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Articulo de referencia

USB-C

''Universal Serial Bus Type‑C Cable and Connector Specification'' Revision 1.3 (14 July 2017), Revision History, page 14. "},"manufacturer":{"wt":""},"production_date":{"wt":"12...

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enchufe USB-C
Conector USB-C en un portátil con el logotipo SuperSpeed ​​antiguo (normalmente USB 5 Gbps ).

USB-C , o USB Tipo-C , es un conector reversible de 24 pines (no un protocolo ) que reemplaza a todos los conectores USB anteriores , que fueron designados como heredados en 2014. Este conector también reemplaza a los conectores Mini DisplayPort y Lightning [ 3 ] . USB-C se usa ampliamente para múltiples propósitos: intercambiar datos con dispositivos periféricos, como unidades externas, teléfonos móviles, teclados, trackpads y ratones, o entre hosts; transferir datos de audio/video a pantallas y altavoces; o alimentar dispositivos periféricos y recibir energía mediante adaptadores de corriente, ya sea a través de conectores cableados directamente o indirectamente a través de concentradores y estaciones de acoplamiento. Este tipo de conector puede usarse para otros protocolos de transferencia de datos además de USB , como Thunderbolt , PCIe , DisplayPort y HDMI . Se considera extensible , lo que permite la compatibilidad con futuros protocolos.

El diseño del conector USB-C fue desarrollado inicialmente en 2012 por miembros del USB Implementers Forum, con Intel , HP Inc. y Texas Instruments como principales participantes en el documento de diseño, aunque Apple Inc. y Microsoft, entre otros, también contribuyeron. La especificación Type-C 1.0 fue publicada por el USB Implementers Forum (USB-IF) el 11 de agosto de 2014. [ 4 ] En 2016 fue adoptada por la Comisión Electrotécnica Internacional como "IEC  62680-1-3".

El conector USB Tipo-C tiene 24 pines y es reversible. [ 5 ] [ 6 ] La designación C lo distingue de los diversos conectores USB que reemplazó, todos denominados Tipo-A o Tipo-B . Mientras que los cables USB anteriores tenían un extremo de host A y un extremo de dispositivo periférico B , un cable USB-C se conecta en ambos sentidos; y para la interoperabilidad con equipos más antiguos, existen cables con un conector Tipo-C en un extremo y un conector Tipo-A (host) o Tipo-B (dispositivo periférico) en el otro.

La designación C se refiere únicamente a la configuración física o factor de forma del conector, y no debe confundirse con sus capacidades y rendimiento específicos, como Thunderbolt 3 , DisplayPort 2.0 o USB 3.2 Gen 2×2. Si bien USB-C es el único conector moderno compatible con todos los protocolos USB, existen usos válidos del conector que no involucran ningún protocolo USB. Basándose en los protocolos compatibles con todos los dispositivos (hosts, dispositivos intermedios [concentradores] y periféricos), una conexión USB-C normalmente proporciona velocidades de datos mucho mayores y, a menudo, más potencia eléctrica que cualquier conexión que utilice los conectores anteriores.

Un dispositivo con un conector Tipo-C no necesariamente implementa ningún protocolo de transferencia USB, suministro de energía USB ni ninguno de los modos alternativos : el conector Tipo-C es común a varias tecnologías, aunque solo exige algunas de ellas. [ 7 ]

USB 3.2 , lanzado en septiembre de 2017, reemplazó por completo las especificaciones de USB 3.1 (y, por lo tanto, también las de USB 3.0). Conserva las  arquitecturas y protocolos SuperSpeed ​​y SuperSpeedPlus de USB 3.1, pero introduce dos modos de funcionamiento adicionales mediante una configuración de dos carriles con velocidades de señalización de 5  Gbit/s (velocidad equivalente a USB 10 Gbps con dos carriles; velocidad de datos sin procesar: 1,212  GB/s) y 10  Gbit/s ( velocidad equivalente a USB 20 Gbps ; velocidad de datos sin procesar: 2,422  GB/s). Estos modos solo son compatibles con cables y conectores USB-C con todas las funciones, así como con hosts, concentradores y dispositivos periféricos que los utilicen.

Países con requisito legal de puertos de alimentación USB-C para la mayoría de los dispositivos de consumo de 5 a 20  V (máximo 100  W).

