V_BUS
Белый D-
Зелёный D+
ID — в разъёмах «B» не задействован; в разъёмах «A» замкнут с GND для поддержки функции «OTG»
Чёрный GND

Кроме прочего, в кабеле содержится (правда, не всегда) оголённый провод Shield — корпус, экран, оплётка. Этому проводу номер не присваивается.

Распиновка шнура мыши и клавиатуры

У некоторых мышей и клавиатур в кабеле встречаются нестандартные цвета проводов.
Прочтите также про подключение мышей и клавиатур к порту PS/2.

Пайка разъёмов USB 2.0

⚠ Обратите внимание, как расположены на колодке рабочие и «паятельные» контакты относительно друг друга! От этого зависит распайка разъёма.

В большинстве случаев рабочие контакты расположены с обратной стороны колодки относительно контактов для пайки ▼

Но встречаются разъёмы, у которых обе группы контактов расположены с одной стороны колодки. В этом случае распайка будет иной ▼

Распиновка USB-кабеля означает описание внутреннего устройства универсальной последовательной шины. Это устройство применяется для передачи данных и зарядки аккумуляторов любых электронных приборов: мобильных телефонов, плееров, ноутбуков, планшетных компьютеров, магнитофонов и других гаджетов.

Проведение качественной распиновки требует знаний и умения читать схемы, ориентирования в типах и видах соединений, нужно знать классификацию проводов, их цвета и назначение. Длительная и бесперебойная работа кабеля обеспечивается правильным соединением проводами 2 коннекторов USB и mini-USB.

Виды USB-разъемов, основные отличия и особенности

На практике, из-за особенностей конструкции и реализации протокола, пропускная способность второй версии оказалась меньше заявленной и составляет 30-35 Мбайт/с. Кабеля и коннекторы спецификаций универсальной шины 1.1 и второго поколения имеют идентичную конфигурацию.

Универсальная шина третьего поколения поддерживает скорость 5 Гбит/с, равняющуюся скорости копирования 500 Мбайт/с. Она выпускается в синем цвете, что облегчает определение принадлежности штекеров и гнезд к усовершенствованной модели. Сила тока в шине 3.0 увеличилась с 500 мА до 900 мА. Эта особенность позволяет не использовать отдельные блоки питания для периферийных устройств, а задействовать шину 3.0 для их питания.

Совместимость спецификаций 2.0 и 3.0 выполняется частично.

Классификация и распиновка

Несмотря на то что последовательная шина называется универсальной, она представлена 2 типами. Они выполняют разные функции и обеспечивают совместимость с устройствами, обладающими улучшенными характеристиками.

Разъемы классического типа B не подходят для подключения малогабаритного электронного оборудования. Подключение планшетов, цифровой техники, мобильных телефонов выполняется с использованием миниатюрных разъемов Mini-USB и их улучшенной модификации Micro-USB. У этих разъемов уменьшенные размеры штекера и гнезда.

Распиновка USB 2.0 разъема типы A и B

+5V (красный VBUS), напряжение 5 В, максимальная сила тока 0,5 А, предназначен для питания;
D- (белый) Data-;
D+ (зеленый) Data+;
GND (черный), напряжение 0 В, используется для заземления.

Для формата мини: mini-USB и micro-USB:

В большинстве кабелей имеется провод Shield, он не имеет изоляции, используется в роли экрана. Он не маркируется, и ему не присваивается номер. Универсальная шина имеет 2 вида соединителя. Они имеют обозначение M (male) и F (female). Коннектор М (папа) называют штекером, его вставляют, разъем F (мама) называется гнездо, в него вставляют.

Приводятся схемы и цвета распайки проводов для контактов USB, micro-USB и USB-B. Информация очень актуальна, так как практически все мобильные и настольные приборы и гаджеты имеют этот интерфейс как для передачи данных, так и заряда встроенного аккумулятора.

Цвета проводов для ремонта КАБЕЛЕЙ USB

Схемы коннекторов USB 2.0

Тип коннектора:

А — активное, питающее устройство (компьютер, хост)
B — пассивное, подключаемое устройство (принтер, сканер)

«Пол» коннектора:

M (male) — штекер, «папа»
F (female) — гнездо, «мама»

Размер коннектора:

Например: USB micro-BM— штекер (M) для подключения к пассивному устройству (B); размер micro.

Распиновка разъема USB - гнёзда и штекеры

Назначение проводов в USB кабеле таково:

Красный VBUS (+5V, Vcc — Voltage Collector Collector) +5 Вольт постоянного напряжения относительно GND. Максимальный ток — 500 mA
Белый D- (-Data)
Зелёный D+ (+Data)
Чёрный GND — общий провод, «земля», «минус», 0 Вольт

Разъёмы mini и micro содержат 5 контактов:

Красный VBUS
Белый D-
Зелёный D+
ID — в разъёмах «B» не задействован; в разъёмах «A» замкнут с GND для поддержки функции «OTG»
Чёрный GND

Во всех таблицах вид разъёма дан с его внешней, рабочей стороны, а не со стороны пайки! Изолирующие детали разъёма отмечены светло-серым цветом, металлические части — тёмно-серым, а полости разъёма обозначены белым цветом.

