1. Эволюция USB: от USB-A к USB-C

Первое упоминание интерфейса Universal Serial Bus (или просто USB) датируется 1996 годом, тогда это был еще один вариант подключения периферии к компьютерам. Первые версии USB позволяли значительно упростить процесс подключения и обеспечения совместимости различных устройств. Со временем стандарт развивался, предлагая все более высокие скорости передачи данных и новые возможности, пока в 2014-м году не были представлены спецификации USB 3.1 с новым физическим коннектором USB-C, который постепенно вытеснил все остальные варианты, став универсальным стандартом для всей индустрии.

Важно! USB-C, или как его еще часто называют, Type-C — это не новый стандарт USB, а порт, который может поддерживать различные стандарты. Именно поэтому внешне идентичные кабели могут иметь разные технические возможности. Например, один кабель может только передавать данные, а другой — только заряжать.

Помимо увеличения пропускной способности, USB-C победил главную болячку старого коннектора USB-A: в отличие от предшественника, коннектор USB-C имеет симметричную форму, его можно вставлять любой стороной, что существенно упрощает использование и в некоторых случаях бережет нервы.

Коннектор Type-C можно подключать любой стороной.

За счет компактного коннектора Type-C можно использовать в самой разной технике — от ноутбуков и игровых консолей до планшетов, звуковых карт, мониторов и геймпадов. Ну а использование единого стандарта значит, что вам хватит одного кабеля для зарядки смартфона, подключения монитора к ноутбуку или к другому телефону.

Популярные смартфоны с USB-C

2. Различия между версиями USB-C

С тех пор как в 2008 году был презентован стандарт USB 3.0 с пропускной способностью 480 Мбит/с, протокол USB пережил множество апгрейдов, а ключевым для него стал 2013-й год, когда организация USB Promoter Group объявила о принятии спецификаций версии USB 3.1. Впоследствии он был раздроблен на несколько вариантов с запутанными приставками в духе «Gen 1×1» и «Gen 2×1», которые говорят о пропускной способности стандарта и количестве доступных линий для передачи данных. А в процессе развития протокола его также научили передавать энергию для зарядки подключенных гаджетов (функция Power Delivery) и транслировать изображение при подключении к монитору (Alternate DisplayPort Mode).

Эволюция интерфейса USB.

Об этих функциях поговорим чуть позже, а пока быстро пройдемся по основным версиям:

  • USB 3.2 Gen 1x1: Эта версия поддерживает скорость передачи данных до 5 Гбит/с и соответствует предыдущей версии USB 3.0. Поддерживает передачу видеосигнала с разрешением до 4K при частоте обновления до 60 Гц.
  • USB 3.2 Gen 1x2: Данная версия также поддерживает скорость до 5 Гбит/с, но использует две полосы передачи данных, что удваивает пропускную способность. Поддерживает передачу видеосигнала с разрешением до 4K при частоте обновления до 60 Гц.
  • USB 3.2 Gen 2x1: Эта версия поддерживает скорость до 10 Гбит/с, предлагая более высокую производительность для передачи данных.
  • USB 3.2 Gen 2x2: Наиболее продвинутая версия USB 3, поддерживающая скорость до 20 Гбит/с, благодаря использованию двух полос передачи данных. Поддерживает разрешения 4K и 8K при частотах обновления 60 Гц и выше.
  • USB4: эволюция стандарта USB 3.2 Gen 2x2, которому вдвое увеличили пропускную способность (было 20 Гбит/с, стало 40), добавили обратную совместимость со старыми версиями и обязательную поддержку технологий Power Delivery и Alt Mode. USB4 умеет передавать по одному порту картинку сразу на несколько 4K дисплеев с HDR и высокой частотой обновления. Либо использовать один 8K-монитор с частотой обновления 60 Гц и активированным HDR.
Популярные планшеты с USB-C

3. Power Delivery и быстрая зарядка

Если объяснять простыми словами, то Power Delivery (PD) — это универсальный стандарт для быстрой зарядки, который позволяет передавать энергию по USB-C между различными устройствами. Ключевая особенность PD заключается в возможности двустороннего обмена энергией: устройства могут не только получать заряд, но и передавать его другим. Например, ваш полностью заряженный ноутбук может подзарядить iPhone, Android-планшет или любой другой гаджет с USB-C, поддерживающий PD.

Поддержка Power Delivery позволяет обмениваться энергией устройствам с USB-C.

