By GRL Team on 七月 04, 2023

USB Type-C 線產品設計之注意事項

Granite River Labs, GRL
Jiang Ning 蔣寧,Tan Jiwen 譚吉文 

GRL 是 USB-IF 授權的認證實驗室,包括USB Type-C 連接器(Receptacle、Plug)與線纜(cable assembly)等相關認證測試並協助客戶取得USB-IF協會授權而努力。隨著 USB Type-C 的產品應用越來越廣泛,市場上不同場景 USB Type-C 的使用也使得 USB Type-C 產品設計多樣化。製造者則會遇到許多特殊的設計需求。通過 GRL 的認證經驗,製造者可以確保產品符合 USB-IF 設定的標準,並且獲得在各個市場上銷售的許可。

為了以便大家在開發階段避開常見的設計陷阱,節約開發費用和時間的成本,GRL 的工程師在本文章總結出 USB Type-C 線的設計要點。設計 USB C 線前,讓我們先來了解連接器(Connector)的要求。

USB Type-C 容器(Receptacle)結構設計類型:

可允許的 USB Type-C 插座(Receptacle)結構設計

1. 外部屏蔽 Shell 兩面不帶有彈片或者凸包,內部兩面皆帶 EMC Pad 設計的 USB Type-C Receptacle ----------可認證

 

 

外部屏蔽 Shell 兩面不帶有彈片或者凸包,內部兩面皆帶 EMC Pad 設計的 USB Type-C Receptacle ----------可認證

圖一

2. 外部屏蔽 Shell 兩面帶有彈片,內部兩面皆帶 EMC Pad 設計的USB Type-C Receptacle ----------可認證

外部屏蔽 Shell 兩面帶有彈片,內部兩面皆帶 EMC Pad 設計的USB Type-C Receptacle ----------可認證

圖二

3. 外部屏蔽 Shell 只有一面帶有彈片,內部兩面皆帶 EMC Pad 設計的USB Type-C Receptacle ----------可認證

3. 外部屏蔽 Shell 只有一面帶有彈片,內部兩面皆帶 EMC Pad 設計的USB Type-C Receptacle ----------可認證

圖三

4. 外部屏蔽 Shell 兩面帶有凸包(需要注意兩面凸包頂點之間的尺寸大於插頭 Plug 的厚度。最大允許尺寸 2.43mm),內部兩面皆帶 EMC Pad 設計的USB Type-C Receptacle ----------可認證

外部屏蔽 Shell 兩面帶有凸包(需要注意兩面凸包頂點之間的尺寸大於插頭 Plug 的厚度。最大允許尺寸 2.43mm),內部兩面皆帶 EMC Pad 設計的USB Type-C Receptacle ----------可認證

圖四

5. 外部屏蔽 Shell 一面帶凸包,另一面帶彈片,內部兩面皆帶 EMC Pad 設計的 USB Type-C Receptacle ----------可認證

外部屏蔽 Shell 一面帶凸包,另一面帶彈片,內部兩面皆帶 EMC Pad 設計的 USB Type-C Receptacle ----------可認證

圖五

6. 採用外層不帶屏蔽 Shell(或者外殼採用塑膠材質的),內部兩面皆帶EMC Pad設計的 USB Type-C Receptacle ----------可認證

採用外層不帶屏蔽 Shell(或者外殼採用塑膠材質的),內部兩面皆帶EMC Pad設計的 USB Type-C Receptacle ----------可認證

圖六

7. 外部屏蔽 Shell 兩面帶有彈片,內部兩面不帶 EMC Pad 設計的USB Type-C Receptacle ----------可認證

外部屏蔽 Shell 兩面帶有彈片,內部兩面不帶 EMC Pad 設計的USB Type-C Receptacle ----------可認證

圖七

8. 外部屏蔽 Shell 一面帶凸包,另一面帶彈片,內部兩面不帶 EMC Pad 設計的 USB Type-C Receptacle ----------可認證

