Виды USB разъемов – основные отличия и особенности
Существует три спецификации (версии) данного типа подключения частично совместимых между собой:
- Самый первый вариант, получивший широкое распространение – v 1. Является усовершенствованной модификацией предыдущей версии (1.0), которая практически не вышла из фазы прототипа ввиду серьезных ошибок в протоколе передачи данных. Эта спецификация обладает следующими характеристиками:
- Двухрежимная передача данных на высокой и низкой скорости (12,0 и 1,50 Мбит в секунду, соответственно).
- Возможность подключения больше сотни различных устройств (с учетом хабов).
- Максимальная протяженность шнура 3,0 и 5,0 м для высокой и низкой скорости обмена, соответственно.
- Номинальное напряжение шины – 5,0 В, допустимый ток нагрузки подключаемого оборудования – 0,5 А.
Сегодня данный стандарт практически не используется в силу невысокой пропускной способности.
- Доминирующая на сегодняшний день вторая спецификация.. Этот стандарт полностью совместим с предыдущей модификацией. Отличительная особенность – наличие высокоскоростного протокола обмена данными (до 480,0 Мбит в секунду).
Благодаря полной аппаратной совместимости с младшей версией, периферийные устройства данного стандарта могут быть подключены к предыдущей модификации. Правда при этом пропускная способность уменьшиться до 35-40 раз, а в некоторых случаях и более.
Поскольку между этими версиями полная совместимость, их кабели и коннекторы идентичны.
Обратим внимание что, несмотря на указанную в спецификации пропускную способность, реальная скорость обмена данными во втором поколении несколько ниже (порядка 30-35 Мбайт в секунду). Это связано с особенностью реализации протокола, что ведет к задержкам между пакетами данных
Поскольку у современных накопителей скорость считывания вчетверо выше, чем пропускная способность второй модификации, то есть, она не стала удовлетворять текущие требования.
- Универсальная шина 3-го поколения была разработана специально для решения проблем недостаточной пропускной способности. Согласно спецификации данная модификация способно производить обмен информации на скорости 5,0 Гбит в секунду, что почти втрое превышает скорость считывания современных накопителей. Штекеры и гнезда последней модификации принято маркировать синим для облегчения идентификации принадлежности к данной спецификации.
Еще одна особенность третьего поколения – увеличение номинального тока до 0,9 А, что позволяет осуществлять питание ряда устройств и отказаться от отдельных блоков питания для них.
Что касается совместимости с предыдущей версией, то она реализована частично, подробно об этом будет расписано ниже.
Виды разъемов USB
Аббревиатура «USB» несет сокращенное обозначение, которое в целостном виде читается как «Universal Series Bus» – универсальная последовательная шина, благодаря применению которой осуществляется высокоскоростной обмен цифровыми данными.
Универсальность USB интерфейса отмечается:
- низким энергопотреблением;
- унификацией кабелей и разъемов;
- простым протоколированием обмена данных;
- высоким уровнем функциональности;
- широкой поддержкой драйверов разных устройств.
Какова же структура USB интерфейса, и какие существуют виды ЮСБ технологических разъемов в современном мире электроники? Попробуем разобраться.
Технологическая структура интерфейса USB 2.0
Разъемы, относящиеся к изделиям, входящим в группу спецификаций 1.х – 2.0 (созданные до 2001 года), подключаются на четырехжильный электрический кабель, где два проводника являются питающими и ещё два – передающими данные.
Также в спецификациях 1.х – 2.0 распайка служебных ЮСБ разъемов предполагает подключение экранирующей оплётки – по сути, пятого проводника.
Существующие исполнения соединителей универсальной последовательной шины отмеченных спецификаций представлены тремя вариантами:
- Нормальный – тип «А» и «В».
- Мини – тип «А» и «В».
- Микро – тип «А» и «В».
Разница всех трёх видов изделий заключается в конструкторском подходе. Если нормальные разъемы предназначены для использования на стационарной технике, соединители «мини» и «микро» сделаны под применение в мобильных устройствах.
Поэтому два последних вида характеризуются миниатюрным исполнением и несколько измененной формой разъема.
