Type-Cコネクタの概要
USBタイプCUSB Type-Cはコネクタの優位性により市場で圧倒的な存在感を示し、今やトップの座に躍り出ようとしています。様々な分野でのその応用は止まることを知りません。AppleのMacBookはUSB Type-Cインターフェースの利便性を人々に認識させ、将来のデバイス開発のトレンドも明らかにしました。今後、USB Type-C搭載デバイスはますます多く発売されるでしょう。間違いなく、USB Type-Cインターフェースは今後数年で徐々に普及し、市場を席巻するでしょう。さらに、スマートフォンやタブレットなどのモバイルデバイスでは、高速充電、高速データ転送、ディスプレイ出力のサポートなど、多くの機能を備えています。モバイルデバイスの出力インターフェースとして最適です。最も重要なのは、様々なデバイス間の接続性を強化するためのユニバーサルインターフェースへの強いニーズがあることです。これらの機能により、Type-Cインターフェースは、目に見える応用分野だけでなく、真に未来の統一インターフェースとなる可能性を秘めています。
USBアソシエーションの業界標準に準拠して設計されたUSB Type-Cコネクタは、スタイリッシュで薄型、コンパクトで、モバイルデバイスに最適です。同時に、アソシエーションの高い強度要件を満たし、様々な産業用途にも適している必要があります。USB Type-Cコネクタはリバーシブルプラグインターフェースを採用しており、ソケットはどちらの方向からでも挿入できるため、簡単かつ確実な接続が可能です。また、このコネクタは複数の異なるプロトコルをサポートし、アダプタを介して単一のCタイプUSBポートからHDMI、VGA、DisplayPortなどの接続タイプとの下位互換性も確保する必要があります。電磁干渉（EMI）などの過酷な環境下での性能については、さらに設計上の配慮が必要です。端末アプリケーションでの問題を回避するため、メーカーはTID認証を取得したコネクタサプライヤーを選択することをお勧めします。
そのUSB Type-C 3.1このインターフェースには6つの大きな利点があります。
1) フル機能：データ、オーディオ、ビデオ、充電を同時にサポートし、高速データ通信、デジタルオーディオ、高解像度ビデオ、急速充電、複数デバイス共有の基盤を築きます。従来使用していた複数のケーブルを1本のケーブルで置き換えることができます。
2) リバーシブル挿入：Apple Lightning インターフェイスと同様に、ポートの前面と背面は同じで、リバーシブル挿入に対応しています。
3) 双方向伝送：データと電力は両方向に伝送できます。
4) 下位互換性: アダプターを使用することで、USB Type-A、Micro-B、その他のインターフェースと互換性があります。
5) 小型サイズ：インターフェースサイズは8.3mm x 2.5mmで、USB-Aインターフェースの約3分の1のサイズです。
6) 高速:USB 3.1プロトコルでは、最大 10Gb/s のデータ伝送をサポートできます。USB Type-C 10GbpsそしてUSB 3.1 Gen 2規格に準拠し、超高速伝送を実現。
USB PD通信手順
USB - Power Delivery (USB PD) は、1本のケーブルで最大 100W の電力とデータ通信を同時に伝送できるプロトコル仕様です。USB Type-C は、USB 3.1 (Gen1 および Gen2)、DisplayPort、USB PD などの一連の新しい規格をサポートできる USB コネクタのまったく新しい仕様です。USB Type-C ポートのデフォルトの最大サポート電圧と電流は 5V 3A です。USB Type-C ポートで USB PD が実装されている場合、USB PD 仕様で定義されている 240W の電力をサポートできます。したがって、USB Type-C ポートがあるからといって、USB PD をサポートしているとは限りません。USB PD は電力伝送と管理のためのプロトコルのように見えますが、実際にはポートの役割を変更したり、アクティブケーブルと通信したり、DFP を電源デバイスにしたり、その他多くの高度な機能を実行できます。したがって、PD をサポートするデバイスは、CC Logic チップ (E-Mark チップ) を使用する必要があります。5A 100W USB Cケーブル効率的な電力供給を実現できる。
USB Type-C VBUS電流の検出と使用