外部屏蔽 Shell 一面帶凸包,另一面帶彈片,內部兩面不帶 EMC Pad 設計的 USB Type-C Receptacle ----------可認證

圖八

不可認證的 USB Type-C 插座(Receptacle)結構設計

1. 外部屏蔽 Shell 兩面帶有凸包,內部兩面不帶 EMC Pad 設計的 USB Type-C Receptacle ----------不可認證

外部屏蔽 Shell 兩面帶有凸包,內部兩面不帶 EMC Pad 設計的 USB Type-C Receptacle ----------不可認證

圖九

2. 外部屏蔽 Shell 一面帶彈片,另一面不帶彈片,內部兩面不帶 EMC Pad 設計的 USB Type-C Receptacle ----------不可認證

外部屏蔽 Shell 一面帶彈片,另一面不帶彈片,內部兩面不帶 EMC Pad 設計的 USB Type-C Receptacle ----------不可認證

圖十

3. 外部屏蔽 Shell 兩面不帶彈片,內部兩面不帶 EMC Pad 設計的USB Type-C Receptacle ----------不可認證

外部屏蔽 Shell 兩面不帶彈片,內部兩面不帶 EMC Pad 設計的USB Type-C Receptacle ----------不可認證

圖十一

4. 外部屏蔽 Shell 帶彈片,但是彈片朝向是逆向設計的USB Type-C Receptacle ----------不可認證

外部屏蔽 Shell 帶彈片,但是彈片朝向是逆向設計的USB Type-C Receptacle ----------不可認證

圖十二

5. 採用外層不帶屏蔽 Shell,內部兩面不帶 EMC Pad 設計的 USB Type-C Receptacle ----------不可認證

採用外層不帶屏蔽 Shell,內部兩面不帶 EMC Pad 設計的 USB Type-C Receptacle ----------不可認證

圖十三

6. 雙層或者多層疊加設計的USB Type-C Gen2 Receptacle----------不可認證

雙層或者多層疊加設計的USB Type-C Gen2 Receptacle----------不可認證

圖十四

USB Type-C 插頭 Plug 的結構設計類型:

可允許的 USB Type-C Plug 連接器結構設計

內部絕緣層不同顏色設計的插頭Plug----------可認證

圖十五

1. 內部絕緣層不同顏色設計的插頭Plug----------可認證

這也是本文中介紹的唯一 USB-IF 允許的 USB Type-C 插頭類型。

不可認證的 USB Type-C Plug 連接器結構設計

1. 連接器前端塑膠部分外露設計的 USB Type-C Plug ----------不可認證

連接器前端塑膠部分外露設計的 USB Type-C Plug ----------不可認證

圖十六

2. 內部無 EMC Springs 設計的 USB Type-C Plug----------不可認證

內部無 EMC Springs 設計的 USB Type-C Plug----------不可認證

圖十七

3. 採用貴金屬(如鍍金等)外屏蔽 Shell 設計的 USB Type-C Plug----------不可認證

採用貴金屬(如鍍金等)外屏蔽 Shell 設計的 USB Type-C Plug----------不可認證

圖十八

4. 外屏蔽殼表面採用凸包,凸肋或者卡扣設計的 USB Type-C Plug---------不可認證

外屏蔽殼表面採用凸包,凸肋或者卡扣設計的 USB Type-C Plug---------不可認證

圖十八

5. Plug EMC Springs 與外屏蔽殼是一體設計的 USB Type-C Plug---------不可認證

Plug EMC Springs 與外屏蔽殼是一體設計的 USB Type-C Plug---------不可認證

圖十九

6. 採用 USB 2.0 Type-C Plug Ground Springs 設計的 USB Full-Featured (功能齊全)Type-C Plug---------不可認證

採用 USB 2.0 Type-C Plug Ground Springs 設計的 USB Full-Featured (功能齊全)Type-C Plug---------不可認證     採用 USB 2.0 Type-C Plug Ground Springs 設計的 USB Full-Featured (功能齊全)Type-C Plug---------不可認證_2

USB 全功能 Type-C 插頭 Ground Springs        

USB 2.0 Type-C 插頭 Ground Springs

                                        圖二十

7. 帶磁吸式設計的 USB Type-C Plug---------不可認證

USB Type-C 線 Cable 的特殊設計類型:

下面介紹USB Type-C 的一些設計注意項目總結:

可允許的 USB Type-C 線 Cable 結構設計

1. 不同形狀及類型線材設計的USB Type-C Cable---------可認證

圓形結構、方形結構、扁線、三角形、其他異性結構,帶編織層,卷線等(必須能通過所有認證測試項目的測試要求)