Таблица распиновки стандартных соединителей типа «А» и «В»
| Контакт | Спецификация | Проводник кабеля | Функция |
| 1 | Питание + | Красный (оранжевый) | + 5В |
| 2 | Данные – | Белый (золотой) | Data – |
| 3 | Данные + | Зеленый | Data + |
| 4 | Питание – | Черный (синий) | Земля |
Наряду с исполнением разъемов типа «мини-А» и «мини-В», а также разъемов типа «микро-А» и «микро-В», существуют модификации соединителей типа «мини-АВ» и «микро-АВ».
Отличительная черта таких конструкций – исполнение распайки проводников ЮСБ на 10-пиновой контактной площадке. Однако на практике подобные соединители применяются редко.
Распиновка USB 3.0 разъёмов (типы A и B)
В третьем поколении подключение периферийных устройств осуществляется по 10 (9, если нет экранирующей оплетки) проводам, соответственно, число контактов также увеличено. Однако они расположены таким образом, чтобы имелась возможность подключения устройств ранних поколений. То есть, контакты +5,0 В, GND, D+ и D-, располагаются также, как в предыдущей версии. Распайка гнезда типа А представлена на рисунке ниже.
Обозначения:
- А — штекер.
- В — гнездо.
- 1, 2, 3, 4 — коннекторы полностью соответствуют распиновке штекера для версии USB 2.0 тип В, цвета проводов также совпадают.
- 5 (SS_TХ-) и 6 (SS_ТХ+) коннекторы проводов передачи данных по протоколу SUPER_SPEED.
- 7 — масса (GND) для сигнальных проводов.
- 8 (SS_RX-) и 9 (SS_RX+) коннекторы проводов приема данных по протоколу SUPER_SPEED.
Цвета на рисунке соответствуют общепринятым для данного стандарта.
Как уже упоминалось выше, в гнездо данного порта можно вставить штекер более раннего образца, соответственно, пропускная способность при этом уменьшится. Что касается штекера третьего поколения универсальной шины, то всунуть его в гнезда раннего выпуска невозможно.
Возможно, вам также будет интересно, как ремонтировать жесткий диск Seagate
Теперь рассмотрим распайку контактов для USB 3.0 типа В. В отличие от предыдущего вида, такое гнездо несовместимо ни с каким штекером ранних версий.
Обозначения:
- А и В — штекер и гнездо, соответственно.
- Цифровые подписи к контактам соответствуют описанию предыдущего рисунка.
- Цвет максимально приближен к цветовой маркировке проводов в шнуре.
Type-A
Этот разъем USB все еще занимает лидирующее место среди других типов. Пользователь сталкивается с такими кабелями каждый день. К ним относятся накопители (флешки), ЮСБ-кабели от зарядок. Большинство камер и роутеров оснащены этим видом ЮСБ-кабеля. Отличается надежностью и безопасностью в использовании. Его тяжелее сломать и вывести из строя.
Данный тип оснащен встроенной системой безопасности. Кабель возможно вставить в компьютер только 1 стороной. Если перевернуть шнур, то он попросту не зайдет в разъем. Что является преимуществом. Особенно при использовании кабеля неопытными пользователями.
Type-B
Тип B используется для подключения периферии – МФУ, сканеров, факсов и так далее. Кабель типа B не всегда поставляется в комплекте с устройством и часто его приходится докупать самостоятельно. Отличают 2 вида ЮСБ кабелей типа b: micro- и mini-USB.
Разновидность мини ЮСБ представляет собой устаревший USB-порт. Это ранняя версия микро типа. Использование мини ЮСБ сведено к минимуму. Но все-таки иногда встречаются устройства, использующие этот вид соединения. Как выглядит micro ЮСБ можно смотреть на фото.
Разъем Micro USB типа B – уменьшенный вариант разъема b (существует аналогичный вид и разъема А – Micro ЮСБ Type A). Разъем Micro USB используются в большинстве мобильных устройств (за исключением Apple). У Apple собственный разъем.
