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Sep 22, 2023

Tutto sull'USB

USB-C eliminates proprietary barrel plug chargers that we’ve been using for

USB-C elimina i caricabatterie con spina a cilindro proprietari che utilizziamo per laptop e miriadi di altri dispositivi. Combatte gli standard proprietari dei caricabatterie per telefoni rendendoli esplicitamente non conformi, costringendo le aziende a far funzionare i loro dispositivi con caricabatterie ampiamente disponibili. Come hobbista, non hai più bisogno di spingere 3 A attraverso minuscoli connettori MicroUSB e cavi sottodimensionati per alimentare un Pi 4 affamato di corrente. Oggi, tutto ciò di cui hai bisogno è una presa USB-C con due resistori - o un chip un po' speciale nel caso le resistenze non ti portano dove vuoi essere.

Ottieni molto più rapporto qualità-prezzo con USB-C. Questo vale anche per il potere; dopo tutto, non tutti i dispositivi basteranno a 15 W, alcuni ne vorranno di più. Se 15 W non sono sufficienti per il tuo dispositivo, vediamo come possiamo andare oltre.

Gli alimentatori USB-C supportano sempre 5 V e alcuni sono limitati a questo, ma il supporto per tensioni più elevate è dove si trova. I consueti gradini di tensione di USB-C sono 5 V, 9 V, 15 V e 20 V; Il supporto a 12 V è opzionale ed è più una convenzione. Questi passaggi sono indicati come SPR e l'EPR aggiunge passaggi da 28 V, 36 V e 48 V al mix, per un massimo di 240 W; che necessitano di nuovi cavi, ma sono completamente compatibili con le versioni precedenti e successive e completamente sicuri da usare grazie ai controlli dei cavi e dei dispositivi che USB-C consente di eseguire.

Un caricabatterie deve supportare tutti i passaggi al di sotto del livello più alto, il che significa che i caricabatterie con capacità di 20 V devono supportare anche 5 V, 9 V e 15 V – in pratica, la maggior parte di essi effettivamente lo fa, e solo alcuni potrebbero saltare un passo o due. Puoi anche ottenere tensioni intermedie, fino a 3,3 V, anche utilizzando uno standard PD chiamato PPS (o lo standard AVS per i caricabatterie della gamma EPR) - non è un requisito, ma scoprirai che parecchi USB- Gli alimentatori C sono obbligatori e il supporto PPS è solitamente scritto sull'etichetta.

Tuttavia, non puoi andare oltre i 5 V solo con i resistori: avrai bisogno di comunicazioni digitali sulla linea CC, utilizzando un protocollo chiamato USB PD (Power Delivery) - che consente a un dispositivo e un alimentatore di negoziare i requisiti di alimentazione in modo funzionale. È un protocollo bidirezionale a velocità di trasmissione costante, prevede controlli CRC, requisiti di temporizzazione della risposta ed è utilizzato praticamente per tutto ciò che riguarda USB-C, anche per le negoziazioni di protocolli ad alta velocità. Ancora più importante, USB-C PD è immensamente potente.

La quantità incredibile di comunicazioni possibili tramite USB-C ci consente di creare dispositivi più intelligenti che mai. È progettato con cura: le comunicazioni sono compatibili sia in avanti che all'indietro, con i nuovi caricabatterie EPR da 140 W che caricano felicemente i vecchi dispositivi da 60 W a velocità di 60 W e caricabatterie da 60 W ancora utilizzabili per la ricarica più lenta di dispositivi che necessitano di 140 W. Le funzionalità USB PD vanno ben oltre il "dammi questa tensione limitata da questa corrente": i dispositivi possono interrogarsi reciprocamente sulle preferenze dei ruoli di alimentazione, sugli stati di carica, scambiare i ruoli di alimentazione al volo, determinare di cosa è capace un cavo e fare tutto questo con la sicurezza in mente.

Se non ne apprezzi ancora la complessità, lascia che ti guidi attraverso uno scenario complesso reso semplice da USB-C. Immagina un dock USB-C con una porta USB3, una porta HDMI e una porta di ingresso per caricabatterie USB-C. Se colleghi un dock di questo tipo al tuo laptop senza collegare un caricabatterie, il laptop alimenterà questo dock con 5 V, limitati a 1,5 A o 3 A, a seconda del laptop. Questo da solo è abbastanza utile quando hai bisogno di una porta HDMI o di una porta USB3 aggiuntiva mentre sei in movimento, e alcuni di questi dock hanno anche Ethernet – difficile rinunciarci. Nel complesso, il dock funge da dissipatore di energia e il laptop funge da fonte di alimentazione. La disposizione viene ribaltata, tuttavia, quando si collega un caricabatterie ad alta tensione alla porta di ingresso del caricabatterie di questo dock.

L'IC all'interno del dock rileverà il caricabatterie e fungerà da intermediario, comunicando PD con il laptop e il caricabatterie, determinando reciprocamente i requisiti di alimentazione e le capacità. Supponiamo che il laptop sia interessato ai 20 V, 3 A che il caricabatterie può fornire. L'IC intermedio dirà al laptop di smettere di fornire 5 V e di prepararsi invece a caricare da una tensione più elevata e, una volta che il laptop è d'accordo, dirà al caricabatterie di aumentare la tensione. In un secondo, il sistema è cambiato completamente: invece di funzionare con 5 V dal laptop, il dock ora trasmette 20 V dal caricabatterie al laptop attraverso se stesso e riceve energia per le proprie esigenze dagli stessi 20 V.