USB Type-Cには、電流検出および使用機能が追加されました。新たに3つの電流モードが導入されました。デフォルトのUSB電源モード（500mA/900mA）、1.5A、および3.0Aです。これらの3つの電流モードは、CCピンを介して送信および検出されます。電流出力機能をブロードキャストする必要があるDFPの場合、これを実現するために異なる値のCCプルアップ抵抗Rpが必要です。UFPの場合、他のDFPの電流出力機能を取得するには、CCピンの電圧値を検出する必要があります。
DFP-to-UFPおよびVBUSの管理と検出
DFPは、ホストまたはハブ上に配置され、デバイスに接続されるUSB Type-Cポートです。UFPは、デバイスまたはハブ上に配置され、ホストまたはハブのDFPに接続されるUSB Type-Cポートです。DRPは、DFPまたはUFPのどちらとしても機能するUSB Type-Cポートです。DRPは、スタンバイモードで50msごとにDFPとUFPを切り替えます。DFPに切り替える場合、CCピンにVBUSへのプルアップ抵抗Rpまたは電流源出力が必要です。UFPに切り替える場合、CCピンにGNDへのプルダウン抵抗Rdが必要です。この切り替え動作は、CCロジックチップによって実行されます。
VBUSは、DFPがUFPの挿入を検出した場合にのみ出力されます。UFPが取り外されたら、VBUSをオフにする必要があります。この操作はCCロジックチップによって実行されなければなりません。
注：上記のDRPはUSB-PD DRPとは異なります。USB-PD DRPとは、電源（供給側）と電力消費側（受電側）の両方として機能する電源ポートを指します。例えば、ノートパソコンのUSB Type-CポートはUSB-PD DRPをサポートしており、USBドライブや携帯電話を接続する場合は電源として、モニターや電源アダプタを接続する場合は電力消費側として機能します。
DRPコンセプト、DFPコンセプト、UFPコンセプト
データ伝送は主にTX/RXという2組の差動信号で構成されます。CC1とCC2は多くの機能を持つ2つの重要なピンです。
接続を検出し、前面と背面を区別し、DFPとUFPを区別します。これはVbusのマスタースレーブ構成であり、USB Type-CとUSB Power Deliveryの2種類があります。
Vconn の設定。ケーブルにチップがある場合、一方の CC が信号を送信し、もう一方の CC が電源 Vconn になります。オーディオアクセサリ、DP、PCIE を接続する場合など、他のモードを設定します。それぞれに 4 つの電源とグランドラインがあります。DRP (デュアルロールポート)：デュアルロールポート、DRP は DFP (ホスト)、UFP (デバイス) として使用することも、DFP と UFP を動的に切り替えることもできます。一般的な DRP デバイスは、コンピュータ (コンピュータは USB ホストまたは充電対象デバイスとして機能できます (Apple の新しい MacBook Air))、OTG 機能を備えた携帯電話 (携帯電話は充電およびデータ読み取り対象デバイスとして、または USB ドライブから電源を供給またはデータを読み取るホストとして機能できます)、モバイルバッテリー (1 つの USB Type-C を介して放電および充電できます。つまり、このポートは放電および充電できます) です。
USB Type-Cの一般的なホスト・クライアント（DFP-UFP）実装方法
CCpinコンセプト
CC（コンフィギュレーションチャネル）：コンフィギュレーションチャネルは、USB Type-Cに新しく追加されたキーチャネルです。その機能には、USB接続の検出、正しい挿入方向の検出、USBデバイスとVBUS間の接続の確立と管理などが含まれます。
DFP の CC ピンには上側のプルアップ抵抗 Rp があり、UFP には下側のプルダウン抵抗 Rd があります。接続されていないときは、DFP の VBUS は出力されません。接続後、CC ピンが接続され、DFP の CC ピンは UFP のプルダウン抵抗 Rd を検出し、接続が確立されたことを示します。次に、DFP は Vbus 電源スイッチを開き、UFP に電源を出力します。プルダウン抵抗を検出する CC ピン (CC1、CC2) によってインターフェースの挿入方向が決定され、RX/TX も切り替わります。抵抗 Rd = 5.1k であり、抵抗 Rp は不確定値です。前の図から、USB Type-C にはいくつかの電源供給モードがあることがわかります。それらをどのように区別するのでしょうか。それは Rp の値に基づいています。Rp の値が異なると、CC ピンで検出される電圧も異なるため、DFP 側でどの電源供給モードを実行するかを制御します。なお、上記の図に描かれている2つのCCピンは、実際にはチップを含まないケーブル内の1本のCCラインに過ぎないことに注意が必要です。
投稿日時: 2025年11月3日
