USB type 3

Практически каждый смартфон комплектуется зарядным устройством и USB-кабелем для зарядки. Это тот минимальный базовый набор, который производитель поставляет вместе с аппаратом. И комплектный USB-кабель обычно полностью соответствует параметрам зарядного устройства — то есть, проще говоря, способен заряжать смартфон именно той силой тока и с той скоростью, которую рассчитал производитель. Но со временем, в процессе использования, возникает необходимость заряжать смартфон не только дома, но и на работе, в машине, да и просто в кафе. И тогда возникает вопрос — как выбрать качественный USB-кабель для зарядки смартфона? Не будем вдаваться в физические законы, маркировку кабелей и прочие технические премудрости. Постараемся максимально простым языком изложить основные моменты.

От чего зависит скорость зарядки телефона?

Скорость зарядки смартфона напрямую зависит от 4-х параметров:

1. ёмкость аккумулятора;
2. мощность зарядного устройства;
3. пропускная способность зарядного USB-кабеля;
4. ограничение, установленное контроллером батареи в телефоне.

Логика зарядки телефона в определенной мере схожа с логикой подачи в воды в кран. К примеру, у вас есть насос, способный прокачать 20 литров в минуту. И для вас такой напор достаточен и комфортен. Но при этом к насосу подключена труба, способная пропустить не больше 10 литров в минуту. Соответственно, какую бы мощность не выдавал насос, из крана больше 10 л/мин. поступить не сможет просто физически.

Точно так же выглядит и ситуация с кабелем и зарядкой смартфона. Возьмем зарядное устройство на 2A и USB-кабель, пропускная способность которого не превышает 1A. Соответственно, пропускная способность кабеля будет ниже мощности зарядного устройства и смартфон будет заряжаться медленно — вне зависимости от мощности, выдаваемой зарядным устройством.

Есть еще одно ограничение, которое присутствует в любом смартфоне — это контроллер заряда батареи. Это специальный ограничитель, устанавливаемый производителем, который ограничивает мощность и напряжение, которые будут поступать на батарею. Сделано это для того, чтобы батарея работала дольше, не перегревалась и не вышла из строя раньше времени.

Еще раз возьмем наш пример: зарядное устройство на 2A и кабель на 2A, но контроллер телефона позволяет заряжать не выше 1,5A. Таким образом, не смотря на зарядное устройство и кабель, мы получим мощность не выше 1,5A, ограниченную контроллером заряда. Однако, если наш кабель не пропускает больше 1А, то зарядка все равно идти только на 1А.

Так как же выбрать качественный USB-кабель для телефона?

Самый простой и оптимальный способ — это посмотреть на зарядном устройстве, которым комплектовался телефон, выдаваемую им мощность. Она будет рассчитана самим производителем, на основе планируемой скорости зарядки и ограничения контроллера. Обычно она указана прямо на корпусе зарядного устройства, на строчке «Output».

Это оригинальное зарядное устройство для Xiaomi Redmi 3Pro / 3S. В строке «Output» мы видим следующее: «5V — 2000 mAh». Это означает, что такая зарядка способна выдать 2A (2000 mAh) при силе тока 5V (стандарт USB) .

Соответственно, нам нужно подбирать к ней USB-кабель, который будет способен пропустить через себя не меньше этой величины. К примеру, USB кабели Cafele способны пропустить до 3A. Соответственно, их можно смело использовать с этой зарядкой.

Влияет ли длина кабеля на его пропускную способность?

У некачественных кабелей — да, влияет и очень сильно. К примеру, дешевый кабель на 1 метр еще способен будет выдать 1A, но такой же кабель на 3 метра уже выдаст 0.3-0.5A. Обычно производители таких кабелей просто берут жилы одного сечения и режут кабель на любую длину.

Соответственно, в итоге получается, что если на коротких USB-кабелях потеря напряжения еще более-менее компенсируется зарядным устройством, то с увеличением длины, напряжение просто упадет ниже нормативного и в некоторых случаях смартфон просто откажется заряжаться — сработает тот самый контроллер батареи.

Качественные USB-кабели разрабатываются с учетом стандарта AWG (American Wire Guide, т.е. Американский стандарт измерения проводников). Он определяет — какого сечения должны быть жилы кабеля, в зависимости от его длины.