La especificación USB4 , publicada en 2019, es el primer estándar de protocolo USB que se aplica exclusivamente a través de USB-C.

Facilidad de uso

El estándar USB-C simplifica su uso al especificar cables con conectores idénticos en ambos extremos; la orientación es irrelevante. Los conectores son planos, pero funcionan tanto si se insertan en la posición correcta como en la incorrecta. Además, al conectar dos dispositivos, el usuario puede enchufar cualquiera de los extremos del cable en cualquiera de ellos.

Simetría

  • Desde el punto de vista eléctrico, los conectores USB-C no son simétricos, como se puede apreciar en las tablas de distribución de pines. Asimismo, los dos extremos del USB-C presentan diferencias eléctricas, como se observa en la tabla de cableado.
  • Lógicamente, los conectores son completamente simétricos. La ilusión de simetría se debe a cómo los dispositivos responden al cable. El software hace que los conectores y cables se comporten como si fueran simétricos. Según las especificaciones, "La determinación de esta relación host-dispositivo se realiza mediante un canal de configuración (CC) conectado a través del cable". [ 8 ]

Aplicación universal

El estándar USB-C busca eliminar la necesidad de utilizar cables diferentes para otras tecnologías de comunicación, como Thunderbolt , PCIe , HDMI , DisplayPort y más. Durante la última década, desde 2014, muchas empresas, incluidas Samsung Electronics , Apple Inc. y Transsion, han adoptado el estándar USB-C en sus productos. [ 3 ] Los cables USB-C pueden contener placas de circuito y procesadores, lo que les otorga mucha más capacidad que las simples conexiones de circuito.

Descripción general

Los cables USB-C interconectan hosts y dispositivos periféricos, reemplazando varios otros cables y conectores eléctricos, incluidos todos los conectores USB anteriores (heredados) , conectores HDMI , puertos DisplayPort y conectores de audio de 3,5  mm . [ 9 ] [ 10 ]

Nombre

USB Type-C y USB-C son marcas comerciales del USB Implementers Forum. [ 11 ]

Conectores

Conector y receptáculo USB-C en un iPad Pro

El conector de doble cara de 24 pines es ligeramente más grande que los conectores Micro USB 2.0 que no son SuperSpeed , con una abertura de receptáculo USB-C que mide 8,34  mm  × 2,56  mm y 6,20  mm de profundidad.

Cables

Los cables tipo C se pueden dividir en varias categorías y subcategorías. La primera es USB 2.0 frente a cables con todas las funciones. Los cables USB 2.0 tipo C tienen muy pocos cables y solo sirven para comunicaciones USB 2.0 y suministro de energía. También se les conoce coloquialmente como cables de carga. Por el contrario, los cables con todas las funciones requieren que todos los cables estén conectados y, por lo general, admiten modos alternativos. Además, se distinguen por su velocidad de conexión.

Los cables Full Feaured existen en diferentes grados de velocidad. Sus nombres técnicos, el modo de funcionamiento, utilizan la notación "Gen A", donde cada número superior aumenta las capacidades en términos de velocidad de bits . Los nombres comerciales se basan en la velocidad de bits teóricamente más alta que una conexión debería alcanzar, pero que en realidad nunca puede, a saber, "USB 5 Gbps", "USB 10 Gbps", "USB 20 Gbps", "USB 40 Gbps", etc.

Un cable Gen  1 (con una velocidad de señalización de 5  Gbit/s) admite dicha velocidad en cada uno de sus dos carriles (2*2 pares de cables de datos trenzados). Por lo tanto, puede utilizarse para establecer un modo de funcionamiento USB  3.2 Gen  1x2 con una velocidad nominal de 10  Gbit/s (2*5 Gbit/s) entre dos dispositivos compatibles con USB 3.2, USB4 o versiones posteriores, conectados mediante un cable USB-C con todas las funciones.

Según las especificaciones USB4 y USB4  2.0, la implementación del modo de operación USB  3.2 Gen  2x2, que ofrece una velocidad nominal de 20  Gbit/s, es opcional; de hecho, la mayoría de los controladores USB4 no lo implementan. En otras palabras, la velocidad de "20 Gbps" solo se logrará con un USB4 o una versión más moderna de un modo de operación, como USB4 Gen  2x2, con dispositivos compatibles con USB4 y cables USB-C completos (y concentradores intermedios) con una velocidad de "20 Gbps" (es decir, con los 4 pares de cables de datos trenzados conectados) o superior entre un host y un dispositivo periférico.

