Redukce USB-C na USB-A

[Jiří Poucha]

Já bych čekal, že mezi VBUS A a VBUS C je vodič, pak to totiž bude fungovat jako redukce mezi A a C. Sice to bude nabíjet a přenášet data pomalu, ale furt lepší, než koukat s C-C kabelem v ruce na A díru. Naopak bych nečekal, že se to umí chovat jako PD 1.0 sink na áčku a jako PD>2 source na céčku, muzeum propojující áčko a céčko už máme jedno na Václaváku.

Ale zpět mimo téma, háček je v tom "pokud umí dodat dost wattů" -  zas těch cihliček postupně koupím několik, protože ty dosavadní budou mít málo wattů, aby nabíjely efektivně a rychle.
RPi je levný výukový počítač a většinou ho lze napájet z libovolného adaptéru. USB-C konektor snese 5 A. Nedává smysl dávat PD čip a měnič do každýho RPi, když těch 5 A je  potřeba jen někdy. Někdo má shit na stole, někdo ho nosí v hlavě.

[Reklama]

[Vít Šesták (v6ak)]

Já teď neřeším, jaký přesně protokol se použije, ale jestli si ta redukce nějak inteligentně vyřeší situaci, kdy v důsledku propojím dvě USB A (třeba dva zdroje s výstupem na USB A), zejména když obě strany budou pod napětím. Běžně je v USB A nějaké napětí pořád (zařízení s USB 2.0 bez vlastního zdroje s tím vlastně i musejí počítat), nejen po připojení zařízení. (USB C to řeší jinak.) I pokud se propojí VBUS s VBUSem na druhé straně a GND s GND na druhé straně a pokud nebude žádný rozdíl potenciálů mezi GND, nemusí trefit přesně stejné napětí na VBUS. Obě strany by tam sice měly pouštět 5 V (protože se nemají moc šanci domluvit na jiném napětí), ale to napětí má nějakou toleranci (snad 5 %, tedy 4.75;V až 5.25 V; nepočítám ztráty na vedení), může tu být klidně 0.5V rozdíl, který se budou snažit vyrovnat.

Proto si myslím, že by tato redukce měla správně odpojit napájení, dokud neví, že na Cčkové straně je zařízení, které napájet chce. Asi není nutné odpojovat VBUS i GND současně. Intuice mi říká, že bych odpojil spíše VBUS než GND.

[Jiří Poucha]

Ano, obě strany tam můžou pouštět 5 V a nemůžou dělat nic jiného, protože musejí předpokládat, že ten druhý potřebuje napájet, aby vůbec mohl komunikovat, případný rozdíl napětí fyzika vyřeší sama docela dobře: pokud se propojí dva zdroje, tak se o zatížení podělí podle Hřbitovových zákonů a když se vyšší napětí napjatějšího zdroje dostane přes všechny úbytky až na feedback nožičku slabšího, tak ten vidí, že má má splníno a přestane dodávat. Takže přinejhorším bude zdroj s krapet větším napětím krmit obě zařízení, dokud ho to proudově nebo tepelně nepřestane bavit. A co asi průměrně nadaný a motivovaný konstruktér vybavený touto znalostí udělá? Naroutuje tam cestičku z VBUS na VBUS nebo otevře PD standard a začne navrhovat konvertor, komunikující přes PD?
Poznámka: obvykle se odpojuje jenom VBUS, odpojovat GND by znamenalo přidat dalších 0,1 ohmu.

[Ondřej Caletka]

Přemýšlím, jak otestovat tu redukci (USB-A samec, USB-C samice). Měl bych multimetr a nějaký breakout board pro USB C, u USB A bych měl být schopen měřit přímo z konektoru i bez breakout boardu. Bude stačit ověřit, že Vcc není u nepřipojené redukce průchozí?

Já bych řekl, že VBUS bude propojen napevno téměř určitě. Co by stálo za to změřit je, zda jsou datové kontakty D+ a D- propojené na obě strany konektoru typu C, jinak budou data fungovat jen v jedné orientaci konektoru. A pak taky jestli jsou v redukci dva nezávislé rezistory Rp mezi VBUS a CC1/CC2 o správné hodnotě pro USB Legacy power (56 kohm).

[Vít Šesták (v6ak)]

Tak už jsem se do měření pustil. Redukce: AlzaPower USB-A (M) to USB-C (F) 2.0 černý.

