Combatiendo las demandas de energía y transmisión de datos

 

Como industria, hemos abordado el aumento del consumo de energía y los requisitos de transmisión de datos de manera diferente según la aplicación de nuestros dispositivos y periféricos. ¿No sería genial tener una solución simplificada que todos pudieran usar?

¿Sus diseños requieren invariablemente más componentes mientras lucha por mantener un diseño elegante? A medida que buscamos expandir las capacidades de nuestros dispositivos, la ardua tarea de mantener nuestros diseños de placa en tamaños manejables crece con nuestros componentes. La progresión de los dispositivos de consumo hacia factores de forma más pequeños ha aumentado la presión sobre los diseñadores para maximizar el espacio en el tablero en lugar de permitir un enfoque en la funcionalidad. Y como industria, hemos abordado el aumento del consumo de energía y los requisitos de transmisión de datos de manera diferente según la aplicación de nuestros dispositivos y periféricos. ¿No sería genial tener una solución simplificada que todos pudieran usar?

Evolucion

Si bien los cables USB tipo A, tipo B y otros cables propietarios han proporcionado nuestras necesidades de transmisión de datos durante más de un cuarto de siglo, no han tenido en cuenta todas nuestras necesidades de interfaz. Utilizamos una amplia gama de cables para cumplir con todos nuestros requisitos de suministro de energía, salidas de pantalla y transmisión de datos. Estos métodos se encuentran dispersos en todos los productos de consumo, sin embargo, la transición a un nuevo estándar universal llevará tiempo.

Existen muchas alternativas inalámbricas, pero aún no son prácticas para el estado actual de la industria. La transmisión, visualización y alimentación inalámbrica de datos es intermitente y requiere una comunicación constante entre dispositivos. Sería genial si pudiéramos hacer todo esto de forma inalámbrica, pero estos métodos inalámbricos tardarán años en perfeccionarse y requerirán un mayor desarrollo. Necesitamos un método que proporcione velocidades rápidas de transferencia de datos, salidas de pantalla y potencia, a la vez que sea lo suficientemente fácil de usar para que todas las empresas lo puedan utilizar para el desarrollo.

Versiones de USB

USB Version

Velocidad máxima de transmisión de datos

 Voltaje Máximo / Salida de Corriente

USB 1.1

12Mbps

2.5V, 500mA

USB 2.0

480Mbps

2.5V, 1.8A

USB 3.0

5Gbps

5V, 1.8A

USB 3.1

10Gbps

20V, 5A

El estándar USB ha progresado a lo largo de los años a través de la implementación de versiones, permitiendo cada versión con velocidades de transmisión de datos más rápidas. USB Type-A y Type-B han utilizado estas versiones para actualizarse y adaptarse mejor a las necesidades tecnológicas. Sin embargo, la versión 3.1 de USB no puede alcanzar su máximo potencial con conexiones USB tipo A y USB tipo B.

Conectividad Simplificada: USB Type-C

El conector USB tipo C permite la implementación completa de las especificaciones USB Versión 3.1 y USB Power Delivery (USB PD) al tiempo que proporciona los beneficios de la transmisión de datos, salidas de pantalla y alimentación. Este conector eliminará la necesidad de conectores USB patentados y eventualmente reemplazará los conectores USB tipo A y tipo B. Los adaptadores y convertidores se pueden utilizar para lograr la compatibilidad con los puertos más antiguos, como los puertos USB tipo A tradicionales. Los futuros cables tipo C tendrán conectores tipo C en ambos extremos, lo que proporcionará un diseño omnidireccional.

Los conectores tipo C proporcionan una solución lo suficientemente potente para dispositivos grandes, como computadoras portátiles, y también lo suficientemente pequeña (aproximadamente 8.4 mm por 2.6 mm) para su uso en dispositivos portátiles. Los cables podrán suministrar 15 vatios en funcionamiento normal y 5 amperios a 20 voltios para alimentar dispositivos cuando se usen como se describe en las especificaciones actuales de USB PD. Además, los cables proporcionarán una velocidad máxima de transmisión de datos de 10 Gbps utilizando USB Versión 3.1.

USB Type-C Connector

USB Type-C Connector

Los conectores USB tipo C están estructurados para acomodar futuras actualizaciones de versiones USB y especificaciones USB PD que garantizan un diseño a prueba de futuro. Además, el conector tipo C se ha desarrollado para conectarse a dispositivos host o periféricos, eliminando la necesidad de la interfaz tipo A. La configuración de los pines dentro de cada conector también hace que el conector sea reversible para que nunca tenga que lidiar con enchufar los cables de la "manera correcta".

El uso de USB tipo C permitirá que los dispositivos transmitan datos y reciban energía simultáneamente desde un solo puerto, lo que permite discos duros externos, pantallas y cualquier dispositivo que pueda operar bajo las especificaciones de suministro de energía. El USB tipo C también proporciona alimentación bidireccional, lo que permite que el host cargue un periférico o viceversa si surge la necesidad.

Entrega peligrosa

Si bien los conectores USB tipo C pueden aprovechar las especificaciones USB PD para proporcionar una excelente entrega de energía, también hay problemas con este conector. La vieja moneda, "con gran poder conlleva una gran responsabilidad" definitivamente se aplica aquí. Se están produciendo muchos cables para capitalizar el nuevo mercado de conectores USB tipo C y algunos de estos cables no cumplen todos los requisitos para la entrega de energía.

Es importante diseñar nuestros productos para uso general en lugar de casos de uso específicos. Hay dispositivos que utilizan puertos USB tipo C que se envían con cables que funcionan correctamente para su dispositivo, pero dañarían a otro dispositivo. Al diseñar puede ser difícil no solo tener en cuenta las necesidades de su producto, sino también todos los demás sistemas con los que su dispositivo puede estar interactuando. Diseñar sus productos para la sostenibilidad y la interconectividad es una responsabilidad que no debe tomarse a la ligera y el estudio cuidadoso de la especificación USB debe preceder al desarrollo de sus diseños.

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Acerca del autor

David Haboud

David Haboud is a Product Marketing Engineer at Altium. He studied electrical engineering with an emphasis in computer architecture and hardware/software design at the University of Southern California. David began his career as an embedded software engineer in the aerospace industry and has always strived to make it easier for hardware and software engineers to communicate. During his tenure as an embedded software engineer, he focused on firmware development and data acquisition for auxiliary power units. In his spare time, David hosts and performs in improvisational and stand-up comedy nights in San Diego, California.

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