Spesifikasi antarmuka terbaru yang diperkenalkan setelah Type-B. Berbeda dari antarmuka USB tradisional, Type-C mengadopsi desain simetris, yang tidak perlu membedakan arah colokan, menghindari operasi yang membosankan dari pengguna yang mencolokkan ke arah yang benar dan yang salah. Selain itu, USB Type-C mendukung protokol USB PD (Power Delivery), yang meningkatkan daya pengisian daya dari maksimum tradisional 7,5W (5V1,5A) menjadi maksimum 100W (20V5A). Spesifikasi USB PD3.1 terbaru semakin meningkatkan daya pengisian daya Type-C, dengan daya maksimum hingga 240W (28V5A).
Untuk perangkat USB Tipe-A atau Tipe-B tradisional, antarmuka catu daya (Sumber) dan antarmuka penerima daya (Sink) sudah distandarkan dalam definisi antarmuka, jadi tidak perlu khawatir tentang koneksi terbalik atau salah. Untuk perangkat dengan antarmuka Tipe-C, karena tidak ada perbedaan seperti itu, pengguna tidak dapat mengetahui jenis antarmuka, jadi pengontrol Tipe-C sendiri perlu melengkapinya. Jadi, bagaimana antarmuka Tipe-C saling mengenali dan menyediakan logika catu daya yang benar?
Definisi pin antarmuka Tipe-C
Antarmuka Tipe-C dibagi menjadi kepala betina (Receptacle) dan kepala jantan (Plug). Pin Tipe-C lengkap berjumlah 24, dan definisi setiap pin adalah sebagai berikut:
1. VBUS: Total empat saluran, pin tegangan BUS untuk catu daya antar perangkat, terlepas apakah dimasukkan maju atau mundur, keempat pin ini akan memberikan catu daya
2. GND: Total empat saluran, sirkuit catu daya antar perangkat, terlepas apakah dimasukkan maju atau mundur, keempat pin ini akan menyediakan sirkuit catu daya
3. TX+/TX- dan RX+/RX-: Total empat pasang, untuk sinyal USB3.0 berkecepatan tinggi
4. D+/D-: Total dua pasang, untuk sinyal USB2.0. Pada konektor female, kedua pasang ini akan mengalami short-circuit menjadi satu pasang
5. CC/VCONN: Pin CC adalah pin konfigurasi yang digunakan untuk mendeteksi koneksi perangkat dan arah penyambungan maju dan mundur, dan juga merupakan jalur untuk komunikasi USB PD; VCONN adalah pin yang simetris miring terhadap pin CC. Ketika satu pin dikonfirmasi sebagai CC, pin lainnya ditetapkan sebagai VCONN, yang digunakan untuk memberi daya pada kabel eMark.
6. SBU1/SBU2: Pin multipleks, seperti menyediakan SBTX dan SBRX tambahan untuk USB4
Konektor betina memiliki 24 pin dengan simetri miring pada pin atas dan bawah untuk memenuhi kebutuhan pengguna dalam menghubungkan ke depan dan ke belakang; konektor jantan memiliki 22 pin. Karena hanya ada satu pasang D+/D- dalam spesifikasi USB2.0, hanya satu pasang pin D+/D- yang dipertahankan pada konektor jantan.
Tentu saja, dalam desain produk yang sebenarnya, teknisi akan mengurangi jumlah pin sesuai dengan definisi produk untuk menghemat biaya. Misalnya, untuk produk yang hanya menyediakan pengisian daya, seperti adaptor daya, produk tersebut tidak memerlukan komunikasi data berkecepatan tinggi USB3.0, jadi hanya pin CC, VBUS, GND, dan D+/D- yang dipertahankan.
Dalam hal catu daya, perangkat Tipe-C dapat dibagi menjadi tiga kategori
1. Perangkat Tipe-C yang hanya dapat digunakan sebagai catu daya (Sumber), seperti pengisi daya Tipe-C, dll.
2. Perangkat Tipe-C yang hanya dapat digunakan sebagai penerima daya (Sink), seperti telepon seluler Tipe-C, dll.
3. Perangkat Tipe-C (DRP, Dual RolePort) yang dapat digunakan sebagai catu daya (Sumber) dan penerima daya (Sink), seperti notebook Tipe-C, bank daya dua arah, dll.