Если у вас есть несколько устройств, поддерживающих быструю зарядку, вероятнее всего, они все или большинство из них будут совместимы с Power Delivery. Это означает, что можно использовать одно зарядное устройство или повербанк для всех этих гаджетов, а не искать отдельные аксессуары для каждого. Более того, PD поддерживают многочисленные адаптеры питания и повербанки от различных производителей, что позволяет использовать 1-2 кабеля для подключения и зарядки целого набора устройств, будь то смартфоны, ноутбуки, мониторы, внешние накопители или звуковые карты.

Как работает Power Delivery?

Power Delivery (PD) функционирует на основе динамической передачи энергии через USB-C, автоматически подстраивая напряжение и ток под требования подключенного устройства. При подключении устройства и источника питания происходит «переговоры» о необходимой мощности, а встроенные механизмы защиты регулируют напряжение, предотвращая перегрузку и перегрев.

PD включается автоматически: как только начинается зарядка, контроллер выбирает максимально возможную мощность. Устройства с высокой мощностью (например, ноутбуки) обычно заряжаются от источников с достаточной мощностью (например, адаптеров или повербанков). В то время как устройства с низкой мощностью (например, смартфоны) не могут эффективно заряжать устройства, требующие большой мощности. Стандарт работает только при условии, что и источник питания, и подключенное устройство поддерживают PD. В противном случае используется стандартный режим зарядки с пониженной мощностью.

Требований по мощности для различных типов устройств.

Версии Power Delivery

  • USB PD 1.0: Первая версия стандарта, обеспечивающая передачу до 10 Вт (5 В при 2 А). Основное назначение — зарядка небольших устройств, таких как смартфоны и планшеты.
  • USB PD 2.0: Существенное улучшение по сравнению с PD 1.0, поддерживающее мощность до 100 Вт (20 В при 5 А). Это расширяет возможности зарядки на мобильные устройства, ноутбуки, мониторы и другие энергоемкие приборы.
  • USB PD 3.0: Включает новые функции для повышения безопасности и эффективности зарядки, такие как Programmable Power Supply (PPS), позволяющая точнее регулировать напряжение и ток в реальном времени. Максимальная мощность сохраняется на уровне 100 Вт.
  • USB PD 3.1: Самая последняя версия, расширяющая возможности до 240 Вт (48 В при 5 А). Поддержка более высоких напряжений позволяет заряжать и питать ещё более мощные устройства, такие как игровые ноутбуки и мониторы.

Как узнать, какую версию Power Delivery поддерживает ваше устройство?

Эти сведения можно найти в инструкции к устройству или на веб-сайте производителя: многие устройства с поддержкой PD имеют маркировку «PD» или «USB-C Power Delivery» на упаковке или в технических характеристиках. Если информация отсутствует, попробуйте поискать в Google.

Важно! Максимальная мощность аксессуара должна соответствовать или превышать максимальную входную мощность заряжаемого устройства. Если это условие не выполнено, зарядка будет идти медленнее, хотя вреда не будет. Информацию о максимальной выходной и входной мощности можно найти в характеристиках аксессуара и устройства. Если у вас несколько гаджетов, выбирайте аксессуар, подходящий для устройства с самой высокой входной мощностью. Например, если у вас есть смартфон на 30 Вт и ультрабук на 45 Вт, аксессуар должен обеспечивать выходную мощность не менее 45 Вт, иначе быстрая зарядка не будет работать как следует.
Популярные Powerbank аккумуляторы для зарядки ноутбуков через USB-C

4. Поддержка видео и аудио (Alt Mode)

Помимо передачи энергии USB-C может поддерживать уникальную возможность передачи видео и аудио сигналов через режим Alternate Mode (Alt Mode). Этот режим позволяет USB-C разъему использовать другие мультимедийные интерфейсы, включая DisplayPort, HDMI, MHL и Thunderbolt 3.

USB-C с поддержкой Alternate Dsiplay Mode (Alt Mode) можно использовать для передачи изображения на внешние мониторы.
  • DisplayPort Alt Mode: Позволяет передавать видео высокого разрешения (до 8K) и аудио, используя USB-C разъем. Поддерживается на многих современных устройствах, включая как ноутбуки и смартфоны.
  • HDMI Alt Mode: Позволяет подключать USB-C устройства к телевизорам и дисплеям, поддерживающим HDMI, без использования переходников. Поддерживает передачу видео в разрешении вплоть до 4K с многоканальным аудио.
  • MHL и Thunderbolt 3: MHL позволяет передавать видео и аудио на экраны с высоким разрешением. Thunderbolt 3 объединяет возможности передачи данных, видео и питания, поддерживая скорость до 40 Гбит/с и разрешение до 8K.

