У 2014 році перед провідними технологічними компаніями постала серйозна проблема: хаотичне нагромадження різних типів кабелів та роз’ємів створювало труднощі для користувачів і сприяло екологічному забрудненню через утилізацію застарілих аксесуарів. Крім того, кожен виробник пропонував власні унікальні роз’єми, що ускладнювало використання універсальних аксесуарів. У відповідь на цей виклик було розроблено єдиний стандарт — USB-C.
Новий роз’єм швидко здобув популярність завдяки своїй універсальності, дозволяючи не лише передавати дані, а й заряджати пристрої, виводити зображення на монітори та навіть транслювати аудіосигнал. Основна ідея USB-C полягала в тому, щоб спростити підключення пристроїв і зробити використання периферійного обладнання зручнішим.
USB-C покликаний стати єдиним стандартом, що об’єднує всі попередні версії USB. Наприклад, у 2022 році Європейський Союз ухвалив закон, який зобов’язав виробників електроніки, зокрема Apple, використовувати USB-C замість пропрієтарного Lightning.
Виникнення USB-C: рішення проблеми застарілих інтерфейсів
Перший стандарт USB з’явився у 1996 році як зручний інтерфейс для підключення периферійних пристроїв до комп’ютерів. На той момент USB 1.0 дозволяв передавати дані зі швидкістю лише 12 Мбіт/с, проте це вже було суттєвим покращенням порівняно з наявними тоді інтерфейсами.
З розвитком технологій USB проходив через кілька етапів вдосконалення:
USB4 (2019 рік) — максимальна швидкість до 40 Гбіт/с, підтримка Thunderbolt 3.
USB 2.0 (2000 рік) — швидкість передачі даних збільшилася до 480 Мбіт/с.
USB 3.0 (2008 рік) — суттєве покращення швидкості до 5 Гбіт/с, що зробило можливим передавати великі файли.
USB 3.1 (2013 рік) — поява USB-C та збільшення швидкості до 10 Гбіт/с.
USB 3.2 (2017 рік) — розширення можливостей до 20 Гбіт/с.
Однією з головних особливостей USB-C є його симетрична конструкція, яка дозволяє підключати кабель будь-якою стороною, усуваючи незручності, притаманні USB-A. Крім того, його компактний розмір і розширений функціонал дозволяють використовувати USB-C у різних пристроях — від ноутбуків і смартфонів до моніторів, ігрових консолей та аудіосистем.
Різновиди стандартів USB-C
USB-C не є конкретною технологією, а лише фізичним стандартом роз’єму. Всередині ж він може підтримувати різні версії протоколів USB:
- USB 3.2 Gen 1×1 — швидкість передачі до 5 Гбіт/с.
- USB 3.2 Gen 2×1 — швидкість до 10 Гбіт/с.
- USB 3.2 Gen 2×2 — передача даних на швидкості 20 Гбіт/с.
- USB4 — максимальна пропускна здатність 40 Гбіт/с, зворотна сумісність та підтримка відеовиходу.
Power Delivery: універсальне рішення для зарядки
Якщо пояснювати простими словами, то Power Delivery (PD) – це універсальний стандарт для швидкої зарядки, який дає змогу передавати енергію по USB-C між різними пристроями. Ключова особливість PD полягає у можливості двостороннього обміну енергією: пристрої можуть не лише отримувати заряд, а й передавати його іншим. Наприклад, ваш повністю заряджений ноутбук може підзарядити iPhone, Android планшет або будь-який інший гаджет з USB-C, що підтримує PD.
Якщо у вас є кілька пристроїв, що підтримують швидку зарядку, найімовірніше, всі або більшість з них будуть сумісні з Power Delivery. Це означає, що ви можете використовувати один зарядний пристрій або повербанк для всіх цих гаджетів, а не шукати окремі аксесуари для кожного. Більш того, PD підтримують численні адаптери живлення та повербанки від різних виробників, що дає змогу використовувати 1-2 кабелі для підключення та зарядки цілого набору пристроїв, чи то смартфони, ноутбуки, монітори, зовнішні накопичувачі чи звукові карти.