El USB Implementers Forum certifica los cables válidos para que puedan ser marcados con los logotipos oficiales y los usuarios puedan distinguirlos de los productos que no cumplen con los estándares. [ 12 ] Se han simplificado los logotipos. [ 13 ] Los logotipos y nombres anteriores también hacían referencia a protocolos USB específicos, como SuperSpeed ​​para la familia de conexiones USB 3 o USB 4 directamente. Los nombres y logotipos oficiales actuales han eliminado esas referencias, ya que la mayoría de los cables con todas las funciones pueden usarse tanto para conexiones USB 4 como para conexiones USB 3.

Para lograr longitudes de cable mayores, también existen variantes con electrónica activa para amplificar las señales. El estándar Tipo-C exige que estos cables activos se comporten de forma similar a los pasivos, con una amplia compatibilidad con versiones anteriores , pero no les obliga a admitir todas las funciones posibles y, por lo general, carecen de compatibilidad con estándares futuros. Incluso se permite que los cables ópticos reduzcan aún más la compatibilidad con versiones anteriores. Por ejemplo, un cable activo puede no ser capaz de usar todos los pares de cables de alta velocidad en la misma dirección (como en las conexiones DisplayPort), sino solo en las combinaciones simétricas esperadas por las conexiones USB clásicas. Los cables pasivos no tienen tales limitaciones.

Suministro de energía

Según la especificación USB PD, cada cable USB-C debe admitir al menos 3 amperios de corriente y hasta 20 voltios para una potencia máxima de 60 vatios  . Anteriormente, se permitía que los cables admitieran hasta 5 A manteniendo el  límite de 20 V, lo que permitía hasta 100  W de potencia; sin embargo, este  límite de 20 V para  cables de 5 A se ha sustituido por uno de 48  V. La combinación de mayor voltaje y 5  A de corriente se denomina Rango de Potencia Extendido (EPR, por sus siglas en inglés) y permite una potencia máxima de 240  W (48  V, 5  A) según la especificación USB PD.

Marcador electrónico

Todos los cables tipo C, excepto la combinación mínima de USB 2.0 y solo 3 A, deben contener chips E-Marker que identifican el cable y sus capacidades a través del protocolo USB PD. Estos datos de identificación incluyen información sobre el producto/proveedor, conectores del cable, protocolo de señalización USB (2.0, clasificación de velocidad Gen  , Gen  2), construcción pasiva/activa, uso de la alimentación V CONN , corriente V BUS disponible , latencia, direccionalidad RX/TX, modo del controlador SOP y versión de hardware/firmware. [ 14 ] También puede incluir mensajes adicionales definidos por el proveedor (VDM) que detallan la compatibilidad con modos Alt o funcionalidad específica del proveedor fuera de los estándares USB.

Dispositivos anfitriones y periféricos

Para dos dispositivos conectados mediante USB, uno es el host (con un puerto orientado hacia abajo, DFP) y el otro es un dispositivo periférico (con un puerto orientado hacia arriba, UFP). Algunos productos, como los teléfonos móviles , pueden asumir cualquiera de los dos roles, el opuesto al del dispositivo conectado. Se dice que dicho dispositivo tiene capacidad de Datos de Doble Rol (DRD), conocida como USB On-The-Go en la especificación anterior. [ 15 ] Con USB-C, cuando se conectan dos de estos dispositivos, los roles se asignan aleatoriamente al principio, pero se puede ordenar un intercambio desde cualquiera de los extremos, aunque existen métodos opcionales de detección de ruta y rol que permiten al dispositivo seleccionar una preferencia por un rol específico. Además, los dispositivos de Doble Rol que implementan USB Power Delivery pueden intercambiar los roles de datos y energía de forma independiente mediante los procesos de Intercambio de Rol de Datos o Intercambio de Rol de Energía. Esto permite aplicaciones de carga a través de concentradores o estaciones de acoplamiento, como una computadora portátil que actúa como host para conectarse a periféricos pero que se alimenta a través de la base, o una computadora que se alimenta a través de una pantalla, mediante un solo cable USB-C. [ 7 ]

Los dispositivos USB-C pueden proporcionar o consumir opcionalmente corrientes de alimentación del bus de 1,5  A y 3,0  A (a 5  V) además de la alimentación del bus base; las fuentes de alimentación pueden anunciar una corriente USB aumentada a través del canal de configuración o implementar la especificación completa de USB Power Delivery utilizando tanto la línea de configuración codificada en BMC como la línea V BUS codificada en BFSK heredada . [ 7 ] [ 16 ]

Todos los conectores USB antiguos (de tipo A y tipo B) se consideran heredados. Para conectar equipos USB-C antiguos con equipos modernos, se requiere un cable heredado (un cable con un conector de tipo A o tipo B en un extremo y un conector de tipo C en el otro) o, en casos muy específicos, un adaptador heredado.