Можно ли выбирать по цене?

На рынке присутствует огромное количество недорогих (а подчас и откровенно дешевых) USB-кабелей разных производителей. Однако нужно понимать, что дешевое не бывает качественным — это стандартный закон рынка.

Кроме того, не смотря на то, что кабель — довольно простое устройство, его пропускная способность напрямую зависит от использованных при его производстве материалов и толщины жил. Вы легко можете получить красивый кабель за очень скромные деньги, но заряжать ваш смартфон он будет током не более 0,5-0,7А.

В итоге, использовать этот кабель вы сможете только при зарядке от USB-порта компьютера или ноутбука — их выдаваемая мощность всегда ограничена 0,5A. Для качественных мощных зарядных устройств этот кабель будет бесполезен.

Чем грозит использование некачественного кабеля?

Многим любителей играть или смотреть фильмы и сериалы на смартфоне или планшете знакома ситуация, когда аппарат, параллельно подключенный к хорошему зарядному устройству, не только не заряжался, но даже продолжал терять заряд — игры и видео сильно нагружают «железо», которому естественно, требуется больше энергии. И если одновременно поставить смартфон на зарядку и играть / смотреть видео — при использовании некачественного USB-кабеля, его пропускной способности не хватает даже на то, чтобы компенсировать текущий разряд аккумулятора — не говоря уже о том, что бы зарядить его.

Аналогичная ситуация возникает и у автомобилистов — навигационные программы, особенно подключенные к интернет (пробки онлайн) сильно нагружают аккумулятор. Соответственно, при использовании некачественного зарядного USB-кабеля, смартфон будет разряжаться быстрее, чем получать заряд. В итоге он просто выключится, а вы останетесь без навигации.

Кроме того, при подобном насильственном обращении со смартфоном, аккумулятор начинает намного быстрее портиться (деградировать) и перегреваться. Соответственно, копеечная экономия на USB-кабеле со временем можно привести к дорогостоящей замене аккумулятора.

Выбирайте только качественные USB-кабели от проверенных производителей и не создавайте себе ненужные проблемы!

Вроде мы слышали, что USB 3.0 — это круче, чем USB 2.0. Но чем именно — знают не все. А тут еще появляются какие-то форматы Gen 1, Gen 2, маркировки Superspeed. Разбираемся, что значат все эти маркировки и чем они отличаются друг от друга. Спойлер: версий USB всего четыре.

USB 2.0

Когда-то было слово только USB 1.0. Сейчас это уже практически архаика, которую даже на старых устройствах почти не встретить. Еще 20 лет назад на смену первопроходцу USB 1.0 пришел улучшенный USB 2.0. Как и первая версия, эта спецификация использует два вида проводов. По витой паре идет передача данных, а по второму типу провода — питание устройства, от которого и идет передача информации. Но такой тип подключения подходил только для устройств с малым потреблением тока. Для принтеров и другой офисной техники использовались свои блоки питания.

USB версии 2.0 могут работать в трех режимах:

USB 3.0

Стандарт USB 3.0 появился в 2008 году и до сих пор используется во многих устройствах. Скорость передачи данных выросла с 480 Мбит/с до 5 Гбит/с. Помимо скорости передачи данных, USB 3.0 отличается от версии 2.0 и силой тока. В отличие от более ранней версии, которая выдавала 500 мА, USB 3.0 способен отдавать до 4.5 Вт (5 В, 900 мА).

Новое поколение USB обратно совместима с предыдущими версиями. То есть USB 3.0 может работать и с разъемами USB 2.0 и даже 1.1. Но в этом случае буду ограничения по скорости. Подключив USB 3.0 к устройству с USB 2.0 скорость, вы получите не больше 480 Мбит/с — стандарт для версии 2.0. И наоборот, кабель 2.0 не станет более скоростным, если подключить его в устройство с USB 3.0. Это связано с количеством проводов, используемых в конкретной технологии. В версии USB 2.0 всего 4 провода, тогда как у USB 3.0 их 8.

Если вы хотите получить скорость передачи, заявленную стандартом USB 3.0, оба устройства и кабель должны быть именно версии 3.0.

