Una visión general del USB Type-C en diseños de solo alimentación

Con la introducción del primer estándar USB en 1996, los conectores USB y sus estándares asociados han visto una multitud de cambios a lo largo de los años en términos de su tipo de conector físico, velocidades de datos y capacidades de transferencia de energía. Cuando el USB Type-C® se presentó en 2014, representaba el último estándar físico, ofreciendo a los usuarios una mayor capacidad y flexibilidad gracias a su paquete bidireccional y reversible, una mayor velocidad de transferencia de datos y una especificación de mayor potencia. Un conector USB está en última instancia vinculado a estos tres estándares diferentes, pero asociados: el conector físico, el protocolo de transmisión de datos y el suministro de energía. Sin embargo, a menudo se produce confusión al examinar la relación entre las normas. Antes de discutir la nueva tendencia de los conectores USB Type-C de solo alimentación, vale la pena clarificar la conexión de los diversos estándares USB.

Entendiendo los estándares del USB

Desde un alto nivel, el último estándar USB Type-C define solo el conector físico que los usuarios ven en muchos de los teléfonos celulares y dispositivos electrónicos de la actualidad. Los protocolos de transferencia de datos, como el USB 3.2 e incluso ahora con el USB4, se aplican solo a la señal eléctrica. Aunque a menudo se utilizan juntos, un ingeniero podría crear un sistema utilizando la especificación de transferencia de datos USB 3.2 y su propio conector propietario que no se ajusta al estándar del conector USB físico.

Lo mismo ocurre con la especificación de entrega de energía USB (PD). Debido a su diseño, un conector USB Type-C soporta una corriente nominal de 5 A y una tensión nominal de 20 V_CC para una capacidad de transferencia de energía de hasta 100 W definida en el USB PD 3.0. El estándar USB PD 3.1, lanzado en 2021, ha ampliado la capacidad de transferencia de potencia del USB Type-C hasta 240 W. Mientras que los conectores USB Type-C pueden soportar PD USB, la especificación de entrega de energía se rige realmente por el circuito de carga y sólo está limitada por las capacidades de voltaje y corriente del conector físico. Sin embargo, esta capacidad de mayor potencia soportada por los conectores USB Type-C los ha llevado a un nuevo mundo de oportunidades de poder.

Imagen 1: Avance de los niveles de potencia USB (Fuente de la imagen: Same Sky)

Ventajas del conector USB Type-C en los diseños de alimentación

Carcasa de dieciséis contactos de transferencia de datos, cuatro contactos de alimentación y cuatro contactos de tierra, un conector USB Type-C estándar de 24 contactos admite hasta 240 A de transferencia de potencia. Esto hace que el conector USB Type-C sea una solución intrigante para aplicaciones de energía con la capacidad de reemplazar un conector de alimentación de cc estándar incluso cuando no se necesita la transferencia de datos.

La estandarización representa una de las principales ventajas de utilizar el USB para el suministro de energía. Los conectores USB son ampliamente adoptados en muchas industrias diferentes y el Type-C continúa estableciéndose como el conector universal en los teléfonos y dispositivos móviles. Debido a esto, la Unión Europea ya se ha movido para adoptar el conector USB Type-C como el estándar para todos los futuros dispositivos comprados y vendidos en su región. Para un usuario final, no se puede subestimar la conveniencia de necesitar solo un cable único y estándar para interactuar con una amplia variedad de productos. Los fabricantes de equipos originales también se benefician de una cadena de suministro estable, ya que los conectores USB son fáciles de encontrar y su estandarización asegura un nivel de interoperabilidad. Gracias a esta estandarización, los desafíos de la integración del diseño también se reducen. Además, los conectores USB Type-C suelen ofrecer un tamaño de paquete más pequeño que una serie de conectores de barril, así como una alta fiabilidad y una mayor vida útil con una clasificación de 10.000 ciclos de acoplamiento.

Conectores USB Type-C de solo alimentación

Debido a las ventajas enumeradas en la sección anterior, Same Sky ha desarrolladoreceptáculos USB Tipo-C de solo alimentaciónpara aplicaciones en las que la carga o la entrega de energía es el único uso previsto. Los receptores USB tipo C de 60 W de sólo alimentación de Same Sky eliminan los dieciséis contactos de transferencia de datos y dos de los contactos de tierra, dejando sólo cuatro contactos de alimentación y dos de tierra.

Figura 2: Comparación de USB Type-C de 24 contactos y USB Type-C de 6 contactos de energía solamente (Fuente de la imagen: Same Sky)

Al eliminar los dieciséis contactos, el diseño simplificado del conector conlleva una reducción significativa de los costos con solo seis contactos en comparación con un estándar de 24 contactos de Type-C. Esto no solo reduce el costo de la pieza, sino que también disminuye la complejidad y la tasa de fallos con menos contactos y juntas de soldadura asociadas para fallar. Aunque estos conectores USB Type-C de solo alimentación no transfieren datos, siguen siendo compatibles con cualquier cable estándar de datos + alimentación USB Type-C. Esto se suma a su comodidad sin necesidad de hardware o requisitos adicionales al interconectar el conector y el cable.

Tenga en cuenta que, al haber retirado las clavijas de transferencia de datos, el proceso de negociación de potencia USB 3.0 no tiene lugar, lo que significa que el dispositivo de carga volverá a la tasa de transferencia de potencia USB estándar de 5 V y 1 A. En todos los demás casos, el conector funcionará como cualquier otro jack de alimentación, con la carga regida por el circuito adaptador/cargador.

Escenarios de poder adicionales

Aunque es una opción adecuada para una variedad de aplicaciones y diseños, las opciones de entrega de energía dedicada, como conectores de energía de cc, todavía tienen su lugar. Ante todo, con un límite de transferencia de potencia de 240 W, los conectores USB Type-C simplemente no son una opción para los diseños que requieren más de 240 W. Sin embargo, el USB PD 3.1 abre aún más las posibilidades de potencia en comparación con el límite anterior de 100 A. Aunque las huellas normalizadas ofrecen ventajas en muchas situaciones, es probable que haya casos en los que otro tipo de huella o envase pueda ser una opción más adecuada. En otras palabras, cuando se necesita un conector más personalizado, el USB Type-C podría estar restringido por sus tamaños y límites estandarizados. Para más información sobre cuándo otros conectores de alimentación pueden ser la mejor solución, lea el blog de Same Sky en seleccionar un conector de alimentación de cc.

Mirando hacia adelante con el USB Type-C

Los conectores USB Type-C y su adopción generalizada han dado a los ingenieros una nueva vía para ver la gestión y la transmisión de la energía. Aunque no es una solución definitiva, la capacidad de alimentación de hasta 240 A y la estandarización global de Type-C le permitirán afianzarse en un amplio rango de productos y aplicaciones. Gracias a su bajo costo y a la simplificación de la integración del diseño, los receptores USB Type-C de solo alimentación de Same Sky ofrecen a los ingenieros una opción atractiva cuando la entrega de energía es la única función.

En la actualidad, Same Sky ofrece Receptáculos USB Type-C horizontales o verticales de 60 W sólo de alimentación con un máximo de 3 A de corriente y 20 V_CC de voltaje nominal.