Un dispositivo antiguo puede conectarse a un host moderno (USB-C) mediante un cable heredado, con un conector Standard-B, Mini-B o Micro-B en un extremo del dispositivo y un conector USB-C en el otro. Del mismo modo, un dispositivo moderno puede conectarse a un host heredado mediante un cable heredado con un conector USB-C en un extremo del dispositivo y un conector Standard-A en el otro. Los adaptadores heredados con receptáculos USB-C no están definidos ni permitidos por la especificación, ya que pueden crear muchas combinaciones de cables inválidas y potencialmente inseguras (cualquier conjunto de cables con dos extremos A o dos extremos B ). Sin embargo, se definen exactamente dos tipos de adaptadores USB con conectores Tipo-C: un adaptador con un receptáculo Standard-A (para conectar un dispositivo heredado a un host moderno y que admite hasta 10  Gbit/s) y otro con un receptáculo Micro-B (para conectar un dispositivo moderno a un host o fuente de alimentación heredada y que admite hasta USB 2.0). [ 17 ]

Modos sin USB

Modo de mitigación de la corrosión líquida

Este es un modo opcional que tiene como objetivo reducir el riesgo de corrosión dentro del puerto Tipo-C al reducir los voltajes lo más cerca posible de 0 V.

Modo de accesorios de depuración

Este modo puede utilizarse para la depuración tanto de alto como de bajo nivel. En dispositivos integrados, permite el acceso, por ejemplo, al puerto de acceso de prueba JTAG sin necesidad de abrir la carcasa. Está diseñado para su uso tanto en entornos de laboratorio como de producción. Los requisitos básicos de depuración se definen como una característica estándar y, por lo tanto, deben estar presentes en todos los dispositivos compatibles. El proveedor puede añadir funciones de depuración adicionales según sea necesario. La especificación exige que el proveedor garantice que la autorización explícita del usuario y la implementación específica del proveedor no comprometen la seguridad del sistema ni la privacidad del usuario. Cabe destacar también que la detección de la orientación del cable se considera opcional en este modo. Esto significa que solo funciona cuando el cable está conectado de una manera, pero no cuando está conectado al revés.

Para entrar en este modo, el dispositivo debe detectar que ambos pines CC están terminados con resistencias pull-up o pull-down (ya sea con resistencias pull-up en ambos pines o con resistencias pull-down en ambos). Dado que este modo utiliza ambos pines CC, no se puede detectar una conexión de conector a conector mediante cables USB-C a USB-C compatibles. Esto se debe a que la especificación no permite que los cables USB-C conecten ambos cables CC y exige que el CC2, también conocido como V CONN, esté aislado. Por lo tanto, se necesita un cable no compatible que conecte este pin de todos modos, un cable cautivo (es decir, uno en el que un extremo está cableado directamente o tiene un conector propietario) o un dispositivo de conexión directa (es decir, algo que se conecta sin cable).

Modos alternativos

El modo alternativo dedica algunos de los cables físicos de un cable USB-C a la transmisión directa de datos entre el dispositivo y el host mediante protocolos distintos a USB, como DisplayPort o Thunderbolt. Los cuatro carriles de alta velocidad, los dos pines de banda lateral y (solo para aplicaciones de base de acoplamiento, dispositivo desmontable y cable permanente) cinco pines adicionales pueden utilizarse para la transmisión en modo alternativo. Estos modos se configuran mediante mensajes definidos por el fabricante (VDM) a través del canal de configuración.