Type-С
Был придуман сравнительно недавно (первое появление на рынке в 2014 году). Разъем USB Type C находится в начале своего развития и активно не используется. Обладает уменьшенными размерами обоих входов. Впервые использован компанией Apple, которая и сегодня продолжает совершенствовать эту разработку.
Ликбез по температурам и местам пайки
Многие начинающие ставят температуры на паяльных станциях свыше 400 °C. Это самая критичная и опасная ошибка. При таких температурах ни один разъем целым не будет. Пластиковая основа плавится, а контакты могут быть замкнуты после такой жарки.
Место пайки и окружающая среда
Место пайки — очень важный момент. Если паять на металлической пластине или подставке, то плата будет отдавать поступающее тепло от фена т.е. металл будет действовать фактически как радиатор. Это критично т.к. многие из-за этого повышают температуру до 360 °C и выше, и по этой причине наступает перегрев. Когда плата уже прогревается от такой температуры, на сам разъем и верхний слой платы поступает критическая температура. То есть, фактически, припой плавится от 180 до 230 °C (свинец-содержащие припои) или же от 180 до 250 °C (бессвинцовые припои). И когда плата нагревается до условной температуры плавления припоя, на саму деталь или разъем, или верхний слой платы действует куда большая температура.
Поэтому, лучше всего плату класть на деревянную дощечку, на которой есть несколько слоев салфеток. Их тоже должно быть немного (поверхность перестает быть ровной, что в свою очередь приведет к плохому поверхностному натяжению припоя).
Дерево и бумага намного раньше нагреваются и меньше отдают тепла в окружающую среду. Также пайку микро USB разъема можно производить и при помощи так называемой третьей руки. Это настольная стойка, к которой прикреплены крокодилы для установки платы. Плата будет в подвесном состоянии и окружающий воздух намного быстрее прогреется.
Электроника гаджетов
OZ8555/o2micro
(Используется в планшетах на RK3066 – Hyundai Hold X700, Window N101/YUANDAO N101; PIPO M1, PIPO Max-M8 pro, PIPO Smart-S2; CUBE U9GT3)
Содержит в своем составе DC/DC-преобразователь для зарядки аккумулятора и питания гаджета. Требует напряжения внешнего питания 5.5÷5.9
V (не менее 5.4 V на входе в гаджет) и используется в гаджетах с отдельным (не USB) разъемом зарядки.
Data-sheet на OZ8555 не нашел, но, похоже, у него порог срабатывания защиты от недостаточного напряжения питания UVLO (Under Voltage Lock Out) равен 5.1÷5.3 V вместо привычных для 5-вольтовых гаджетов 3.9÷4.5 V. такое свойство вполне бы объяснило некорректность работы от «чужой» зарядки, выдающей менее 5.4 V.
Обсуждение: 33 комментария
Здравствуйте.
У меня в стене от щитка проложен 0.6мм в диаметре кабель, две жилы, длина около 6-8 метров. Решил на стену повесить планшет и использовать этот кабель для зарядки. Но судя по приложению аmpere, во время включенного экрана сила тока заряда скачет от 600 до 200ма, средняч 250-300. При этом планшет не заряжаетмя, даже с выключенным экраном. Перепробовал все зарядки, результат один. Кстати, на конце кабеля у usb разъема со стороны планшета сделал перемычку дата + и -, до этого планшет вообще не определял зарядку. Далее, померял сопротивление замкнув контур со соторны планшета — получилось около 3.5-4 ом это туда и обратно обе жилы если замкнуть и померять с другой стороны. Прилично, видимо из-за этого и просаживается напряжение. Померял напряжение под нагрузкой в щитке (там скрутка) — 4.7В, при этом без нагрузки на конце планшета 5,15В. Под нагрузкой у планшета померять не могу.
А теперь собственно, вопрос — если я правильно понимаю физику, то для повышения тока мне надо поднять напряжение на блоке питания, вольт до 6-6.5, чтобы за вычетом потерь дошло 5.2,-5.4в, как думаете, прокатит такой фокус?
Доброго времени суток. Огромное спасибо за сайт.
А вы не находили информацию по принципу работы/опознаванию QuickCharge 2.0-3.0?