Как распаять USB? Берём изображение лицевой части коннектора в зеркальном отображении и паяем.

Распайка штекеров USB mini и USB micro

Разъёмы mini и micro содержат 5 контактов. В разъёмах типа «B» четвёртый контакт не используется. В разъёмах типа «A» четвёртый контакт замкнут с GND. А для GND - пятый контакт.

Тонкомпенсированный регулятор громкости с адаптацией к регулятору тембра - теория и практика.

Схема регулируемого таймера цикличного включения-отключения любой нагрузки через реле.

Схема автоматического контроллера включения освещения в прихожей или во дворе. Основа: CD4001B и BT136-600D.

Сборник из 10 конструкций и схем приставок к цифровым мультиметрам, расширяющих функционал измерительных приборов.

С использованием интегральных микросхем детектора заряда разъем USB становится универсальным компонентом для портативных устройств. Соблюдение спецификации BC1.2 (BC1.2 – Battery Charging Revision 1.2 – спецификация зарядного устройства аккумуляторной батареи вариант 1.2) обеспечивает ясность и простоту реализации технологии. Обилие возможностей интегральных схем детектора заряда делает их чрезвычайно привлекательными при разработке портативной электроники. Компания Maxim Integrated предлагает многофункциональные детекторы зарядного устройства MAX14576/MAX14636/MAX14637 и MAX14656.

Что, кроме обильных порций кофе, помогает уменьшить время выхода продукции на рынок, снизить стоимость, сконцентрироваться на циклах разработки инноваций? Подсказка: стандартизация. Стандарты, определяющие протоколы и эксплуатационные характеристики, повлияли на все аспекты технологии: размеры корпуса устройства, расположение выводов, информационные и коммуникационные интерфейсы, драйвера программного обеспечения, разъемы, способ распространения программного продукта, соблюдение экологических норм, испытательные приспособления. Этот список можно продолжать без конца. Чем подробнее описание, тем лучше оснащены разработчики для определения продуктов, которые следует вывести на рынок. Если есть какие-либо сомнения по поводу необходимости строго оговоренных стандартов, отправляйтесь в два любых магазина одежды и купите рубашки с одним и тем же размером.

Лучшие стандарты растут вместе с технологией. Стандарты пересматриваются, и затем в них отражается усложнение промышленности, в то время как необходимо поддерживать уже укоренившуюся практику. USB порт – прекрасный пример универсального стандарта. Первоначально предполагалось стандартизировать разъемы на ведущем компьютере, затем была расширена спецификация USB с разрешением горячей замены электроники (стандарт USB-OTG – “On the Go”) как для ведущего, так и для периферийного устройства. Спецификация снова эволюционировала с введением «Спецификации зарядки аккумуляторной батареи с помощью USB» [USB Battery Charging Specification, 1], отразившим невероятный бум мобильных телефонов и других портативных устройств с портом USB. В настоящее время стандарт USB проходит очередной виток эволюции с новой спецификацией USB 3.1 с инновационным симметричным разъемом типа С. Из-за способности идти в ногу со временем [2], порт USB в настоящее время можно найти повсеместно, где используются заряжаемые устройства.

Поддержка такого устойчивого стандарта, как USB, может влиять даже на политику правительства. В июне 2009 Европейская Комиссия опубликовала памятку, предполагающую разрешить использование универсального зарядного устройства для каждого мобильного телефона, который имеет разъем микро-USB и опирается в значительной степени на ВС1.2. [3] В ответ крупнейшими производителями мобильной электроники, такими как Apple, LG, Samsung и Sony Ericsson, а также многими другими [4] был подписан меморандум о взаимопонимании (MoU – memorandum of understanding). Ассоциация GSM (GSMA), которая организует мировой мобильный конгресс (Mobile World Congress) и охватывает более 220 стран, также анонсировала намерение стандартизировать зарядное устройство мобильных телефонов с USB-разъемом [5]. Корейская ассоциация телекоммуникационных технологий (Korean Telecommunications Technology Association) и китайское министерство промышленности и информационных технологий (Chinese Ministry of Industry and Information Technology) выпустили технические требования к стандартизации зарядного устройства мобильного телефона [6]. Даже международный телекоммуникационный союз (International Telecommunication Union), специализированное учреждение в рамках Организации Объединенных Наций, опубликовал ITU-T L.1000 – рекомендации к адаптации универсального зарядного устройства на основе предложений GSMA, Евросоюза и Китая [7]. Обновление USB 2.0, в которое добавлены положения о передачи энергии, введение стандарта USB 3.1 в 2013 году и нового стандартного разъема Type-C в 2014 году будут продолжать оказывать сильное влияние на стандарты USB.