Modo accesorio del adaptador de audio analógico (obsoleto)

Obsoleto en octubre de 2024, con la versión 2.3 de la Especificación de Cable y Conector Tipo-C, [ 18 ] para permitir el nuevo Modo de Mitigación de Corrosión por Líquido, este modo permitía que un dispositivo con un puerto Tipo-C alimentara auriculares analógicos directamente a través de un adaptador de audio con un  conector de 3,5 mm, proporcionando tres canales de audio analógico (salida izquierda y derecha y una entrada de micrófono monoaural). A diferencia de los adaptadores Lightning superficialmente similares , que manejan toda la conversión analógica y la amplificación de audio internamente, los adaptadores que usaban este Modo Accesorio no contenían electrónica y requerían que el dispositivo anfitrión tuviera todos los componentes adicionales para manejar audio analógico : convertidores digital-analógico y amplificadores para la salida de audio y un convertidor analógico-digital para manejar la señal del micrófono analógico. Dicho adaptador podía incluir opcionalmente un puerto de carga USB-C para permitir la carga del dispositivo a 500 mA. La especificación de ingeniería establece que un auricular analógico no debe usar un conector USB-C en lugar de un conector de 3,5 mm. En otras palabras, unos auriculares con conector USB-C siempre deben ser compatibles con audio digital (aunque opcionalmente podrían ser compatibles con el modo accesorio). [ 19 ]   

Las señales analógicas utilizaban los  contactos del par diferencial USB 2.0 (Dp y Dn para derecha e izquierda) y los dos contactos de banda lateral para micrófono y tierra. La presencia del accesorio de audio se señalizaba a través del canal de configuración y V CONN .

Con la descontinuación del modo de audio analógico, la especificación Type-C recomienda encarecidamente el uso de USB Audio Device Class 4.0, al tiempo que recomienda la versión 2.0. [ 20 ]

Presupuesto

Especificaciones del cable y conector USB Tipo-C

La especificación USB  Type-C 1.0 fue publicada por el USB Implementers Forum (USB-IF) y se finalizó en agosto de 2014. [ 10 ]

Define los requisitos para cables y conectores.

  • La revisión 1.1 se publicó el 3 de abril de 2015. [ 21 ]
  • La revisión 1.2 se publicó el 25 de marzo de 2016. [ 22 ]
  • La revisión 1.3 se publicó el 14 de julio de 2017. [ 23 ]
  • La revisión 1.4 se publicó el 29 de marzo de 2019. [ 23 ]
  • La versión 2.0 se publicó el 29 de agosto de 2019. [ 24 ]
  • La versión 2.1 se publicó el 25 de mayo de 2021 ( rango de potencia extendida USB PD : 240 W como 48 V × 5 A ). [ 25 ]   
  • La versión 2.2 se publicó el 18 de octubre de 2022, principalmente para habilitar USB 80 Gbps (especificación USB4 versión 2.0) a través de conectores y cables USB tipo C. [ 17 ]
  • La revisión 2.3 se publicó el 31 de octubre de 2023. [ 26 ]
  • La revisión 2.4 se publicó el 21 de octubre de 2024. [ 27 ]

Adopción como especificación IEC:

  • IEC 62680-1-3:2016 (17-08-2016, edición 1.0) "Interfaces de bus serie universal para datos y alimentación – Parte 1-3: Interfaces de bus serie universal – Componentes comunes – Especificación de cable y conector USB tipo C" [ 28 ] [ 29 ]
  • IEC 62680-1-3:2017 (25-09-2017, edición 2.0) "Interfaces de bus serie universales para datos y alimentación – Parte 1-3: Componentes comunes – Especificación de cable y conector USB tipo C" [ 30 ]
  • IEC 62680-1-3:2018 (24-05-2018, edición 3.0) "Interfaces de bus serie universales para datos y alimentación – Parte 1-3: Componentes comunes – Especificación de cable y conector USB tipo C" [ 31 ]

Recipientes

Diagrama de pines del conector tipo C (vista frontal)

El conector cuenta con cuatro pines de alimentación y cuatro de tierra, dos pares diferenciales (conectados entre sí en los dispositivos) para datos USB 2.0 de alta velocidad, cuatro pares diferenciales blindados para datos Enhanced SuperSpeed ​​(dos pares de transmisión y dos de recepción), dos pines de uso de banda lateral (SBU) y dos pines de canal de configuración (CC).

  1. 1 2 En los cables USB-C, solo uno de los pares diferenciales para conexiones que no son SuperSpeed ​​está cableado. Por lo tanto, solo los pares de pines A6/A7 o B6/B7 de cada conector están activos para conexiones que no son SuperSpeed.