И что, если устройству с поддержкой такой зарядки, тупо дать 9 или 12 волmn на порт USB? Как думаете, какова будет реакция?
Я пробовал подавать на телефон Sony Xperia X от 4,9 до 6 вольт. Ток потребления в амперах при этом не изменяется. Более 6 вольт побаиваюсь подавать.)
Ответить
-
С этим делом на практике не сталкивался и не экспериментировал.
Ответить
USB
(Universal Serial Bus
— «универсальная последовательная шина») — последовательный интерфейс передачи данных для среднескоростных и низкоскоростных периферийных устройств.
Для подключения используется 4-х проводный кабель, при этом два провода используются для приёма и передачи данных, а 2 провода — для питания периферийного устройства. Благодаря встроенным линиям питания USB позволяет подключать периферийные устройства без собственного источника питания.
Классификация портов Charger
- SDP (Standard Downstream Ports) – обмен данными и зарядка, допускает ток до 0,5 A.
- CDP (Charging Downstream Ports) – обмен данными и зарядка, допускает ток до 1,5 A; аппаратное опознавание типа порта (enumeration) производится до подключения гаджетом линий данных (D- и D+) к своему USB-приемопередатчику.
- DCP (Dedicated Charging Ports) – только зарядка, допускает ток до 1,5 A.
- ACA (Accessory Charger Adapter) – декларируется работа PD-OTG в режиме Host (с подключением к PD периферии – USB-Hub, мышка, клавиатура, HDD и с возможностью дополнительного питания), для некоторых устройств – с возможностью зарядки PD во время OTG-сессии.
Как зарядить телефон при сломанном гнезде?
Иногда ремонт гнезда зарядки телефона может быть неактуален по причине того, что владельцу нужно как можно быстрее воспользоваться своим смартфоном. В такой ситуации можно воспользоваться экстренным методом зарядки, позволяющим «оживить» телефон даже при сломанном разъеме. Сразу стоит оговориться, что такой метод не стоит использовать регулярно. Он является экстренным. Поэтому его можно использовать 1-2 раза. После этого желательно все-таки выполнить ремонт смартфона.
Экстренная зарядка телефона предусматривает:
- Подключение зарядного устройства к телефону и электросети.
- Если зарядка не началась, пользователю необходимо пошевелить кабелем в разные стороны. Такие действия позволяют замкнуть контакт в том случае, если он отошел.
- Когда пользователь найдет правильное положение, при котором происходит зарядка смартфона, ему необходимо сделать все возможное для фиксации гаджета. Для этого можно использовать любой подручный предмет.
Прежде чем использовать этот метод, необходимо предварительно убедиться в том, что проблема заключается в разъеме гаджета, а не в аккумуляторной батареи.
В экстренных случаях могут использоваться и другие способы зарядки смартфона при сломанном разъеме. Также стоит оговориться, что в большинстве случаев это «варварские методы», которые желательно не использовать. Они актуальны только в том случае, если необходимо зарядить телефон любой ценой. При этом стоит понимать, что последствия их применения могут быть плачевными.
Первый способ – применение силы. В данном случае пользователь может ударить по аккумулятору каким-нибудь тяжелым предметом. Возможно, смартфон на некоторое время заработает, но впоследствии батарею придется заменить.
Второй способ еще более варварский. Он заключается в предварительном нагреве ножа над огнем. После этого нож необходимо приложить к задней крышки телефона. Именно там находится аккумулятор. Используя этот метод, стоит помнить о рисках – батарея может моментально раздуться! Поэтому действия пользователя должны быть четкими и быстрыми.
Еще раз стоит акцентировать внимание на том, что такие способы применимы только в том случае, если необходимо сделать очень срочный звонок. В противном случае гораздо проще не мучиться и потратить несколько часов на поездку в сервисный центр, где специалист оперативно устранит проблему и вернет телефон к жизни
Пайка разъема паяльником
Следующий метод замены микро USB предназначен для более аккуратного и медленного демонтажа. Вообще, сам принцип очень прост. Можно одним паяльником поменять разъем, не бояться перегрева платы. Основная задача — это прогреть паяльником сам разъем. Но самой температуры паяльника из-за площади банально может не хватить. Нужно добавить припой к разъёму.