Měření VCC: Vzal jsem IKEA Sittbrunn C-C kabel, breakout board pro USB C a levný multimetr FKtechnics DMM3900. Když jsem druhý konec kabelu zapojil do USB C (redukci jsem nepoužil), na A1 a A4 jsem měl 0V, když jsem druhý konec kabelu zapojil do té redukce, bylo tak kolem 5V. (Resp. záleží na zdroji, zjistil jsem, že mi powerbanka dává výrazně méně, ale s jiným zdrojem to bylo v 5% toleranci.) Tedy zjevně VBUS i GNS budou propojeny napevno. Nemohu změřit, které ze čtyř pinů jsou zapojené, vypadá to, že je propojuje už kabel. Asi dává smysl mít na GND a VCC dva dráty a ne osm…

D+ a D-:  Tedy by mělo být propojené A6+BY a A7+B7? Není. Otázka je, jestli je problém v redukci, nebo v kabelu.

Rezistory mezi VBUS a CC1/CC2: A4+A5 mají cca oněch 56kΩ (v rámci přesnosti měření obyčejným voltmetrem), B4+B5 vypadá mrtvé. Přemýšlel jsem, jestli není problém v breakout boardu, ale není – když otočím kabel, na jednom se rezistor přesune na stranu B.

[Reklama]

[Ondřej Caletka]

V kabelu je jen jeden datový pár připojený na A6 a A7 a jen jeden CC drát připojený na A5 (CC1). Levný kabel z IKEA není aktivní, takže kontakty B5, B6 a B7 zapojené nebudou.

Pro správné změření redukce je tedy potřeba nejdřív nějak zjistit orientaci kabelu na straně breakout boardu a poté už jen  otáčet konektorem v redukci, ne v breakout boardu.
Napájecí a zemní kontakty 1, 4, 9 a 12 mají být spojeny v konektorech, z toho pohledu je to v pořádku.

[Karel Švéda]

Zajímavé téma.
Dovolím si otázku: dá se koupit (resp. je běžnému smrtelníkovi dostupné) zařízení, které se připojí k něčemu, co si říká "USB PD nabíječka" a přehledně zobrazí, zda se nabíječka chová tak, jak podle specifikace má, jaké jede napětí a případně i odběr proudu? Protože kolikrát koupím něco, co se nějak tváří, ale jako laik nemohu prodejci ten krám omlátit o hlavu, protože nemám jak dokázat, že je to opravdu krám. A složité pokusy typu "sehnat správnou nabíječku, která opravdu dělá, co má", je celkem nákladná loterie.
Díky.

Evropská unie se chválila zákonem o USB-C, ale reálně je v tom úplný chaos ... sám jsem doma zkoušel cca 20 mobilů a tabletů , 20 různých kabelů a 20 nabíječek ... vychytat kombinaci je loterie ... na straně nabíječek v první řadě chaos ve výkonu, všichni to vyrábí jako matrojšky 5W, 10W, 18W, 20W, 35W, 65w ...mám doma i 160W, GaN 260W  s diplejem na každém portu, i 330W některé s A, některé s C. Na krabičce se v 90% nedozvíte, zda umí a jakou verzi  QuickCharge, PowerDelivery nebo další cca 10 podobných technologií ....se žádnou (ani AlzaPower) se mi dodnes nepodařilo nabít ASUS Zenbook , ale originál nabíječkou USB-C s PD od Zenbooku mobily nabiju pěkně .... pak podobně chaos v kabelech,  polovina jsou jen nabíjecí bez dat, druhá polovina i datové, těmi staršími projde jen 5W,  některé dají 20w, takové ty 3in1 pak mají  po 5w na portu,  pak jsou lepší cca 60w nebo 100w, ty lepší mám i modely s zabudovaným displejem ukazujícím watty ... relativně nejlepší je situace s třetím článkem řetezce, s mobily, tam na 99% dohledáte teoretické maximum a nabíjecí technologii (myšleno QC/PD ... a většinou i verzi )   