Детектор зарядного устройства и порты в BC1.2

Почему комитеты по стандартам и правительство выбрало для унификации USB разъем и протоколы, изложенные в BC1.2? Создание общего стандарта позволит добиться совместимости, оптимальной производительности, безопасности любых устройств, использующих USB. Спецификация оговаривает, сколько мощности может передать любой порт, а также указывает рациональный путь определения количества переданной энергии для портативных устройств. Таким образом, разработчик любого портативного оборудования может обеспечить совместимость с как можно большим числом USB. Производители будут знать, как наилучшим образом применять USB, и могут предвидеть значения напряжений и токов, прилагаемых к USB. Учитывая эти данные, можно осуществлять проектирование без риска электрических перегрузок. Наконец, возрастающее значение тока заряда, используемого устройством, значительно сокращает требуемое для процесса заряда время. Следовательно, детектор зарядного устройства – важная особенность, которая должна быть заложена во всех заряжаемых устройствах, использующих порт USB.

Прежде чем обсуждать протокол обнаружения устройств, важно знать различия среди существующих спецификаций USB. Наиболее распространенная спецификация USB 2.0 поддерживает ток заряда не более 500 мА. ВС1.2 оговаривает три различных типа портов: стандартный порт для обмена (SDP – standard downstream port), выделенный порт для заряда (DCP – dedicated charging port) и порт для обмена и заряда (CDP – charging downstream port).

SDP – классический USB-порт. В дополнение к коммуникации USB обеспечивает ток 100 мА для периферийных подключенных устройств, причем ток может быть увеличен до 500 мА. Большинство портов, как правило, не имеют этого предела тока, и большие токи не гарантируются. DCP не поддерживает обмен данными, но обеспечивает зарядный ток 500 мА без распознавания порта. CDP поддерживает обмен данными USB и высокий ток заряда; присутствует внутренняя схема, которая переключается на этапе определения заряжаемого устройства. Некоторые производители электроники разработали свои собственные схемы идентификации зарядного устройства в дополнение к типам USB-портов, указанных в спецификации. Вариации этих схем добавляют еще один слой технологии обнаружения зарядного устройства, который нельзя упускать из вида.

Процесс определения зарядного устройства

Процесс определения зарядного устройства, согласно спецификации BC1.2, состоит из пяти базовых этапов:

Рис. 1. Контакты разъема USB и обнаружение
данных соединения

Для выполнения DCD периферийное устройство должно подключить источник тока величиной от 7 до 13 мкА (опорное напряжение 3,3 В) к D+ и проконтролировать напряжение. Этот диапазон тока выбран таким образом, чтобы поддерживать необходимый уровень напряжения для всех логических элементов при допустимом отклонении величин сопротивлений, оговоренных в спецификации. Если D+ не подключен, напряжение будет иметь высокий логический уровень. Если подключен, то на D+ будет считываться низкий логический уровень, несмотря на тип порта. Если соединение с контактами данных не терялось после односекундного таймаута, конечное устройство предполагает, что DCD состоялось.

Логическая схема процедуры определения типа зарядного устройства приведена на рисунке 2.

Рис. 2. Обобщенная процедура определения зарядного устройства в соответствии со спецификацией BC1.2

Зарядные устройства, не совместимые с ВС1.2, отличаются у разных производителей. Многие из зарядных устройств собственной разработки идентифицируют себя для конечного устройства посредством уровня напряжения, получаемого резистивным делителем между шиной VBUS и землей. В зависимости от уровня отклонения, требуемого схемой обнаружения зарядного устройства, может быть добавлен контур чувствительности для обнаружения уровней напряжений на D + и D-, и таким образом становится возможным идентифицировать различные зарядные спецификации производителя.

Технология определения зарядного устройства

Интегральная схема обнаружения USB-зарядного устройства – это микросхема, которая реализует многие функции и тонкости, связанные с определением зарядного устройства в соответствии со спецификацией ВС1.2. Также возможно реализовать схему определения на дискретных элементах. Однако количество компонентов, место на печатной плате и время, потраченное на создание дискретной системы, резко возрастает.

Добавление специальной микросхемы для определения устройства заряда требует дополнительного места на печатной плате, поэтому производители часто сочетают другие необходимые или желательные функции в одном корпусе. Следовательно, микросхема определения зарядного устройства высокой степени интеграции обладает множеством дополнительных функций, таких как встроенные ключи для работы USB или UART/аудио, последовательные интерфейсы управления, защита от перенапряжения (OVP – overvoltage protection), поддержка USB OTG, возможность заряда Li+ батарей или даже способность нумерации USB.