Припой на весь разъем
Конечно, можно это сделать и при помощи обычного свинцового припоя, но поддерживать температуру его плавления сложнее, поэтому лучше воспользоваться низкотемпературными сплавами такими как Розе или Вуда.
Пошаговый процесс пайки паяльником
Перед началом пайки наносим флюс на сломанный разъем. Затем добавляем пару купель сплава Розе. И корпусные, и контактные пропаиваем этим сплавом. Самое главное — не нужно давить, только поверхностно каплей проходим по разъему. Если же давить тогда та часть, которая будет уже низкотемпературная начнет выпаивать и из-за этого есть большой риск сорвать весь разъем сразу же с контактами. Так же контактные аккуратно пропаиваем каплей.
Выпаивать разъем нужно со стороны контактов. Сами контакты сложнее хорошо залудить, поэтому у них более высокотемпературный сплав получается. Их-за этого нужно начать нагрев именно с контактов, а остального тепла корпусным хватит так как там много Розе и температура плавления существенно ниже, около 110-120 °C. Ставим паяльник на контакты и разъем уже сам начнет выплывать из платы.
Эти остатки припоя нужно полностью очистить с платы. Таким сплавом впаивать новый разъем уже нельзя. Любое механическое воздействие и место пайки сразу же покроется микротрещинами, что в свою очередь сразу же приведет к отрыву.
При помощи оплетки очищаем плату. Это не так сложно сделать из-за более низкой температуры, добавляем флюса и за пару заходов плата чистая.
Плата полностью готова к новой детали, и уже паяем обычным припоем.
Плюсы и минусы метода
Плюсы — можно сделать эту работу одним паяльником без фена и припаять обратно любой другой разъем. Из минусов — большее количество расходников, а также высокая опасность срыва дорожек при демонтаже.
Продолжает болтаться — меняем разъем зарядки
Дефект сам собой не исчезнет. Если деформировалась оболочка разъема, проблема может только ухудшаться – при попытках подбора положения для зарядки направляющая будет разбалтываться еще больше, пока штекер совсем не перестанет фиксироваться в гнезде и не начнет выпадать из него при любом движении. Поменять терминал можно в специализированной мастерской, там имеются все необходимые приспособления, включая специальный микроскоп – с его помощью операции по замене элементов делаются при большом увеличении и вероятность неверных действий минимальна. При наличии навыков и инструментов можно попытаться сделать это своими руками.
Необходимые инструменты и запчасти
Для замены гнезда (кроме самого разъема) потребуются как минимум:
- паяльная станция с феном;
- специальная отвертка для разборки телефона.
Фен абсолютно необходим – паяльником, даже самым мелким, выпаять и припаять обратно гнездо будет очень сложно. Мелкая деталь, несколько точек пайки, которые надо нагревать одновременно, плотный монтаж – все это причины, затрудняющие использование обычного инструмента.
Паяльная станция с феном.
Также понадобится специальная отвертка для вывинчивания мелких винтов. Во многих случаях подойдет «звездочка» соответствующих размеров. Некоторые производители могут использовать в своих конструкциях метизы и с другими головками.
Отвертка «звездочка».
Также для монтажа и демонтажа понадобится паяльный флюс. Удобнее использовать загущенные составы, но если такого нет, можно применить и обычный ЛТИ или приготовить флюс самостоятельно, растворив канифоль в концентрированном этиловом спирте. В процессе сборки и разборки может понадобиться и другой мелкий инструмент (скальпель и т.п.). Еще может потребоваться немного легкоплавкого припоя. Не помешают и увеличительные очки или линза на штативе – они позволят точно позиционировать разъем на плате при установке нового гнезда.
Процесс ремонта
В первую очередь до гнезда надо добраться. Для этого надо снять заднюю крышку и вынуть аккумуляторную батарею.
Телефон со снятой крышкой и извлеченной АКБ.
Под крышкой находятся шесть винтов (столько у старенькой Нокии, у других телефонов винты могут быть с другой головкой и в другом количестве). Их надо вывинтить с помощью подходящей отвертки.