Як працює Power Delivery?
Power Delivery (PD) функціонує на основі динамічної передачі енергії через USB-C, автоматично підлаштовуючи напругу та струм під вимоги підключеного пристрою. При підключенні пристрою та джерела живлення відбуваються «переговори» про необхідну потужність, а вбудовані механізми захисту регулюють напругу, запобігаючи перевантаженню та перегріву.
PD вмикається автоматично: як тільки починається зарядка, контролер вибирає максимально можливу потужність. Пристрої з високою потужністю (наприклад, ноутбуки) зазвичай заряджаються від джерел достатньої потужності (наприклад, адаптерів або повербанків). У той час як пристрої з низькою потужністю (наприклад, смартфони) не можуть ефективно заряджати пристрої, що потребують великої потужності. Стандарт працює лише за умови, що джерело живлення та підключений пристрій підтримують PD. В іншому випадку використовується стандартний режим зарядки зі зниженою потужністю.
Версії Power Delivery
- USB PD 1.0: Перша версія стандарту, що забезпечує передачу до 10 Вт (5 В при 2 А). Основне призначення – зарядка невеликих пристроїв, таких як смартфони та планшети.
- USB PD 2.0: Суттєве покращення порівняно з PD 1.0, що підтримує потужність до 100 Вт (20 В при 5 А). Це розширює можливості зарядки на мобільні пристрої, ноутбуки, монітори та інші енергоємні прилади.
- USB PD 3.0: Включає нові функції для підвищення безпеки та ефективності зарядки, такі як Programmable Power Supply (PPS), що дає змогу точніше регулювати напругу та струм у реальному часі. Максимальна потужність зберігається на рівні 100 Вт.
- USB PD 3.1: остання версія, що розширює можливості до 240 Вт (48 В при 5 А). Підтримка вищої напруги дає змогу заряджати і живити ще потужніші пристрої, такі як ігрові ноутбуки та монітори.
Як дізнатися, яку версію Power Delivery підтримує ваш пристрій?
Ці відомості можна знайти в інструкції до пристрою або на веб-сайті виробника: багато пристроїв з підтримкою PD мають маркування «PD» або «USB-C Power Delivery» на упаковці або в технічних характеристиках. Якщо немає інформації, спробуйте пошукати в Google.
Важливо! Максимальна потужність аксесуара повинна відповідати або перевищувати максимальну вхідну потужність пристрою, що заряджається. Якщо ця умова не виконана, зарядка йтиме повільніше, хоча шкоди не буде. Інформацію про максимальну вихідну та вхідну потужність можна знайти в характеристиках аксесуара та пристрою. Якщо у вас кілька гаджетів, вибирайте аксесуар, що підходить для пристрою з найвищою вхідною потужністю. Наприклад, якщо у вас є смартфон на 30 Вт та ультрабук на 45 Вт, аксесуар повинен забезпечувати вихідну потужність не менше 45 Вт, інакше швидка зарядка не працюватиме як слід.
4. Підтримка відео та аудіо (Alt Mode)
Крім передачі енергії USB-C може підтримувати унікальну можливість передачі відео та аудіо сигналів через режим Alternate Mode (Alt Mode). Цей режим дає змогу USB-C роз’єму використовувати інші мультимедійні інтерфейси, включаючи DisplayPort, HDMI, MHL і Thunderbolt 3.
- DisplayPort Alt Mode: Дає змогу передавати відео високої роздільної здатності (до 8K) та аудіо, використовуючи USB-C роз’єм. Підтримується на багатьох сучасних пристроях, включаючи ноутбуки та смартфони.
- HDMI Alt Mode: Дає змогу підключати USB-C пристрої до телевізорів та дисплеїв, що підтримують HDMI, без використання перехідників. Підтримує передачу відео в роздільній здатності аж до 4K з багатоканальним аудіо.