USB 3.1

В 2013 году появляется версия USB 3.1 с максимальной заявленной скорость передачи данных до 10 Гбит/с, выходной мощностью до 100 Вт (20 В, 5 А). С появлением USB 3.1 произошла революция в маркировках всех стандартов. Но с ней мы разберемся чуть позже. А пока запомним главное: пропускная способность USB 3.1 увеличилась вдвое по сравнению с версией 3.0. И одновременно с обновленным стандартом появился и принципиально новый разъем — USB type-С. Он навсегда решил проблему неправильного подключения кабеля, так как стал симметричным и универсальным, и теперь все равно, какой стороной подключать провод к устройству.

USB 3.2

В 2017 году появилась информация о новой версии — USB 3.2. Она получила сразу два канала (больше проводов богу проводов) по 10 Гбит/с в каждую сторону и суммарную скорость в 20 Гбит/с. Стандарт USB 3.2 также обратно совместим с режимами USB 3.1, 3.0 и ниже. Поддерживается типом подключения USB-C на более современных гаджетах.

Типы разъемов

Версий разъемов USB несколько, и для каждого есть свое предназначение.

• type-А — клавиатуры, флешки, мышии т. п.
• type-B — офисная техника (принтеры, сканеры) и т. п.
• mini type-B — кардридеры, модемы, цифровые камеры и т. п.
• micro type-B — была наиболее распространенной в последние годы . Большинство смартфонов использовали именно этот тип подключения, пока не появился type-C. До сих пор остается довольно актуальным.
• type-C — наиболее актуальный и перспективный разъем, полностью симметричный и двухсторонний. Появился одновременно со стандартом USB 3.1 и актуален для более поздних версий стандартов USB.

Superspeed, Gen или как разобраться в маркировках стандартов USB

Как только в типах стандартов появилась USB 3.1, привычная цифровая маркировка изменилась и здорово запуталась. Вполне понятный и простой USB 3.0 автоматически превратился в USB 3.1 Gen 1 и ему была присвоена маркировка SuperSpeed. А непосредственно сам USB 3.1 стал называться USB 3.1 Gen 2 с маркировкой SuperSpeed +.

Но и это уже потеряло свою актуальность с выходом стандарта USB 3.2. Он получил название USB 3.2 Gen 2×2 и маркировку SuperSpeed ++. В итоге маркировка всех предшествующих стандартов опять меняется. Теперь USB 3.1, она же USB 3.1 Gen 1, превращается задним числом в USB 3.2 Gen 1 с прежней маркировкой SuperSpeed. А USB 3.1, ставшая USB 3.1 Gen 2, тоже поднялась до USB 3.2 Gen 2. При этом конструктивно все стандарты остались прежними — изменяются только названия. Если вы уже запутались во всех этих цифрах и маркировках, таблица ниже поможет внести ясность в актуальных названиях.

Если еще более кратко, то сейчас опознать стандарты USB можно так:

Распиновка USB-кабеля означает описание внутреннего устройства универсальной последовательной шины. Это устройство применяется для передачи данных и зарядки аккумуляторов любых электронных приборов: мобильных телефонов, плееров, ноутбуков, планшетных компьютеров, магнитофонов и других гаджетов.

Проведение качественной распиновки требует знаний и умения читать схемы, ориентирования в типах и видах соединений, нужно знать классификацию проводов, их цвета и назначение. Длительная и бесперебойная работа кабеля обеспечивается правильным соединением проводами 2 коннекторов USB и mini-USB.

Виды USB-разъемов, основные отличия и особенности

Универсальная последовательная шина представлена 3 версиями — USB 1.1, USB 2.0 и USB 3.0. Первые две спецификации полностью совмещаются между собой, шина 3.0 имеет частичное совмещение.

USB 1.1 — это первая версия устройства, используемая для передачи данных. Спецификацию применяют только для совместимости, так как 2 рабочих режима по передаче данных (Low-speed и Full-speed) обладают низкой скоростью обмена информацией. Режим Low-speed со скоростью передачи данных 10-1500 Кбит/с используется для джойстиков, мышей, клавиатур. Full-speed задействован в аудио- и видеоустройствах.