2. 採用90°彎頭或者U型設計的USB Type-C Cable---------可認證

採用90°彎頭或者U型設計的USB Type-C Cable---------可認證

圖二十一

採用90°彎頭或者U型設計的USB Type-C Cable---------可認證_2

圖二十二

3. 採用USB Type-C Screw 設計的USB Type-C Cable---------可認證

採用USB Type-C Screw 設計的USB Type-C Cable---------可認證

圖二十三

採用USB Type-C Screw 設計的USB Type-C Cable---------可認證_2

圖二十四

4. 不帶Cable 設計的 USB Type-C to USB 2.0 Micro-B Receptacle Adapter---------可認證

不帶Cable 設計的 USB Type-C to USB 2.0 Micro-B Receptacle Adapter---------可認證

圖二十五

不帶Cable 設計的 USB Type-C to USB 2.0 Micro-B Receptacle Adapter---------可認證_2

圖二十六

5. 包含有內部電路及電子元器件設計的 USB Type-C Cable---------可認證

舉例:待LED燈,PTC等,但是需要測試內部電路的功率,不能超過100mW.

包含有內部電路及電子元器件設計的 USB Type-C Cable---------可認證

圖二十七

6. 帶磁環設計的 USB Type-C Standard Cable Assemblies---------可認證

帶磁環設計的 USB Type-C Standard Cable Assemblies---------可認證

圖二十八

不可認證的 USB Type-C 線 Cable 結構設計

1. 帶磁環設計的 USB Type-C Legacy Cable Assemblies ---------不可認證

帶磁環設計的 USB Type-C Legacy Cable Assemblies ---------不可認證

圖二十九

2. 不帶線設計的 USB Type-C to USB 3.1 Standard-A Receptacle Adapter---------不可認證

不帶線設計的 USB Type-C to USB 3.1 Standard-A Receptacle Adapter---------不可認證

圖三十

3. 採用 USB 2.0 Standard-A Receptacle 設計的 USB Type-C to USB 2.0 Standard-A Receptacle Adapter---------不可認證 

採用 USB 2.0 Standard-A Receptacle 設計的 USB Type-C to USB 2.0 Standard-A Receptacle Adapter---------不可認證 

圖三十一

4. 帶有 USB Type-C Receptacle 設計的 USB Type-C Cable---------不可認證

帶有 USB Type-C Receptacle 設計的 USB Type-C Cable---------不可認證

圖三十二

5. 只有電源功能無數據功能設計的 USB Type-C Cable ---------不可認證


6. 使用 SR 尺寸超標設計的 USB Type-C Cable ---------不可認證

注:USB Type-C 的尺寸量測部分包括:整個鏈接擦頭(Plug)和線(Cable)之間的過度部分。

7. 使用未取得 USB-IF 認證的連接器設計的 USB Type-C Cable ---------不可認證

採用GRL技術,體驗頂尖USB cable高速傳輸測試解決方案

創立於2010年初以來,GRL在近期十幾年為眾多的高速訊號傳輸測試界的領航者提供了技流信息科技,實施高速傳輸測試並提供專業的解決方案。作為 USB 多年的技術合作夥伴,我們時刻同 USB 協會保持溝通和交流,讓我們的客戶也在第一時間了解最新信息。若想通過我們的橋樑層進一步提高您的 USB 產品,誠摯邀請您同 GRL 取得聯繫。

參考文獻:

 Universal Serial Bus Type-C Cable and Connector Specification Revision 2.2 October, 2022

 Universal Serial Bus Type-C Connectors and Cable Assemblies Compliance Document Revision 2.1b June, 2021

作者

蔣寧:GRL測試工程師,在線纜和連接器的設計和製造行業有超過15年的工作經驗,精通HDMI、DisplayPort 、USB等線纜和連接器測試認證。

譚吉文:GRL測試工程師,在線纜和連接器的認證測試方面有10年的工作經驗,是HDMI、USB等線纜和連接器等相關測試認證方面的專家。

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本文件中規格特性及其說明若有修改恕不另行通知。         

Published by GRL Team 七月 04, 2023