- MHL та Thunderbolt 3: MHL дає змогу передавати відео та аудіо на екрани з високою роздільною здатністю. Thunderbolt 3 об’єднує можливості передачі даних, відео та живлення, підтримуючи швидкість до 40 Гбіт/с та роздільну здатність до 8K.
В цілому Alternate Mode перетворює USB-C на серйозний інструмент для креативників, який дає змогу подружити різні типи гаджетів з моніторами і телевізорами. Найчастіше його використовують для підключення ноутбуків до зовнішніх моніторів, трансляції контенту зі смартфонів на телевізори або використання док-станції з USB-C в ролі сплітера для одночасної трансляції на кілька моніторів.
5. Розбираємося з особливостями USB-C на прикладі багатофункціонального смартмонітора
Як ви вже зрозуміли, в техніці різних виробників можливості USB-C можуть відрізнятися і краще їх уточнювати окремо для кожної моделі. Наприклад, смартфон з портом USB-C апріорі підтримує Power Delivery, оскільки це його основний порт. Але як зрозуміти, чи є швидка зарядка USB-C у умовного ноутбука? Чи можна підключити до ПК з інтерфейсом USB 3.2 Gen 1×1 зовнішній монітор із роздільною здатністю 4K? Чи потоваришує сучасна мишка з USB-хабом монітора, щоб не займати порти ноутбука?
Для експерименту ми вибрали сучасний смартмонітор Samsung M7 з операційною системою Tizen і пачкою різнопланових USB-портів, на прикладі якого ми зможемо розглянути різні сценарії підключення.
Питання перше: Чи можна через USB-C передавати і живлення, і картинку при 20V (3.5А)?
Виробник анонсував підтримку Power Delivery з Alternate Mode, а також вказав на потужність порту 65 Вт. Тому до Samsung M7 можна підключити умовний MacBook Pro, одночасно передаючи картинку на монітор і заряджаючи сам ноутбук. Тільки зверніть увагу, що на якість з’єднання може вплинути невідповідний або неякісний USB-кабель.
Зображення якої якості можна передавати?
Не всі виробники вказують повну версію порту USB-C, тому часто доведеться звернутися до офіційного сайту. В даному разі виробник вказав лише версію порту USB-C 3.1 Gen2 з пропускною здатністю 10 Гбіт/с та підтримку зовнішніх моніторів з USB-C, виходячи зі специфікацій стандарту, отримуємо картинку в режимі «4K + 60 Гц».
Чи можна підключити мишку прямо до монітора, якщо він підключений до ПК по USB-C?
Так, зазвичай подібні монітори позиціонуються в ролі зручних професійних комбайнів, які з однаковим успіхом можуть стати в нагоді умовному дизайнеру, кодеру, аналітику або сисадміну. Тому, крім основного USB-C, їх обладнують додатковими USB-портами класу 2.0 і 3.0 саме для підключення периферії. Швидше ця проблема стосується сучасних ультрабуків з парою USB-портів (привіт, Apple), один з яких постійно підключений до монітора, а другий використовується для зарядки.
Чи можна живити монітор від ноутбука без Power Delivery?
Ні, це фізично неможливе.
Які обмеження існують під час одночасної передачі даних та зарядки через USB-C?
Одночасна передача даних та зарядка через USB-C можлива, проте вона може уповільнити одну з цих функцій через обмеження смуги пропускання. Для ефективної роботи необхідні якісні кабелі та адаптери, що відповідають стандартам USB-C та Power Delivery.
Висновок
Популярність USB-C зростає, і з кожною новою версією цей стандарт отримує додаткові можливості. Майбутні оновлення можуть включати ще більші швидкості передачі даних, розширену підтримку зарядки та вдосконалення безпекових технологій.
USB-C став справжнім проривом у світі технологій, запропонувавши універсальне рішення для підключення, передачі даних і зарядки пристроїв. Завдяки компактності, симетричності та високій пропускній здатності, він поступово замінює попередні стандарти, роблячи користування гаджетами простішим та ефективнішим. Надалі розвиток USB-C обіцяє ще більше можливостей, змінюючи спосіб взаємодії з цифровими пристроями.