na to vychytávání začátečníkovi  doporučuji kablík s displejem na waty .. něco jako https://www.mironet.cz/solight-kabel-usbc-m-usbc-m-1m-cerna-100w-displej+dp675544/     nebo pak  USB "průchodku" jako je   https://www.aliexpress.com/w/wholesale-13-in-1-DC-4.5%2525252d50V-0%2525252d12A-Multi%2525252dfunction-Digital-Di.html?spm=a2g0o.detail.search.0
Kdo se tomu chce věnovat lépe, pak https://www.power-z.com/    nebo na Aliexpresu FNIRSI  https://www.aliexpress.com/item/1005008074886784.html?spm=a2g0o.productlist.main.3.59ad71ffm3pQyv&algo_pvid=1b3f2403-43bc-4a36-94b2-9dc3dda7cb57&algo_exp_id=1b3f2403-43bc-4a36-94b2-9dc3dda7cb57-2&pdp_ext_f=%7B%22order%22%3A%22893%22%2C%22eval%22%3A%221%22%7D&pdp_npi=4%40dis%21CZK%21959.25%21959.25%21%21%2142.57%2142.57%21%40211b61a417448934709916521e60ad%2112000043549942645%21sea%21CZ%216250364891%21X&curPageLogUid=mKSwdgINnkzv&utparam-url=scene%3Asearch%7Cquery_from%3A

a docela hloubkově to rozebírají na webu https://www.chargerlab.com/

[Ondřej Caletka]

Evropská unie se chválila zákonem o USB-C, ale reálně je v tom úplný chaos

Oni právě ten chaos celkem zásadním způsobem zpřehledňují.

na straně nabíječek v první řadě chaos ve výkonu, všichni to vyrábí jako matrojšky 5W, 10W, 18W, 20W, 35W, 65w ...mám doma i 160W, GaN 260W  s diplejem na každém portu, i 330W některé s A, některé s C.

Jako že uvnitř nabíječka 20W je schovaná nabíječka na 18W a uvnitř té nabíječka na 10W? Nebo co jiného myslíte přirovnáním k matrjošce?

Na krabičce se v 90% nedozvíte, zda umí a jakou verzi  QuickCharge, PowerDelivery nebo další cca 10 podobných technologií

To je právě velká výhoda USB Power Delivery, že stačí pouze údaj ve wattech a hned víte, jaká napětí a proudy nabíječka musí podporovat, protože je to součástí standardu.

....se žádnou (ani AlzaPower) se mi dodnes nepodařilo nabít ASUS Zenbook , ale originál nabíječkou USB-C s PD od Zenbooku mobily nabiju pěkně

Pokud to tak skutečně je, pak daný Zenbook odporuje zmíněné směrnici EU. Existence takovýchto zařízení je přesně důvod, který vedl k zavedení této regulace.

.... pak podobně chaos v kabelech,  polovina jsou jen nabíjecí bez dat, druhá polovina i datové, těmi staršími projde jen 5W,  některé dají 20w,

Všechny kabely s konektory typu C zvládnou přenést nejméně 60 W a data rychlostí 480 Mbps, což stačí na velkou část činností, ke které uživatelé používají USB kabely. Nové kabely by měly být značeny buď výkonem 60 W nebo 240 W, některé stávající mohou mít ještě limit i na 100 W. S kabely pro SuperSpeed je trochu zmatek. Na první pohled může být nemožné rozlišit kabel pro rychlost 5 Gbps or kabelu pro rychlost 40 Gbps a nebo od kabelu pro Thunderbolt3/USB4, který jen klame tělem a vypadá jako USB kabel.

Nabíjení pomocí USB PD je tedy mnohem méně chaotické než váš příspěvek 

[_Jenda]

Nabíjení pomocí USB PD je tedy mnohem méně chaotické než váš příspěvek 

Realita:

• Výrobci spotřebičů se stále nenaučili uvádět minimální výkon (požadováno směrnicí, kterou jsi odkazoval), takže je loterie, jestli notebook "60W" nabiješ pomocí nabíječky "30W" (záleží typicky na tom, jestli notebook má v sobě 2S (8.4V) nebo 3S (12.6V) baterii, a jestli má step-up, když mu nabíječka dá jen 9 či 12V tak jestli to tedy dokáže využít).
• USB PD 1.0 podporovalo "60W", ale někdy to bylo 12V/5A a někdy 20V/3A. V životě jsem neviděl, že by to někdo správně rozlišil, a v životě jsem neviděl, že by někdo u PD (hlavně spotřebiče) uvedl verzi. Výsledkem jsou nejspíš přístroje s 3S (12.6V) baterkou a bez step-upu, které na některých "60W" nabíječkách fungovaly a na některých ne.
• Na profily ve wattech (15, 27, 45, 60, 100W), o kterých mluvíš, se už spolehnout nejde. Otevři si třeba nabíječky na Alze. Všimni si, že naprostá většina jich má různé výkony, co nejsou ve standardu, jako třeba 20, 35, 65W. Jak je to možné? Wikipedie praví, že watty byly zavrženy:
  

  As of USB Power Delivery specification revision 2.0, version 1.2, the six fixed power profiles for power sources have been deprecated. USB PD Power Rules replace power profiles, defining four normative voltage levels at 5 V, 9 V, 15 V, and 20 V. Instead of six fixed profiles, power supplies may support any maximum source output power from 0.5 W to 100 W.
  