Jelasnya, saat dua perangkat Tipe-C dihubungkan bersama melalui kabel C2C, kedua belah pihak harus mengetahui jenis perangkat yang dimiliki pihak lainnya, jika tidak maka akan mengakibatkan pengisian daya yang tidak memuaskan (seperti pengisian daya terbalik), atau tidak ada pengisian daya sama sekali, dan bahkan menyebabkan masalah keselamatan.
Misalnya, saat pengguna menggunakan pengisi daya (Sumber) untuk mengisi daya power bank dua arah (DRP) Tipe-C, idealnya, power bank tersebut harus "berfungsi" sebagai Penampung. Namun, karena identifikasi jenis perangkat yang salah, power bank dapat "berfungsi" sebagai Sumber dan menyebabkan "arus balik", yang merusak kedua perangkat.
Spesifikasi antarmuka Tipe-C membedakan antara Source, Sink, dan DRP melalui serangkaian mekanisme "pull-up" dan "pull-down" pada pin CC. Untuk perangkat Source, pin CC harus dikonfigurasi dengan resistor pull-up Rp; untuk perangkat Sink, pin CC harus dikonfigurasi dengan resistor pull-down Rd; dan untuk perangkat DRP, pull-up dan pull-down dialihkan secara bergantian dengan sakelar pengalih.
Sumber menentukan apakah suatu perangkat terhubung dengan mendeteksi pin CC di ujung Rp, dan Sink menentukan arah penyisipan maju dan mundur dengan mendeteksi pin CC di ujung Rd.
Resistor pull-down Rd=5.1k, dan resistor pull-up Rp diatur sesuai dengan kapasitas catu daya dan tegangan pull-up. Kapasitas catu daya USB Type-C adalah sebagai berikut:
1. Kapasitas catu daya USB default (Daya USB Default). Antarmuka USB2.0 adalah 500mA; antarmuka USB3.2 adalah 900mA dan 1500mA
2. Protokol BC1.2 (BatteryCharge 1.2). Mendukung daya maksimum 7,5W, yaitu 5V1.5A
3. USB Type-C Arus 1.5A, mendukung daya maksimum 7.5W, yaitu 5V1.5A
4. USB Type-C Arus 3A, mendukung daya maksimum 15W, yaitu 5V3A
5. Protokol USB PD (USB Power Delivery), mendukung daya maksimum 100W, yaitu 20V5A
Prioritas kelima kemampuan catu daya ini meningkat secara berurutan, dan daya catu daya juga meningkat secara bertahap. Kemampuan catu daya dengan prioritas tinggi akan mengesampingkan kemampuan catu daya dengan prioritas rendah. Di antaranya, Daya USB Default, Arus USB Tipe-C 1,5A, dan Arus USB Tipe-C 3A dapat diatur dengan mengonfigurasi nilai Rp.
Ketika kedua perangkat tersambung, Sink memperoleh kemampuan catu daya dari Source dengan mendeteksi nilai pembagi tegangan vRd sebesar Rp dan Rd. Berikut ini adalah hubungan yang sesuai antara nilai Rp, rentang tegangan vRd, dan kemampuan catu daya Source.
Pada saat yang sama, CC perangkat lainnya dibiarkan mengambang atau ditarik ke bawah oleh Ra=1k. Jika Ra ditarik ke bawah, artinya kabel USB-C memiliki chip eMarker internal, dan Sumber perlu mengganti pin ke VCONN untuk memberi daya pada kabel.
Sejauh ini, kami telah menjelaskan bahwa perangkat menggunakan "pull-up" atau "pull-down", atau secara bergantian beralih di antara keduanya, untuk menentukan Source, Sink, dan DRP, serta mengatur dan menentukan kapasitas catu daya Source berdasarkan nilai resistansi Rp dan nilai tegangan vRd. Namun, bagaimana proses ini diimplementasikan? Bagaimana Type-C menghindari pengisian terbalik atau pengisian yang salah?