В USB 2.0 добавлен третий режим работы — High-speed для подключения устройств по хранению информации и видеоустройств более высокой организации. Разъем помечается надписью HI-SPEED на логотипе. Скорость обмена информацией в этом режиме — 480 Мбит/с, которая равняется скорости копирования в 48 Мбайт/с.

На практике, из-за особенностей конструкции и реализации протокола, пропускная способность второй версии оказалась меньше заявленной и составляет 30-35 Мбайт/с. Кабеля и коннекторы спецификаций универсальной шины 1.1 и второго поколения имеют идентичную конфигурацию.

Универсальная шина третьего поколения поддерживает скорость 5 Гбит/с, равняющуюся скорости копирования 500 Мбайт/с. Она выпускается в синем цвете, что облегчает определение принадлежности штекеров и гнезд к усовершенствованной модели. Сила тока в шине 3.0 увеличилась с 500 мА до 900 мА. Эта особенность позволяет не использовать отдельные блоки питания для периферийных устройств, а задействовать шину 3.0 для их питания.

Совместимость спецификаций 2.0 и 3.0 выполняется частично.

Классификация и распиновка

При описаниях и обозначениях в таблицах разъемов ЮСБ принято по умолчанию, что вид показан с внешней, рабочей стороны. Если подается вид с монтажной стороны, то это оговаривается в описании. В схеме светло-серым цветом отмечаются изолирующие элементы разъема, темно-серым цветом — металлические детали, полости обозначаются белым цветом.

Несмотря на то что последовательная шина называется универсальной, она представлена 2 типами. Они выполняют разные функции и обеспечивают совместимость с устройствами, обладающими улучшенными характеристиками.

К типу A относятся активные, питающие устройства (компьютер, хост), к типу B — пассивное, подключаемое оборудование (принтер, сканер). Все гнезда и штекеры шин второго поколения и версии 3.0 типа A рассчитаны на совместную работу. Разъем гнезда шины третьего поколения типа B больше, чем нужен для штекера версии 2.0 типа B, поэтому устройство с разъемом универсальной шины 2.0 тип B подключается с использованием только кабеля USB 2.0. Подключение внешнего оборудования с разъемами модификации 3,0 тип B выполняется кабелями обоих типов.

Разъемы классического типа B не подходят для подключения малогабаритного электронного оборудования. Подключение планшетов, цифровой техники, мобильных телефонов выполняется с использованием миниатюрных разъемов Mini-USB и их улучшенной модификации Micro-USB. У этих разъемов уменьшенные размеры штекера и гнезда.

Последняя модификация разъемов ЮСБ — тип C. Эта конструкция имеет на обоих концах кабеля одинаковые коннекторы, отличается более скоростной передачей данных и большей мощностью.

Распиновка USB 2.0 разъема типы A и B

Классические разъемы содержат 4 вида контактов, в мини- и микроформатах — 5 контактов. Цвета проводов в USB-кабеле 2.0:

Для формата мини: mini-USB и micro-USB:

В большинстве кабелей имеется провод Shield, он не имеет изоляции, используется в роли экрана. Он не маркируется, и ему не присваивается номер. Универсальная шина имеет 2 вида соединителя. Они имеют обозначение M (male) и F (female). Коннектор М (папа) называют штекером, его вставляют, разъем F (мама) называется гнездо, в него вставляют.

Распиновка USB 3.0 типы A и B

Шина версии 3.0 имеет подключение по 10 или 9 проводам. 9 контактов используется, если отсутствует провод Shield. Расположение контактов выполняется таким образом, чтобы можно было подключать устройства ранних модификаций.

Распайка USB 3.0:

• A — штекер;
• B — гнездо;
• 1, 2, 3, 4 — контакты, совпадающие с распиновкой контактов в спецификации 2.0, имеют ту же цветовую гамму;
• 5, 6 контакты для передачи данных по протоколу SUPER_SPEED, имеют обозначение SS_TX- и SS_TX+ соответственно;
• 7 — заземление GND;
• 8, 9 — контактные площадки проводов для приема данных по протоколу SUPER_SPEED, обозначение контактов: SS_RX- и SS_RX+.