Enchufes

Diagrama de pines del conector tipo C (vista frontal)

El conector solo tiene un par diferencial USB 2.0 de alta velocidad, y uno de los pines CC (CC2) se reemplaza por V CONN para alimentar componentes electrónicos opcionales en el cable, mientras que el otro se utiliza para transmitir las señales del canal de configuración (CC). Estas señales se utilizan para determinar la orientación del cable, así como para transmitir la comunicación de suministro de energía USB .

Cables

Aunque los conectores tienen 24 pines, los cables suelen tener solo 18 hilos. En la siguiente tabla, la columna " N.º " muestra el número de hilo asignado en la especificación. Se permite el uso de varios hilos en lugar de uno solo. La especificación no exige dos hilos GND y V BUS, aunque les asigna un número. Cabe destacar que, dentro de los conectores, todos los hilos V BUS deben estar unidos. Lo mismo ocurre con todos los hilos GND (incluido el blindaje).

  1. ↑ Los cables USB 2.0 Tipo-C no incluyen cables para uso SuperSpeed ​​o de banda lateral.
  2. 1 2 3 4 Todos los cables de tierra y el blindaje deben estar conectados entre sí.
  3. 1 2 Todos los cables V BUS deben estar conectados entre sí
  4. ↑ El conector V CONN no debe atravesar el cable de extremo a extremo. Debe utilizarse algún método de aislamiento. También puede terminarse directamente en los conectores de ambos extremos sin un cable de conexión intermedio. Existen excepciones para los casos en que el cable USB-C se conecta directamente a un dispositivo en un extremo para permitir que estos dispositivos se alimenten a través de V CONN . De este modo, es básicamente el componente activo dentro del cable que permite sortear la restricción de que los cables USB-C no permitan la alimentación inversa de V CONN a los dispositivos conectados.
  5. 1 2 En el cable solo hay un par diferencial para datos que no son SuperSpeed, que está conectado a A6 y A7. Los contactos B6 y B7 no deben estar presentes en el conector.
  6. 1 2 3 4 5 6 7 8 Los colores de los cables para pares diferenciales no son obligatorios.
Especificación del conector de bloqueo USB tipo C
La especificación del conector de bloqueo USB tipo C se publicó el 9 de marzo de 2016. Define los requisitos mecánicos para los conectores USB-C y las directrices para la configuración de montaje del receptáculo USB-C para proporcionar un mecanismo de bloqueo de tornillo estandarizado para conectores y cables USB-C. [ 32 ]
Especificación de la interfaz del controlador de puerto USB tipo C
La especificación de la interfaz del controlador de puerto USB tipo C se publicó el 1 de octubre de 2017. Define una interfaz común desde un administrador de puertos USB-C a un controlador de puerto USB-C simple. [ 33 ]
Especificación de autenticación USB Tipo-C
Adoptada como especificación IEC: IEC 62680-1-4:2018 (10-04-2018) "Interfaces de bus serie universal para datos y alimentación – Parte 1-4: Componentes comunes – Especificación de autenticación USB tipo C" [ 34 ]   
Especificación de la clase de dispositivo USB 2.0 Billboard
La clase de dispositivo USB 2.0 Billboard se define para comunicar los detalles de los modos alternativos compatibles al sistema operativo del equipo. Proporciona cadenas de texto legibles por el usuario con la descripción del producto e información de soporte. Los mensajes Billboard se pueden usar para identificar conexiones incompatibles. Opcionalmente, aparecen para negociar varios modos alternativos y deben aparecer cuando falla la negociación entre el host (origen) y el dispositivo (destino).
Especificación del dispositivo de audio USB Clase 3.0
El estándar USB Audio Device Class 3.0 define los auriculares de audio digital con alimentación y conector USB-C. [ 7 ] Este estándar admite la transferencia de señales de audio tanto digitales como analógicas a través del puerto USB. [ 35 ]
Especificación de suministro de energía USB
Si bien no es necesario que los dispositivos compatibles con USB-C implementen USB Power Delivery, para los puertos USB-C DRP/DRD (alimentación/datos de doble función), USB Power Delivery introduce comandos para modificar la función de alimentación o datos de un puerto después de que se hayan establecido dichas funciones al realizar una conexión. [ 36 ]
Especificación USB 3.2
USB 3.2 , lanzado en septiembre de 2017, reemplaza la especificación USB  3.1. Conserva  los modos de datos SuperSpeed ​​y SuperSpeed+ existentes de USB 3.1 e introduce dos nuevos modos de transferencia SuperSpeed+ a través del conector USB-C mediante operación de dos carriles, duplicando las velocidades de señalización a 10 y 20  Gbit/s (velocidad de datos bruta de 1 y ~2,4  GB/s).
Especificación USB4
La especificación USB4 , publicada en 2019, es la primera especificación de transferencia de datos USB aplicable exclusivamente al conector Tipo-C.

