過去一段時間曾不少朋友建議我們新的板卡都換成USB Type-C（簡稱USB-C）的，我個人也相信USB-C會很快替代掉原來的MiniUSB和MicroUSB作為一種最通用的連接器 - 用于通信和供電，因為它可逆性、100W的功率、20 Gbps的數據傳輸。只是覺得每個人手中的MicroUSB的連接線太多了，再多一根USB-C的線有點不環保，所以就還是采用了MicroUSB連接器。

趨勢還是要尊重的，總有一天要換，那就從現在開始的新的板卡設計都用USB-C的吧，切換到C上就要了解一下C究竟跟原來的Mini和Micro有什么區別，于是蘇老師利用周末的時間閱讀了一篇（分3個部分）關于USB-C的科普文章，雖然是2016-2017年的文章，讀起來覺得很通俗易懂，就把它的主要內容也在這里分享一下了。

以下是該文章的主要信息：

文章先回顧了幾個容易與C相混淆的概念：

USB 3.1

USB SuperSpeed和SuperSpeedPlus

USB Type-C

USB Power Delivery 2.0

USB 3.1

USB 3.1是USB實施者論壇發布的規范，是下一代USB設備和電纜的總體標準，內部包含了連接到最新USB主機和設備所需要知道的一切。有興趣的同學可以從USB-IF網站上（http://www.usb.org/developers/docs/）下載該規范，文檔是zip格式的文件，包括以下：

USB 3.1版本1.0

USB Type-C Rev 1.2或更高版本

USB Power Delivery Rev 2.0或更高版本

USB端口控制器1.0版或更高版本

USB SuperSpeedPlus

USB SuperSpeedPlus是指最新的USB數據總線，運行速度達10Gbps /通道。SuperSpeedPlus特別強調了SuperSpeed（不是Plus）之外的新的特性。USB 3.1使用“ Enhanced SuperSpeed”作為通用術語來指代兩者的共同功能。SuperSpeed也被稱為USB 3.1 Gen1，主要指物理層。

下圖中你看到的藍色Type-A插頭增加了五根線以支持新的USB 3.1總線。發送和接收都分別有一對差分對，支持全雙工以及額外的地。

USB Type-C

USB Type-C是連接器本身。該名稱來自Type-A（主機端）和各種形式的Type-B（設備端）的USB 2.0連接器，包括標準B，mini-B和micro-B。使用USB Type-C，無法根據物理連接器區分電源和數據的角色。設備和主機（源和接收器）都將具有USB-C插座，USB-C電纜的兩端都有相同的插頭，是對稱的。

該規范包括機械、電氣以及有關如何使用它的一些功能細節。其中一些功能包括信令數據和電源角色、可用電源以及設備是否為附件。USB端口控制器規范為直接連接到端口的IC提供了通用接口。本規范的目的是簡化軟件開發。

USB Power Delivery（USB供電）

USB Power Delivery是大多數革命性功能所在的地方。“ Power Delivery”有點用詞不當，因為它的作用還不止如此，該規范描述了如何交換數據角色、交換電源角色、將Vbus移動到不同的電壓，以及如何將USB-C連接器上的引腳用于DisplayPort等其它目的。這樣一來，您就可以將筆記本電腦插入顯示器，以在為幻燈片充電和運行完整的USB 2.0集線器時呈現幻燈片，所有操作都只需一根電纜。

我們重點來看看連接器

USB Type-C接口比micro-B接口稍大。它在徑向對稱的引腳排列中有24個引腳，使其方向可逆。與先前版本的USB連接器不同，插頭中沒有物理區別，具體取決于端口或插頭支持的功能。USB-C可以完成所有工作。

Type-C規范是USB3.1規范的一部分，如第1部分所述。您可以從usb.org下載完整的USB3.1規范。遵循USB Type-C文件夾中的USB Type-C規范版本1.2。