Вывинчивание метизов.
После этого окажется возможным снять кожух и извлечь плату. На ней рядом с разъемом находится пластиковая деталь, которую лучше временно удалить, чтобы не повредить ее высокой температурой.
Разобранный телефон.
Перед нагреванием лучше покрыть места пайки слоем густого флюса. В этом случае точка не будет остывать при прогреве другого места, и процесс пойдет быстрее.
Во время «сдувания» разъема надо следить, чтобы не перегреть и не отпаять рядом расположенные элементы. Лучше подобрать наиболее удобную для этой работы насадку на фен, которая позволит производить локальный нагрев.
Плата с отпаянным гнездом питания (слева временно удаленная пластиковая деталь, справа – густой канифольный флюс в шприце).
После снятия гнезда надо приобрести или подобрать аналогичное (в данном случае – microUSB). Перед установкой надо отмыть плату от остатков флюса (он мог разбрызгаться или растечься в процессе) и снова нанести флюс точечно – на место будущих паек. Если припоя на контактных площадках или на выводах разъема (касается, в основном, точкам пайки корпуса коннектора) недостаточно, можно нанести небольшое количество с помощью паяльника. Затем надо пинцетом установить разъем на место, следя, чтобы его контакты точно совпадали с площадками на плате, и заново прогреть феном до расплавления припоя. После этого надо отмыть плату от остатков флюса, следя, чтобы загрязненный растворитель не попадал внутрь гнезда, и заново приклеить удаленные пластиковые детали.
Плата телефона с вновь смонтированными элементами.
Сборка телефона производится в обратном порядке:
- монтаж пластикового кожуха;
- установка аккумулятора в батарейный отсек.
После этого можно закрывать крышку и опробовать работу телефона.
Вновь собранный готовый к работе телефон.
Виды повреждений
Встречаются разные повреждения, поэтому дальнейшие действия зависят от типа неисправности. Если разъем неисправен, то придется покупать новый микро USB или искать сломанный аппарат с исправным гнездом и проводить замену. Когда исправный USB просто оторвался, достаточно восстановить соединения паяльником. В случае неисправности штекера на кабеле надо купить и припаять новый.
Разъем оказался неисправным
В этом случае надо найти заведомо исправный разъем, например, на неработающем сотовом телефоне.
Микро юсб придется паять, для этого вставляют скальпель между платой и разъемом. Нужно отпаять крепежные лепестки от платы, а после отпаять вывод микро USB, нагрев их одновременно.
При этом надо следить за температурой, чтобы не деформировать пластмассовые детали. Чем тоньше жало паяльника, тем меньше шанс испортить разъем.
Следует обратить внимание на расположение smd деталей при монтаже, поскольку обратная установка несколько сложнее. Пайка USB выполняется в обратном порядке
Оторвался исправный разъем
Необходимо проверить целостность дорожек на плате, осмотрев их при помощи увеличительного стекла. Все повреждения придется восстановить. Для этого сначала убирают лак скальпелем, а после лудят дорожки паяльником. Пайка микро USB разъема начинается с присоединения крепежных лепестков. До этого можно приклеить разъем к плате, чтобы сделать обрыв менее вероятным.
Если остались другие повреждения, то берут тонкие провода из меди и закрепляют их между выводами дорожек и USB. При неполном их восстановлении сохранится только функция зарядки (без возможности передачи данных). А также при этом не будет работать подключенная мышка. Если же вы уверены, что все правильно восстановлено, то это указывает на неисправность самого USB.
Проблемы с флэш-памятью
Если подключенная флешка не работает, то сначала следует проверить ее на работоспособность путем подключения к другим заведомо рабочим устройствам. Если исправный накопитель не работает только с отремонтированным девайсом, значит, были допущены ошибки при ремонте.
Скорее всего, не были замечены некоторые повреждения мостиков – надо заново разобрать корпус и провести осмотр. Если визуально все в порядке, значит, неисправность скрыта, и дальнейшую разборку выполняют только в случае, если не жаль полностью потерять устройство и зря потратить время.