Especificaciones del socio del modo alternativo

A partir de 2018,Existen cinco especificaciones de socios para el Modo Alternativo definidas por el sistema. Además, los proveedores pueden admitir modos propietarios para su uso en soluciones de acoplamiento. Los Modos Alternativos son opcionales; las funciones y los dispositivos Tipo-C no están obligados a admitir ningún Modo Alternativo específico, ni tampoco están obligados a admitir USB (aunque algunos estándares que utilizan Modos Alternativos, como Thunderbolt, requieren que todos los puertos compatibles también admitan comunicaciones USB). El USB Implementers Forum está trabajando con sus socios de Modo Alternativo para garantizar que los puertos estén debidamente etiquetados con los logotipos correspondientes. [ 37 ]

Se han propuesto otros protocolos, como Ethernet , [ 57 ] aunque Thunderbolt 3 y posteriores también son capaces de crear redes Ethernet de 10 Gigabit . [ 58 ]

Todos los controladores Thunderbolt 3 admiten tanto el modo alternativo Thunderbolt como el modo alternativo DisplayPort. [ 59 ] Dado que Thunderbolt puede encapsular datos DisplayPort, cada controlador Thunderbolt puede emitir señales DisplayPort directamente a través del modo alternativo DisplayPort o encapsuladas dentro de Thunderbolt en el modo alternativo Thunderbolt. Los periféricos de bajo costo se conectan principalmente a través del modo alternativo DisplayPort, mientras que algunas estaciones de acoplamiento utilizan DisplayPort a través de Thunderbolt. [ 60 ]

El modo alternativo DisplayPort no admite el modo dual DisplayPort (DP++), que permite que las fuentes DisplayPort emitan señales compatibles con HDMI. Como resultado, los adaptadores o cables USB tipo C a HDMI que utilizan el modo alternativo DisplayPort deben incorporar circuitos de conversión activa. [ 61 ] Modo alternativo DisplayPort 2.0: DisplayPort 2.0 puede funcionar directamente sobre USB-C junto con USB4. DisplayPort 2.0 puede admitir una resolución de 8K a 60  Hz con color HDR10 y puede usar hasta 80  Gbps, que es el doble de la cantidad disponible para datos USB. [ 62 ]

Hasta 2023, no se conocían adaptadores USB tipo C a HDMI que utilizaran el modo alternativo HDMI, según la Asociación de Licencias HDMI. [ 63 ]

El protocolo USB SuperSpeed ​​es similar a DisplayPort y PCIe/Thunderbolt, ya que utiliza datos empaquetados transmitidos a través de carriles LVDS diferenciales con reloj integrado que utiliza velocidades de bits comparables, por lo que estos modos alternativos son más fáciles de implementar en el chipset. [ 42 ]

Los dispositivos periféricos y hosts de modo alternativo se pueden conectar con cables Type-C estándar con todas las funciones, o con cables convertidores o adaptadores:

Cable USB 3.1 Tipo-C a Tipo-C con todas las funciones
DisplayPort, Mobile High-Definition Link (MHL), HDMI y Thunderbolt (20  Gbit/s, o 40  Gbit/s con una longitud de cable de hasta 0,5  m ) Los puertos Tipo-C de modo alternativo se pueden interconectar con cables USB Tipo-C pasivos estándar con todas las funciones. Estos cables solo están marcados con el logotipo USB SuperSpeed ​​estándar "tridente" (solo para el modo Gen 1) o el logotipo USB SuperSpeed+ de 10 Gbit/s en ambos extremos. [ 64 ] La longitud del cable debe ser de 2,0 m o menos para Gen 1 y de 1,0 m o menos para Gen 2.      
Cable activo Thunderbolt Tipo-C a Tipo-C
El modo alternativo Thunderbolt  3 (40  Gbit/s) con cables de más de 0,8  m requiere cables Type-C activos certificados y marcados electrónicamente para  la transmisión Thunderbolt 3 de alta velocidad, de forma similar a los cables de alta potencia de 5  A. [ 38 ] [ 41 ] Estos cables están marcados con el logotipo Thunderbolt en ambos extremos. No admiten  retrocompatibilidad con USB 3, solo con USB  2 o Thunderbolt. Los cables pueden estar marcados para Thunderbolt y  suministro de energía de 5 A simultáneamente. [ 65 ]

