Type-C闪亮登场?先要过检测关

2015-05-25 10:10:44 来源:|6 作者:陈英韬 点击:3114

USB Type-C逐渐成为业界最受瞩目的标准接口,近期包括苹果、Google、Nokia等大厂陆续开发搭载USB Type-C接口的最新产品。USB Type-C是基于USB 3.1规范的新标准接口,除了传输速度提升外,Type-C正反接触点一致,使用时不需要考虑接口正反面,大幅改善使用者体验。此外,USB Type-C最大供电100W与20伏特,支持快速充电,可解决电源线和数据或影音传输线须分开的困扰,势必在未来创造新的电源供应应用情境。

USB Type-C接口市场蓄势待发,产品检测自然变得尤为重要。5月13日百佳泰在东莞国际大酒店,举办了“2015百佳泰USB Type-C规格与验证要点技术讲座”,现场介绍USB Type-C的技术、认证申请流程以及各种关键议题分析等。


2015百佳泰USB Type-C规格与验证要点技术讲座

百佳泰数码测试(深圳)有限公司(Allion Labs, Inc)成立于1991年,是国际化的信息科技、电子产品技术咨询与测试认证机构,为全球各地IT产品的研发、制造与品牌厂商提供质量提升咨询、标准认证、产品互容及客制化认证咨询。百佳泰致力于提供多元化的专业测试和解决方案,范围涵括台式、笔记本电脑、平板装置、智能型产品、多媒体装置、无线装置、服务器、行动装置、外围配备及应用软件等相关产品,在市场上居于专业领导地位。

百佳泰业务开发协理Brian Shih

溯本求源,百佳泰业务开发协理Brian Shih首先介绍了USB的发展历史,由浅入深地引出USB Type-C规格与验证要点,并介绍了当前USB Type-C在市场上的应用。[page]

USB Type-C: USB 3.1时代的新宠

自1996年1月由USBIF正式提出USB1.0规格以来,USB跟随科技的进步和市场需求不断改良,许多东西也都逐渐被USB设备替换。特别是当USB 2.0在新世纪初普及之后, USB闪存淘汰了软盘,也让光盘媒介开始退居次席。USB 2.0让连接外设变得可行——比如Wi-Fi适配器、光驱和以太网接口等——这些之前都是需要安装到电脑机身内部,最高480Mbps的传输速度让这一切都成为可能,在这一时期,USB接口开始彻底淘汰掉了台式机和笔记本身上的那些老接口。

随后的USB 3.0将文件传输速度提高到了5Gbps,传输速度更加高速,可靠性更高,系统备份和传输大型视频文件所用的时间大大减少,802.11ac或千兆以太网适配器的瓶颈也得到了解除。从USB 3.0外置硬盘和U盘上运行操作系统变得很平常,在故障排除或恢复数据时,这样的运行方式更显实用。

而最新的USB Type-C则是属于USB 3.1 标准中的一部分,它的诞生并不久远。早在13年12月,USB 3.0推广团队就已经公布了下一代USB Type-C连接器的渲染图,在2014年8月发布的USB 3.1标准中才刚刚定稿。它是一种新型 USB 线缆及连接器的规范,定义了包括连接器、端口、容器和线缆等在内的一整套全新的USB物理规格。新版接口的亮点在于更加纤薄的设计、更快的传输速度(最高10Gbps)以及更强悍的电力传输(最高100W)。

USB Type-C是一种和Lightning接口般轻薄小巧的新型USB接口,可以扩展成电源、USB传输、VGA或HDMI三个接口,通过适配器,还可以兼容USB3.0、USB2.0等上一代接口。USB Type-C很容易让人误解为这是一种全新的USB标准,但实际上USB Type-C只是USB 3.1标准的一部分,而不是一个新的标准。

各大产商抢滩登陆消费电子连接器领域

Type-C规格于2014年8月公告,公告显示它具有四大特点。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最终版的尺寸约为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。使用上支持正反可插,现在已经逐渐扩大应用于平板电脑、智能手机等轻薄型消费电子,因此格外受到市场期待。

早在2014年,诺基亚N1就已经率先加入了最新的Type-C USB接口,不过当时并没有引起足够的重视,众多企业也只是持有观望态度,随后在2015年3月9日,在美国举行的苹果新品发布会上,全新MacBook重新定义了连接性标准,将电源接口、USB接口、DP接口、HDMI接口与VGA接口统一用USB-C来承载,这也是USB-C技术第一次在消费级笔记本电脑的应用,Type-C连接器也因为苹果公司的使用而广为众人接受。

同时,欧盟也发布重磅消息,指出2017年将强制所有移动装置统一为USB 3.1接口。USB 3.1除了电脑领域外,手机、平板也会全速普及,而这项技术也是得到了Intel、谷歌、微软以及苹果的支持。

利好消息带动业内一众厂商选择USB Type-C。据了解,现在一加、乐视等手机厂已经在使用USB Type-C,酷派和华为等大厂也决定使用Type-C USB,台资厂有近200家杀入该领域,USB Type-C消费电子连接器领域的龙争虎斗即将来临。[page]