В целом Alternate Mode превращает USB-C в серьезный инструмент для креативщиков, который позволяет подружить самые разные типы гаджетов с мониторами и телевизорами. Чаще всего его используют для подключения ноутбуков к внешним мониторам, трансляция контента со смартфонов на телевизоры или использования док-станции с USB-C в роли сплиттера для одновременной трансляции на несколько мониторов.

Популярные ноутбуки с USB-C (Alt Mode)

5. Разбираемся с особенностями USB-C на примере многофункционального смарт-монитора

Как вы уже поняли, в технике разных производителей возможности USB-C могут отличаться и их лучше уточнять отдельно для каждой модели. К примеру, смартфон с портом USB-C априори поддерживает Power Delivery так как это его основной порт. Но как понять, есть ли быстрая зарядка по USB-C у условного ноутбука? Можно ли подключить к ПК с интерфейсом USB 3.2 Gen 1x1 внешний монитор с разрешением 4K? Подружится ли современная мышка с USB-хабом монитора, чтобы не занимать порты ноутбука?

Пример возможностей, которые обеспечивает коннектор Type-C с интерфейсом Thunderbolt.

Для эксперимента мы выбрали современный смарт-монитор Samsung M7 с операционной системой Tizen и пачкой разноплановых USB-портов, на примере которого мы сможем рассмотреть самые разные сценарии подключения.

Вопрос первый: Можно ли через USB-C передавать и питание и картинку при 20V (3.5А)?

Производитель анонсировал поддержку Power Delivery с Alternate Mode, а также указал мощность порта 65 Вт. Поэтому к Samsung M7 можно подключить условный MacBook Pro, одновременно передавая картинку на монитор, и заряжая сам ноутбук. Только обратите внимание, что на качество соединения может повлиять неподходящий или некачественный USB-кабель.

Картинку какого качества можно передавать?

Далеко не все производители указывают полную версию порта USB-C, поэтому зачастую придется обратиться к официальному сайту. В данном случае производитель указал лишь версию порта USB-C 3.1 Gen2 с пропускной способностью 10 Гбит/с и поддержку внешних мониторов с USB-C, исходя из спецификаций стандарта получаем картинку в режиме «4K + 60 Гц».

Можно ли подключить мышку прямо к монитору, если он подключен к ПК по USB-C?

Да, обычно подобные мониторы позиционируются в роли удобных профессиональных комбайнов, который с одинаковым успехом может пригодиться условному дизайнеру, кодеру, аналитику или сисадмину. Поэтому помимо основного USB-C их оборудуют дополнительными USB-портами класса 2.0 и 3.0 именно для подключения периферии. Скорее эта проблема касается современных ультрабуков с всего парой USB-портов (привет, Apple), один из которых постоянно подключен к монитору, а второй используется для зарядки.

Можно ли запитать монитор от ноутбука без Power Delivery?

Нет, это физически невозможно.

Какие ограничения существуют при одновременной передаче данных и зарядке через USB-C?

Одновременная передача данных и зарядка через USB-C возможна, однако она может замедлить одну из этих функций из-за ограничения полосы пропускания. Для эффективной работы необходимы качественные кабели и адаптеры, соответствующие стандартам USB-C и Power Delivery.

Популярные мониторы с USB-C входом

6. Вывод

Type-C должен заменить с десяток разноплановых коннекторов и привести USB к единому стандарту

USB-C стал настоящей революцией в мире технологий, предоставляя универсальное и удобное решение для передачи данных, видео, аудио и питания. Благодаря таким особенностям, как обратимость разъема, высокая скорость передачи данных и поддержка Power Delivery, USB-C заменяет множество традиционных разъемов и делает использование устройств проще и удобнее. Стандарт продолжает развиваться, и его будущее обещает еще больше возможностей и улучшений. Этот стандарт уже изменил наш подход к подключению и зарядке устройств и будет продолжать играть ключевую роль в технологической индустрии. Таким образом, USB-C не только упрощает взаимодействие с различными устройствами, но и открывает новые перспективы для их использования, делая нашу повседневную жизнь комфортнее.