Распиновка Micro-USB-разъема

Кабель Micro-USB имеет соединители с 5 контактными площадками. К ним подводится отдельный монтажный провод в изоляции нужного цвета. Чтобы штекер точно и плотно садился в гнездо, верхняя экранирующая часть имеет специальную фаску. Контакты микро-USB пронумерованы цифрами от 1 до 5 и читаются справа налево.

Распиновки коннекторов микро- и мини-USB идентичны, представлены в таблице:

Номер провода	Назначение	Цвет
1	VCC питание 5V	красный
2	данные	белый
3	данные	зеленый
4	функция ID, для типа A замыкается на заземление
5	заземление	черный

Экранирующий провод не припаивается ни к одному контакту.

Распиновка Mini-USB

Разъемы Mini-A и Mini-B появились на рынке в 2000 году, использовали стандарт USB 2.0. К сегодняшнему дню мало используются из-за появления более совершенных модификаций. Им на смену пришли микросоединители и модели ЮСБ типа C. В разъемах мини используется 4 экранированных провода и ID-функция. 2 провода используют для питания: питающий +5 В и заземление GND. 2 провода для приема и отправки дифференциальных сигналов данных, обозначаются D+ и D-pin. Data+ и Data- сигналы передаются по витой паре. D+ и D-работают всегда вместе, они не являются отдельными симплексными соединениями.

В USB-разъемах используется 2 вида кабелей:

• экранированный, 28 AWG витая, мощность 28 AWG или 20 AWG без скрутки;
• неэкранированный, 28 AWG без скрутки, мощность 28 AWG или 20 AWG без скрутки.

Длина кабеля зависит от мощности:

Наличие хотя бы одного порта USB 3.0 уже стало стандартом де-факто для современного компьютера. Как следствие, многие пользователи вспомнили, что компьютерные порты отличаются не только внешним видом, количеством и расположением контактов, но и цветом – ведь, как известно, сверхскоростные USB-порты имеют синюю пластмассовую планку внутри, в отличие от таковых старого формата, визуально схожих с портами третьей версии. И тут, возможно, вас охватило немного детское, но, в целом, здравое любопытство, и вы задались вопросом: «А почему порты имеют разный цвет, причем цвет одного и того же порта одинаков практически на всех компьютерах?» Действительно, почему VGA-разъем – синий, а разъем последовательного порта – бирюзовый, почему выход на динамики или наушники – зеленый, а микрофонный вход – розовый? Неужели существует какая-то контролирующая организация, а если существует, то зачем она это контролирует? Давайте попробуем во всем этом разобраться.

История цветового кода

Все началось во второй половине 1990-х годов, когда Intel и Microsoft решили разработать систему рекомендаций к аппаратному и программному обеспечению ПК под названием PC System Design Guide. Предназначение этих рекомендаций заключалось в том, чтобы производители PC-совместимых компьютеров, а также комплектующих к ним, выпускали продукты, которые использовали бы все возможности операционных систем Windows 95 и NT 4.0. В феврале 1998 года была представлена первая редакция PC System Design Guide, носившая название PC 97. Будучи первоначальной редакцией, она не предъявляла каких-то особых требований к «железу» (они были представлены чуть позже, в том же году, в спецификации PC 98), однако в списке рекомендаций числилось цветовое разделение PS/2-портов. Эти порты использовались для подключения клавиатуры и мыши, причем клавиатуре соответствовал свой порт, а мыши – свой. Однако так как эти порты были физически одинаковы, и различить их можно было только по иконкам рядом с ними (которые, разумеется, практически невозможно увидеть, когда компьютер стоит близко к стене), пользователи часто путали устройства при подключении, что приводило к неработоспособности устройств ввода, а на некоторых материнских платах – к поломке. Рекомендация PC 97 же предписала, что клавиатурный порт – и, соответственно, разъем на самой клавиатуре – должен быть фиолетового цвета, а порт для мыши – зеленого. Данное нововведение, прижившись, пусть и не решило проблему окончательно (она оставалась вплоть до начала массового распространения устройств ввода с USB и изобретения объединенных «фиолетово-зеленых» PS/2-разъемов), но, по крайней мере, сократило число случаев неправильного подключения.