硕讯科技总经理、百佳泰技术顾问蔡遥明

然而推行USB Type-C并非水到渠成的事情,Type-C高速的连接速率必定会对外辐射高频信号,对信号完整性造成干扰。硕讯科技总经理、百佳泰技术顾问蔡遥明先生带来《高速连接器及线缆对无线通信的干扰》演讲,也指出了这一问题所在。

高速连接器及线缆对无线通信的干扰

由于电子技术、信息技术的飞速发展,在现代的数字传输系统中大规模集成电路逐渐得到了广泛的应用,同时系统中传输信号的速率不断的得到提升。而众所周知,除非是直流电(没有频率变化)、或者完全屏蔽,任何有线信号都会向外辐射电磁波,干扰的强度与线缆上传输的信号(如电压、电流、频率)有关,而USB Type-C超高的传输速率必定会对外辐射高频信号。

以USB为例,从USB3.0开始,因为速度太高,其对外辐射的高频信号会影响到手机天线。通常来说USB3.0线缆的屏蔽性是很好的,但主要的问题出在接头处。如果拆开一个USB3.0的线,会发现外面有屏蔽层之类的保护,但这些东西不是完全屏蔽的,在接头处是裸露的,并且不完全封闭,这就使得USB3.0在接头处对外产生了较大的干扰。

深圳市连接器行业协会秘书长唐中表示,就PC上的应用而言,可以通过增加Wi-Fi天线与USB3.0接口的距离,或是对USB3.0接口进行屏蔽处理(比如特殊涂层或加入金属箔),都能在一定程度上减轻USB3.0的“后遗症”。不过,对手机而言,增加绝对距离这个方法没有意义。所以,USB3.0在手机领域的应用并不成功。

百佳泰全球业务开发部业务Kevin Hsu

新一代USB Type-C凭借其可靠性和高速传输已经成为众多企业的选择,而高效准确地检测Type-C成品自然成为不可或缺的一个环节,百佳泰全球业务开发部业务Kevin Hsu介绍了百佳泰在USB Type-C检测上的专业性,百佳泰不仅能提供客户完整的测试结果,更注重于问题的分析,透过专业的高端验证技术,进行问题起因的归纳整理,以提供解决的正确方向。此外,百佳泰能根据客户不同的测试需求,量身订做客制化的项目服务,共同合作开创新的测试解决方案,精益求精的开发出更多迎合现今多变产品型态的测试解决方案。由于它能够确保企业的产品完美符合质量条件,从而在市场上脱颖而出。[page]

准入门槛提高,严苛的检验设定或成普及阻力

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形式。板端的连接器只有唯一的一种形式,为24支端子的设计。在测试规格上,Type-C的测试有下列几项主要的要求:

1、机构测试:Type-C主流为使用在手持装置上,所以与USB Micro-B一样,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规范连行环境测试。

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。

不仅如此,由于线材屏蔽的好坏将影响到EMI(电磁干扰)与RFI(射频干扰),所以USB协会在Type-C线缆规格和线材屏蔽问题上也格外重视,所以USB协会针对Type-C线缆规格和线材屏蔽的测试也定义了严谨的测试要求。除了上述的测试之外,还有其他一些参数必须透过USB协会所公告的公式进行换算,才能得知此Type-C线缆是否符合协会的要求。因此业内普遍认为Type-C标准定得太高,可能导致终端厂纷纷采纳降标产品。所幸Type-C的应用才刚起步,规格到最终确定如何还有回旋空间,但从目前情况来看,Type-C的造价比传统高10倍。这种价格目前只有Google、苹果这两大具有定价能力的巨头能够玩得起,假如USB协会在规格上不进行调整,很可能Type-C最后会成为巨头间的游戏。

USB Type-C蓄势待发 检测机构成“守门员”

由于各测项上皆涉及精密的高频讯号、机械特性、电气性能以及环境变化等类别的测试与验证,厂商在认证测试时需专业实验室的协助与咨询。USB协会正式授权的实验室能够提供专业的技术支援及设备仪器,以完整重现这些产品在真实世界中可能遭遇的种种状况,并点出问题风险所在,确保产品符合品质条件。

早在1999年,百佳泰的线缆与连接器专业测试中心就被USB协会(USB-IF)正式授权为“USB线缆与连接器测试实验室(Cable Assemblies and Connector Labs)”,能提供USB 2.0与USB 3.0、3.1规格版本的线缆与连接器完整相符性认证测试。百佳泰有着多达20年的业界专业测试、验证与咨询经验,300,000笔以上的测试经验,能够提供逾30种标准认证测试咨询,拥有700多名不同领域的专业测试工程师,备有10,000多项测试仪器与相关设备产品,且通过ISO/ IEC 17025实验室认证共同规范。百佳泰的专业技术团队熟悉USB Type-C的技术、认证申请流程以及各种关键问题,能够满足客户多元的认证需求,确保客户的产品能够完美符合质量条件。

USB Type-C市场前景一片大好,但产品只有通过专业检测机构的检测才能正式推向市场,检测机构在成为守门员的同时,也在维护者连接器市场的规范,同时在检测中发现USB上的技术问题,促进行业健康发展。

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