  Takže po té, co se to mělo vyřešit, a EU to dokonce napsala do směrnic, jsme zase na začátku. Zařízení má podle EU specifikovat minimální potřebný výkon, ale nabíječky teď specifikují maximální dodávané napětí. A umí můj "45W" notebook "USB Power Delivery specification revision 2.0, version 1.2", čili pochopí, že tato "35W" nabíječka poskytuje na 15V jen 2.33A a ne 3A, a omezí nabíjení na tuto rychlost, nebo se pokusí vzít 3A a nabíječka ho odpojí pro přetížení? Kdo ví.
  
  (To nás ještě vede k problematice "USB PPS", což je další věc, kterou by měl člověk vystudovat. Zatím nemám žádný HW s jeho podporou, takže ani žádné zážitky.)
  
  Další průšvih víceportových nabíječek je, že minimálně jedna co máme, při připojení nového zařízení na chvilku odpojí všechny ostatní. Pro nabíjení v pohodě, pro provoz zařízení bez baterie (osciloskop, páječka), které se z USB přímo napájí, nepoužitelné.
  
• Výrobci powerbank a též spotřebičů neposkytují možnost určit, jestli se má z powerbanky nabíjet notebook, nebo z notebooku powerbanka (obdobně dokonce u mobilů, které umí dělat powerbanku). Slyšel jsem, že v tom protokolu se dá označit, kdo by byl radši zdroj a kdo radši spotřebič. U žádného zařízení, které jsem měl, tohle nefungovalo. V Linuxu je na to ovladač typec_ucsi, ale HW to nepodporoval.
  
  A pak jsou tu stavy, kdy "to prostě nefunguje", například Rigol DHO914 při napájení z AlzaPower powerbanky zatuhne, asi jedno z toho neplní specifikaci, good luck to ladit.
  
• Zařízení vesměs nezobrazují, jaký profil se vyjednal. Takže výše uvedené pandemonium člověk nemá jak diagnostikovat a ladit (aby třeba izoloval, že má zlou nabíječku). Vyloženě tragické je to u použití pre-PD věcí (nabíjení mobilu Ačkem), kdy to člověk připojí a za půl hodiny přijde a zjistí, že se nabilo 10 %. To se mi děje u některých portů na počítači a u některých USB hubů, u jiných ne a nepřišel jsem na to, kdy a proč.
• Na zařízeních typicky nejde omezit, jak rychle se má nabíjet. Typicky u mobilu nepotřebuju, aby se nabíjel nějak strašně rychle, celý se rozžhavil a myslím, že to neprospívá životnosti baterky. (takže to řeším nabíjením v těch "z neznámých důvodů pomalejších portech co jsem ve svém okolí objevil") Viděl jsem, že se na to prodává "omezovač USB", který filtruje PD zprávy a falešně řekne, že se umí jenom nižší profil.
• A úplně další věc je zabezpečení. Z obou stran: "veřejné nabíječky", které mohou na USB dělat kdo ví co (stejný průšvih je USB-C pro displej, kdy v náhodné prezentační místnosti u zákazníka připojuju svoje Cčko, navíc tam potřebuju i superspeed linky pro tunelování DisplayPortu, a typicky neexistuje žádný způsob, jak omezit, že chci nabízet pouze DisplayPort, a ne třeba Thunderbolt a tím efektivně vystavit světu svoji PCIe s opět pochybně fungujícím MMIO pro prevenci DMA útoků), a naopak vstup do prostor, kde se vyžaduje přelepení datových portů samolepkou - když jsem měl notebook s "kulatým napájecím konektorem", tak ten mi nechali. Dneska nevím, co bych dělal, asi by se musel zapojit "USB kondom" (který navíc nemůže být pasivní zařízení, protože musí na obě strany správně protunelovat ty PD handshaky) a celé to oblepit těma samolepkama…

[Karel Švéda]

pěkný zajímavý test kompatibility pro zájemce třeba zde  https://www.chargerlab.com/review-of-the-original-140w-charger-of-huawei-matebook-x-pro/