原创 USB Type-C规格与测试要点 I.

USB发展历史

USB的全名为Universal Serial Bus， 最初是由英特尔与微软公司倡导发起，其最大的特点是支持热插入（Hot plug）和即插即用（Plug&Play；PnP）。当装置插入时，主机端寻找到此装置并加载所需的驱动程序，因此使用上远比其他总线方便。

USB 速度比并列埠（Parallel Port）与串行埠（Serial Port，如 RS-232）等传统计算机用标准总线快上许多。原标准中USB 1.1 的最大传输带宽为 12Mbps，USB 2.0 的最大传输带宽为 480Mbps。2008年推出的USB 3.0更从480Mbps提升到4.8Gbps以上。近期发表的USB 3.1的最大传输带宽更是USB 3.0的两倍高达10Gbps。请参阅表1 USB发展历史。

表1：USB发展历史

号称接口之王的USB，已经在电子业界立下无法取代的地位。相信没有人可以准确的说出全世界有存在多少USB端口。分析师说，估计每年至少有超过20亿个拥有USB端口的装置出货，这个数字可以说是相当惊人的。

回顾USB的发展史，USB 1.0规范于1996年刚确立时，其实难以吸引外围与装置制造商的青睐，因为USB 1.0规范只定义了1.5 Mbps的传输速度，在数据通信上难以实现使用者所需要的效率。而在当时的Fast SCSI，已经能支持到10 Mbps的范围。甚至当时另一热火的IEEE 1394a传输界面（苹果计算机称为Firewire），传输速度也高达400 Mbps。于是为了提升竞争力，英特尔在2000年的时候推出了USB 2.0 HS（High Speed），传输提高至480 Mbps。

USB在2008年公布了USB 3.0的规范，传输速度高达5 Gbps。到了USB 3.0的时代，被称为SS（Super Speed）。从推出至今，USB 3.0已经成为最普及的主流接口，充分的被运用在各式外接市场上，如：外接式硬盘、固态硬盘（SSD）、DVD播放器…等。

USB的重大变革─Type-C推出

面对其他高速接口的挑战，USB到了2013年也推出USB 3.1新规格，支持高达10 Gbps的传输速度，并更名为USB 3.1 Super Speed Gen 2，而原本支持 5 Gbps的USB 3.0则称为USB 3.1 Super Speed Gen 1。

Type-C规格于2014年8月公告，虽然被包含在USB 3.1的规格里，但是其实Type-C仍然有USB 2.0的规格。下列为Type C四大特点：

1. 较小的尺寸：在尺寸上与现有USB 2.0 Mirco-B相似。

2. 电源充电：Type-C将支持更高的电源充电能力。

3. 可扩展性：Type-C的设计将支持未来USB的性能。

4. 可用性：支持正反面都可插入，使用者将不再需要分辨正反面，更容易将接口插入。

Type C最终版的尺寸约8.4mm x 2.6mm，比USB 2.0的Micro-B稍大。其充电能力本身支持到15W，同时也支持USB Power Delivery规格，最高将支持到100W的供电能力。在传输速度上，除了支持现有USB 3.1 Super Speed Gen 2的10 Gbps之外，也预期将能支持到后续更高的传输速度（如USB 4）。使用上支持正反可插（如苹果计算机的Lightning接口），更可扩大适用于平板电脑、智能手机等轻薄型便携设备，因此格外受到市场期待。

Type-C的连接器设计，与以往的USB连接器有很大不同，采用了上下排同时存在端子的型式。板端的连接器（Receptacle）只有唯一的一种型式，为24支端子的设计。在板端连接器的界面上，则有Vertical、Right Angel、Mid-Mount等形式。端子脚的形式也分别有Dual-Row SMT、Hybrid等形式。而在线端的连接器（Plug）则有两种设计，分别为支持高传输速度的Full Featured版本与USB 2.0版本两种。由于Type-C为上下排端子设计，因为在线缆加工上，必须在Plug尾端进行Paddle Card连接，芯线才加工在Paddle Card上。同时协会也定义了，若Type-C线缆要支持3A以上的供电能力时，必须有USB Type-C Electronically Marked来注记。在线缆规格的部份，主要有下列三大项：

1. 标准Type-C线缆

2. 传统USB线缆

3. 传统USB转换器

标准Type-C线缆中，有USB Full Featured Type-C线缆与USB 2.0 Type-C线缆两种规格。

传统USB线缆中，有分USB 3.1与USB 2.0两种规格。USB 3.1规格中定义了：USB Type-C to USB 3.1 A线缆、USB Type-C to USB 3.1 B线缆、USB Type-C to USB 3.1 Micro-B线缆等3款。USB 2.0规格里头定义了：USB Type-C to USB 2.0 A线缆、USB Type-C to USB 2.0 B线缆、USB Type-C to USB 2.0 Mini-B线缆、USB Type-C to USB 2.0 Micro-B线缆等4款。

传统USB转换器中，有USB Type-C to USB 3.1 Receptacle转换器与USB Type-C to USB 2.0 Micro-B Receptacle转换器两种。

在测试规格上，Type-C的测试有下列几项主要的要求：

1. 结构测试：Type-C主要应用在手持装置上，所以与USB Micro-B一样，需要耐插拔1万次的高寿命。插入力与拔出力也与原始USB其他Type有所不同，Type-C的插拔力为5~20N，拔出力为8~20N。同时必须进行线缆弯曲试验与线缆拔出试验，如Micro-B一样，Type-C也必须进行4轴向测试。

2. 电气测试：在低阶额定电阻（LLCR）的测试上也有改变，初始值从原本的30mΩ变成40mΩ。除此之外，Type-C必须进电流温升测试，在Vbus端子给予5A的电流，且在Vconn端子给予1.25A的电流，温度的变化量不能超过30oC。

3. 环境测试：与USB 3.0要求相同，遵照EIA 364-1000.01规范运行环境测试。

4. 电镀要求：与USB 3.0要求相同。

5. 高频测试：Type-C的规范与以往USB规范最大不同处，在于Type-C针对板端连接器也定义出一连串的高频测试要求，Type-C板端连接器与标准Type-C线缆高频测试要求如表2（传统USB线缆的测试要求则不同）。