В рекомендации PC 99, вышедшей в следующем году, идея создания цветового кода для портов была распространена не только на PS/2, но и на все остальные разъемы, включая стандартные для компьютеров тех лет VGA, COM и LPT. Зачем это было сделано? Ведь данные коннекторы устроены так, что в них попросту нереально засунуть что-то неподходящее. Впрочем, и у этого есть вполне логичное объяснение – при подключении периферии куда проще ориентироваться не по длине разъема D-Sub или количеству контактов, а по цвету! Учитывая то, что подавляющее большинство портов для передачи данных в то время использовало как раз коннекторы D-Sub и, как следствие, выглядело практически одинаковым для новичка, это было довольно удобно. Помимо этого, цветовая схема была также введена для 3,5 мм аудиовходов и аудиовыходов, и тут уже вряд ли могут возникнуть какие-то вопросы.
Производители аппаратного обеспечения (в большей мере, конечно, производители материнских плат) быстро подхватило систему цветового кода, предложенную Intel и Microsoft. Несмотря на то, что со временем выпуск новых рекомендаций PC System был прекращен к началу нового тысячелетия, они продолжают следовать рекомендациям, по мере развития прогресса и появления новых интерфейсов дополняя их. Впрочем, некоторые отклонения от стандартов все же наблюдаются, однако об этом – чуть позже.

Красный, синий, голубой – выбирай себе любой

Итак, какова же система цветового различия портов и коннекторов? Начнем с основных, которые сейчас уже считаются устаревшими, но которые когда-то были так же обыденны, как сейчас USB, и которые все еще можно до сих пор встретить на некоторых ПК. Как уже было сказано раньше, PS/2 разъемы используют следующие цвета: зеленый – для мыши или другого указующего устройства и фиолетовый – для клавиатуры. Параллельный порт (LPT) обычно окрашен в сиреневый, в то время как COM-порт – в бирюзовый, а ныне практически уже забытый GAME-порт, использующийся в 80-х и 90-х для подключения джойстиков и MIDI-инструментов – в золотой. VGA-разъем для подключения аналогового монитора, согласно стандарту, имеет синюю окраску, однако сейчас многие производители ноутбуков используют черную пластмассу, для того, чтобы разъем не бросался в глаза. Впрочем, в данной ситуации отступление от стандарта весьма логично – сейчас уже не встретишь иных D-Sub разъемов на ноутбуках, поэтому перепутать коннекторы, собственно, и не с чем.
С USB-коннекторами ситуация несколько интереснее. В рекомендациях указано, что USB-порты с черной планкой поддерживают только интерфейс USB 1.1, а с белой – и USB 2.0, однако так как первая версия стандарта USB уже стала достоянием истории, то поэтому черный пластик часто используют и для разъемов USB 2.0. Если исключить синие порты USB 3.0, о которых мы говорили в самом начале статьи, то существуют также USB с красной планкой (порты высокого напряжения, выдающие ток мощностью более чем 500 мА) и с желтой планкой (предназначенные для зарядки устройств при выключенном компьютере), однако они никогда не были особо распространены.

Аудиовходы и аудиовыходы также в большинстве случаев имеют свою маркировку. Начать стоит с основных входов и выходов – выхода на динамики, микрофонного входа и линейного входа, которые обозначаются светло-зеленым, розовым и синим цветом. В случае с многоканальной звуковой системой к уже указанному основному аудиовыходу добавляются выход на сабвуфер (оранжевый), боковые (серый) и задние (черный) колонки.

Нужно ли все это сейчас?

Мы уже несколько раз отмечали, что в последнее время наблюдается тенденция к отказу от «разноцветности» портов, в особенности на мобильных компьютерах. Действительно, на дворе уже не девяностые, и ПК больше не имеют массы внешне похожих друг на друга, но при этом кардинально несовместимых коннекторов. Выходит, знать данную цветовую маркировку просто нет необходимости? Пока что нет – несмотря на то, что сейчас потребность в этом весьма серьезно сократилась и далеко не так высока, как раньше, она все еще остается. Вполне возможно, что она будет оставаться еще долгое время, до тех пор, пока едиными будут не только интерфейсы передачи данных, но и аудио- и видеоинтерфейсы. Ну а когда это случится, никто, конечно, сегодня сказать не может.