Разработчики, подбирающие детектор зарядного устройства, который можно установить в уже существующий продукт с минимальным количеством дополнительных компонентов и местом на печатной плате, должны заинтересоваться семейством микросхем MAX14576/MAX14636/MAX14637. Этот класс детекторов зарядных устройств питается непосредственно от шины USB VBUS , так что нет необходимости организовывать дополнительный источник питания. Детекторы оснащены внутренними переключателями SPST, которые открываются, когда выполняется определение зарядного устройства, и закрываются, когда включена передача данных через USB. Каждое устройство имеет порты ввода/вывода с открытым коллектором для сигнализации статуса разрешения зарядки или передачи данных. Некоторые версии детектора зарядного устройства имеют совместимый с Apple® порт детектора зарядки в дополнение к спецификации BC1.2. На рисунке 3 показан пример схемы обнаружения, которая обрабатывает протокол детектирования. Для такой схемы требуется меньше ресурсов основного процессора, и нет необходимости в серьезных изменениях в существующем проекте.

Рис. 3. Схема включения детектора зарядки MAX14636

За последние несколько лет произошел лавинообразный рост на рынке смартфонов. Список их функционала продолжает увеличиваться, а габариты – уменьшаться. Тщательное планирование и использование высокоинтегрированных решений необходимы для сокращения спецификации. Так, например, мобильный телефон использует один разъем для зарядного устройства; подключения к персональному компьютеру; подключения внешних аксессуаров; воспроизведения аудио. Для осуществления всех этих задач в компактном исполнении системные разработчики могут применить микросхему определения заряда MAX14656 (рисунок 4).

Рис. 4. Применение детектора заряда MAX14656 в смартфонах

Эта универсальная схема детектора зарядного устройства автоматически определяет разницу между BC1.2-совместимыми портами и поддерживает определение Apple-совместимых зарядных устройств (то есть 500 мА, 1 А, 2,1 А). Эти устройства имеют интегрированные DPDT-переключатели, которые позволяют использовать шины D+ и D- для совместного использования высокоскоростным USB-приемопередатчиком, аудиовыходом и даже внутренним UART. Используя I2C-интерфейс, встроенный процессор читает, подключено ли зарядное устройство, и переконфигурирует внутренние ключи для соответствующего режима. Например, рассмотрим одиночный детектор зарядного устройства со встроенным OVP на шине VBUS, с защитой от электростатических разрядов на линии передачи данных и посадочным местом 1,65х1,65 мм. Данная микросхема добавит одиночному разъему гибкости применения в системах с ограниченными габаритами.

Перспективы для устройств портативной электроники

Технология определения зарядного устройства достаточно универсальна, так как основные функции детектора зарядного устройства могут быть использованы совместно с другими функциями для достижения высокой степени интеграции при разработке портативной электронной техники. Другие решения сочетают в одном корпусе детектор зарядного устройства с контроллером заряда Li+ аккумуляторных батарей. Некоторые комбинируют детектор зарядного усторойства и самонумерацию USB. Сегодня новые микросхемы детекторов зарядного устройства автоматически осуществляют мониторинг циклов заряда батареи в соответствии с BC1.2, вместо дополнительной загрузки встроенного процессора с ручной юстировкой суммарного тока, протекающего за определенный в спецификации временной интервал.

Когда объединяются функции детектора зарядного устройства и заряда, получается интеллектуальное ключевое управление аккумуляторной батареей. Эта технология позволяет автоматически переключаться между аккумуляторной батареей и зарядным устройством, когда происходит процесс заряда. Следовательно, некоторые микросхемы детекторов зарядного устройства могут обеспечить как зарядку батареи, так и полный ток нагрузки. Устройства, которые поддерживают эти функции, снабжены также терморегулированием тока для защиты от опасных высоких температур, возникающих в результате одновременного заряда аккумулятора и обеспечения тока нагрузки. Благодаря интеграции детектора и зарядного устройства, системный разработчик может уделить больше внимания конечному применению продукта и меньше беспокоиться по поводу вопросов, связанных с процессом заряда.

Тем временем спецификация USB BC1.2 продолжает стимулировать электронную промышленность, обеспечивая стандарт, который производители могут брать за основу. Большое количество BC1.2-совместимых зарядных устройств уже доступны, и со временем объемы будут только увеличиваться. Уже один этот факт делает применение разъема USB в портативном устройстве привлекательным вариантом. При использовании микросхемы обнаружения зарядного устройства разъем USB на портативном устройстве становится универсальным компонентом. Соблюдение спецификации BC1.2 поддерживает ясность и простоту в реализации технологии. При разработке компактного и портативного изделия применение микросхемы детектора зарядного устройства позволяет увеличить степень интеграции за счет обширного списка сопутствующих функций.

Читайте также: