Type-Cコネクタの紹介
USBタイプCUSB Type-Cは、そのコネクタの利点により、市場で主要なプレーヤーとして浮上し、今やトップに立つ寸前です。様々な分野でのその応用は止められません。AppleのMacBookは、人々にUSB Type-Cインターフェースの利便性を認識させ、将来のデバイスの開発動向も明らかにしました。今後、ますます多くのUSB Type-Cデバイスが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徐々に普及し、今後数年間で市場を支配するでしょう。さらに、携帯電話やタブレットなどのモバイルデバイスでは、より高速な充電、より高速なデータ転送速度、ディスプレイ出力のサポートを可能にするいくつか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より適しています。最も重要なのは、さまざま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に対する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、目に見えるアプリケーション分野だけでなく、将来の統合インターフェースになる可能性があります。
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、ファッショナブルで薄型、コンパクトで、モバイルデバイスに適しています。同時に、協会の高強度要件を満たし、さまざま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提供し、ソケットをどの方向からでも挿入できるため、簡単かつ信頼性の高い接続を実現します。このコネクタは、複数の異なるプロトコルをサポートする必要があり、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下位互換性があります。電磁干渉（EMI）などの過酷な環境での性能に対応するには、より多くの設計上の考慮事項が必要です。端末アプリケーションでの問題を回避するために、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タイプC 3.1インターフェースには 6 つの主な利点があります。
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、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構築します。1本のケーブルで、これまで使用していた複数のケーブルを置き換えることができます。
2) リバーシブル挿入：Apple Lightning インターフェースと同様に、ポートの前面と背面は同じで、リバーシブル挿入をサポートしています。
3) 双方向伝送：データと電力を双方向に伝送できます。
4) 下位互換性: アダプターを介して、USB Type-A、Micro-B、およびその他のインターフェースと互換性があります。
5) 小型：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プロトコルにより、最大10Gb/sのデータ伝送をサポートできます。USB C 10GbpsそしてUSB 3.1 Gen 2規格に準拠し、超高速伝送を実現します。
USB PD通信手順
USB Power Delivery（USB PD）は、1本のケーブルで最大100Wの電力伝送とデータ通信を同時に行うことができるプロトコル仕様です。USB Type-Cは、USB 3.1（Gen1およびGen2）、ディスプレイポート、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および電流は5V 3Aです。USB PDがUSB Type-Cポートに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わけではありません。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を電源デバイスとして使用したりするなど、多くの高度な機能を備えています。そのため、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。たとえば、5A 100W USB Cケーブル効率的な電力供給を実現できます。
USB Type-C VBUS電流検出と使用
USB Type-Cには、電流検出および使用機能が追加されました。3つの新しい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、3.0Aです。これらの3つの電流モードは、CCピンを介して伝送および検出されます。ブロードキャスト電流出力機能を必要とする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の電流出力能力を取得するには、CCピンの電圧値を検出する必要があります。
DFPからUFPおよびVBUSへの管理と検出
DFPは、ホストまたはハブにあるUSB Type-Cポートで、デバイスに接続されます。UFPは、デバイスまたはハブにあるUSB Type-Cポートで、ホストまたはハブのDFPに接続されます。DRPは、DFPまたはUFPとして機能できるUSB Type-Cポートです。DRPは、スタンバイモードでは50msごとにDFPとUFPを切り替えます。DFPに切り替える場合は、CCピンにVBUSにプルアップする抵抗Rpまたは電流源出力が必要です。UFPに切り替える場合は、CCピンにGNDにプルダウンする抵抗Rdが必要です。この切り替えは、CCロジックチップによって完了する必要があります。
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が取り外されると、VBUSをオフにする必要があります。この操作はCC Logicチップによって完了する必要があります。
注：上記のDRPはUSB-PD DRPとは異なります。USB-PD DRPは、電源（供給側）とシンク（消費側）として機能する電源ポートを指します。たとえば、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、電源（USBドライブや携帯電話を接続する場合）またはシンク（モニターや電源アダプターを接続する場合）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2組の差動信号（TX/RX）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。
接続の検知、表裏の区別、DFPとUFPの区別、Vbusのマスタースレーブ構成、USB Type-CとUSB Power Deliveryの2種類があります。
Vconn の構成。ケーブルにチップがある場合、1 つの CC が信号を送信し、もう 1 つの CC が電源 Vconn になります。オーディオ アクセサリを接続する場合などの他のモードの構成、DP、PCIE にはそれぞれ 4 つの電源ラインとグランド ラインがあります。DRP (Dual Role Port)：デュアル ロール ポート。DRP は DFP (ホスト)、UFP (デバイス) として使用したり、DFP と UFP を動的に切り替えたりできます。一般的な DRP デバイスは、コンピューター (コンピューターは 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のデバイスとして、または電力を供給したり USB ドライブからデータを読み取ったりするホストとして機能できます)、パワー バンク (放電と充電は 1 つの USB Type-C を介して行うことができます。つまり、このポートは放電と充電を行うことができます) です。
USB Type-Cの典型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に新たに追加された重要なチャネルです。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の機能を備えています。
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。接続されていない場合、DFPのVBUSには出力がありません。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に電力を出力します。どのCCピン（CC1、CC2）がプルダウン抵抗を検出するかによって、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、抵抗Rpは不確定な値です。前の図によると、USB Type-Cにはいくつかの電源モードがあることがわかります。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が異なり、DFP側を制御してどの電源モードを実行します。上の図に描かれている 2 つの CC ピンは、実際にはチップのないケーブル内の 1 つの CC ラインのみであることに注意してください。
投稿日時: 2025年11月3日
