純電源型設計 USB Type C 概覽

自 1996 年推出第一個 USB 標準以來，USB 連接器及相關標準在實體連接器類型、資料傳輸率和電力傳輸能力方面已有諸多改變。USB Type C® 於 2014 年發佈，是當時最新的實體標準，因擁有可反轉的雙向封裝、更快的資料傳輸率和更高的電源規格，為使用者提供更大的能力與靈活性。USB 連接器最終涉及三個不同但相關的標準，即實體連接器、資料傳輸協定和電力傳輸。然而，在檢視這些標準之間的關係時，卻常常令人心生困惑。在探討純電源型 USB Type C 連接器的新趨勢之前，值得先釐清不同 USB 標準的關聯。

瞭解 USB 標準

從高階層次來看，最新的 USB Type C 標準只定義使用者現今在許多手機和電子裝置中所看到的實體連接器。有些資料傳輸協定如 USB 3.2，甚至是現在的 USB 4，只適用於電氣訊號。雖然經常一起使用，但工程師可使用 USB 3.2 資料傳輸規格，及其自行研發但不符合實體 USB 連接器標準的連接器，來建立系統。

USB 電力傳輸 (PD) 規格也是一樣。由於設計的關係，USB Type C 連接器支援高達 5 A 的電流額定值以及 20 V_DC 的電壓額定值，電力傳輸能力高達 USB PD 3.0 中所定義的 100 W。2021 年推出USB PD 3.1 標準，自此將 Type C 的功率傳輸能力延伸至高達 320 W。雖然 USB Type C 連接器可以支援 USB PD，但 Power Delivery 規格其實是由充電電路控制，且僅受限於實體連接器的電壓與電流能力。不過，USB Type C 連接器所支援的高電源能力，已將其帶入嶄新的電源世界。

圖 1：USB 功率位準的發展 (圖片來源：Same Sky)

USB Type C 連接器在電源設計中的優點

標準的 24 觸點 USB Type C 連接器設有 16 個數據傳輸觸點、4 個電源觸點及 4 個接地觸點，可支援高達 240 W 的電力傳輸。這使得 USB Type C 連接器成為極具吸引力的電力應用解決方案，即使在不需要進行資料傳輸時，也能取代標準的 DC 電源連接器。

標準化是將 USB 用於電力傳輸的主要優點之一。USB 連接器已廣泛用於許多不同產業，而 Type C 也繼續在手機和行動裝置領域確立其通用連接器的地位。有鑒於此，歐盟已採用 USB Type C 連接器作為標準，用於所有未來在該區域買賣的元件。對於終端使用者來說，只需一條現成的纜線就能介接各種產品，所帶來的便利性不容低估。而 OEM 也可從穩定的供應鏈中獲益，因為 USB 連接器很容易取得，而且其標準化也能確保一定的互通性。這種標準化也減少了設計整合方面的難題。此外，USB Type C 連接器的封裝尺寸通常比一些筒狀連接器要小，並具有高可靠性及更長的壽命，插拔次數額定值可達 10,000 次。

純電源型 USB Type C 連接器

鑒於上一節所列出的優點，Same Sky 開發出純電源型 USB Type C 插座，將其僅用於充電或電力傳輸應用。Same Sky 的 60 W 純電源型 USB Type C 插座，移除了 16 個資料傳輸觸點和 2 個接地觸點，僅留下 4 個電力觸點和 2 個接地觸點。

圖 2：24 觸點 Type C 與 6 觸點純電源型 Type C 的比較 (圖片來源：Same Sky)

與標準的 24 觸點 Type C 相比，經過簡化的連接器設計移除了 16 個觸點，只保留 6 個觸點，大幅降低了成本。這不僅可減少零件成本，還減少了發生故障的觸點和相關焊點數量，從而降低複雜度和故障率。雖然這些純電源型 USB Type C 連接器不會傳輸數據，但依然與任何標準的數據與電力 USB Type C 纜線相容。這將方便連接器與纜線連接，而無需額外的硬體或要求。

請注意，移除資料傳輸引腳後，將不會進行 USB 3.0 電源協商，代表充電裝置回復到 5 V 和 1 A 的 USB 標準電源傳輸率。在其他情況下，連接器會與其他電源插孔以同樣方式運作，由配接器／充電電路管理充電。

其他電源方案

雖然 USB Type C 連接器適合用於各種應用和設計，但 DC 電源連接器等專用電力傳輸選項仍佔有一席之地。最重要的是，USB Type C 連接器最多只能傳輸 240 W 功率，因此對於需要 240 W 以上的設計，絕非選擇方案。不過，相較於先前的 100 W 限制，USB PD 3.1 的電源能力已更強。雖然經過標準化的覆蓋區可在許多情境中提供優勢，但在某些情況下，其他覆蓋區或封裝類型可能會更加適合。換句話說，當需要使用更加客製化的連接器時，USB Type C 可能會受制於其標準化的尺寸和限制。若想深入瞭解其他電源連接器在何時是最好的解決方案，請閱讀 Same Sky 的選擇 DC 電源連接器部落格文章。

USB Type C 前景展望

USB Type C 連接器及其高普及率，為工程師提供檢視電源管理和傳輸的新途徑。雖然 Type C 並非終極解決方案，但高達 240 W 的電源能力和全球標準化，將使其在眾多產品和應用中站穩腳跟。Same Sky 的純電源型 USB Type C 插座不僅成本低，設計整合性亦經過簡化，可在電力傳輸為唯一功能時為工程師提供極具吸引力的選擇。

Same Sky 目前提供水平或垂直 60 W 純電源型 USB Type C 插座，其最大電流額定值為 3 A，最大電壓額定值為 20 V_DC。