引腳排列

看下面的圖，顯而易見是圍繞著中心是對稱的。

下面的表中是USB-C插座的管腳定義：

VBUS-為負載供電

DP（D+）/DM（D-）- USB2.0通信，支持480Mbps的高速USB

SSTX1/2，SSRX1/2-超高速傳輸、差分對，在電纜中通常用雙絞線

CC-用于配置連接和發送Power Delivery消息的配置通道

VCONN-為有源電纜和附件供電的連接器電源

SBU-邊帶使用，基本上是備用模式下使用的備用電線

要注意的地方：

線纜中SuperSpeed Tx和Rx線的互換。SBU導線也是如此。這意味著一側的SSTX1連接到另一側的SSRX1。同樣，SBU1在另一側連接到SBU2。您無法使用多路復用器解決此問題。

差分對具有90歐姆的差分阻抗。如果您使用替代模式，請確保其可以處理90歐姆+/- 5歐姆

電纜可以進行電子標記。這意味著其中一個插頭內部有一個微控制器，連接到CC線，它負責報告電纜的功能。“所有USB全功能Type-C電纜均應進行電子標記。” 僅支持USB2.0的電纜不需要標記。

要注意掛在VBUS上的器件斷電，使用USB Power Delivery 2.0，VBUS可以高達20V，確保這不會違反電路中的額定電壓。

也要小心從VCONN供電。您可能沒有。或者，您可能必須提供它。

MUXS

USB-C的一大優勢就是支持支持線纜的正反插，看下圖：

通過使用CC線來確定電纜的連接方式。該導線始終位于插頭上的同一位置，并且只能連接到插座中的兩個引腳之一。插頭中CC對面的位置是VCONN。這就是為什么插頭具有CC和VCONN，而插座具有CC1和CC2的原因。

配置通道用于確定插頭方向、通信設備角色、電源功能以及發送Power Delivery消息，在電路上通過上拉電阻（Rp）和下拉（Rd）電阻來實現。

USB-C的電流

即使不支持USB Power Delivery，也可以通過USB連接器獲得高達15W的功率。VBUS仍被限制為5伏，但電流可能高達3安培，這是通過CC線上電壓的模擬信號來實現的。本質上，信號源會更改Rp上拉電阻的值，以將CC線的電壓設置在特定范圍內。

在USB-C上使用USB2.0設計

通過現有USB2.0設計支持Type-C既簡單又便宜（連接器除外）。基本上，您將DP引腳連接在一起，將DM引腳連接在一起，然后在每個CC引腳上添加一個下拉電阻。這款新的Type-C設備將識別為數據和電源，使用默認的USB2.0電源500 mA，并且可以在插頭的任何一個方向上工作。

USB-C連接器的選用

市場上有很多種USB-C連接器，大同小異，以下是選用連接器需要考慮的一些要點：

USB2.0 vs USB3.0 vs USB3.1- 通常，Type-C連接器為最大額定傳輸速率而設計。USB3.1在DP/DM引腳上最高支持10Gbps、USB3.0可以達到5Gbps、USB2.0可以達到480 Mbps。因此USB2.0可能不需要非常好的屏蔽。

直角與垂直安裝

雙SMT或混合-某些連接器具有兩行、每行12個SMT焊盤。混合連接器具有外排SMT焊盤和內排通孔銷。注意，通孔引腳通常設計用于0.6-1.0 mm厚的PCB。

電流和電壓額定值-依靠USB連接器支持所需電流和電壓的日子已經一去不復返了。如果您需要大于3.0安培或5.0伏的電壓，請仔細查看電流和電壓額定值。

改文章中還列出了兩篇值得閱讀的技術文章：

Microchip的應用筆記AN1953 - USB Type-C介紹：http://ww1.microchip.com/downloads/en/AppNotes/00001953A.pdf

Synopsys -將現有的USB設計轉到Type-C上：https://www.synopsys.com/designware-ip/newsletters/technical-bulletin/converting-existing-designs.html

KiCad中USB-C的原理圖符號