Los cables y adaptadores activos contienen componentes electrónicos alimentados para permitir el uso de cables más largos o la conversión de protocolos. Los adaptadores para modos alternativos de vídeo permiten la conversión de la señal de vídeo nativa a otros estándares de interfaz de vídeo (por ejemplo, DisplayPort, HDMI, VGA o DVI).

El uso de cables USB-C con todas las funciones para conexiones en modo alternativo ofrece algunas ventajas. El modo alternativo no utiliza  los carriles USB 2.0 ni el canal de configuración, por lo que  los protocolos USB 2.0 y USB Power Delivery siempre están disponibles. Además, los modos alternativos DisplayPort y MHL pueden transmitir en uno, dos o cuatro carriles SuperSpeed, por lo que dos de los carriles restantes pueden utilizarse para transmitir simultáneamente  datos USB 3.1. [ 66 ]

  1. ↑ USB 2.0 y USB Power Delivery están disponibles en todo momento en un cable tipo C.
  2. ↑ USB 3.1 puede transmitir simultáneamente cuando el ancho de banda de la señal de vídeo requiere dos o menos carriles.
  3. 1 2 Solo está disponible en modo DisplayPort Thunderbolt 3.
  4. ↑ Los cables pasivosThunderbolt 3 de 40m debido a las limitaciones de la tecnología de cables actual.  

Uso de los pines del conector USB-C en diferentes modos

Los diagramas que aparecen a continuación muestran los pines de un conector USB-C en diferentes casos de uso.

USB 2.0/1.1

Un dispositivo USB 2.0/1.1 simple se conecta mediante un par de pines D+/D−. Por lo tanto, la fuente (host) no requiere ningún circuito de gestión de conexión, pero carece del mismo conector físico, por lo que USB-C no es retrocompatible. VBUS y GND proporcionan 5  V y hasta 500  mA de corriente.

Sin embargo, para conectar un  dispositivo USB 2.0/1.1 a un host USB-C, es necesario utilizar resistencias pull-down Rd [ 67 ] en los pines CC, ya que la fuente (host) no suministrará V BUS hasta que se detecte una conexión a través de los pines CC.

Esto significa que muchos cables USB-A a USB-C solo funcionan en la dirección A a C (para conectarlos a dispositivos USB-C, por ejemplo, para cargarlos), ya que no incluyen las resistencias de terminación necesarias para funcionar en la dirección C a A (desde un dispositivo USB-C). Los adaptadores o cables de USB-C a USB-A sí suelen funcionar, ya que incluyen la resistencia de terminación necesaria.

Suministro de energía USB

La especificación USB Power Delivery utiliza uno de los pines CC1 o CC2 para la negociación de energía entre el dispositivo fuente y el dispositivo receptor, hasta 20  V a 5  A. Es transparente a cualquier modo de transmisión de datos y, por lo tanto, puede utilizarse con cualquiera de ellos siempre que los pines CC estén intactos.

Una extensión de la especificación ha añadido 28  V, 36  V y 48  V para admitir hasta 240  W de potencia para ordenadores portátiles, monitores, discos duros y otros periféricos. [ 68 ]

USB 3.2

En el modo USB 3.2, se utilizan dos o cuatro enlaces de alta velocidad en pares TX/RX para proporcionar  velocidades de señalización de 5, 10 o 20 Gbit/s (solo mediante operaciones USB 3.2 x2 de dos carriles), respectivamente. Uno de los pines CC se utiliza para negociar el modo.

V BUS y GND proporcionan 5  V hasta 900  mA, de acuerdo con la  especificación USB 3.1. También se puede acceder a un modo USB-C específico, donde se proporcionan 5  V a una corriente nominal de 1,5  A o 3 A. [ 69 ] Una tercera alternativa es establecer un contrato de suministro de energía USB (USB-PD). 

En el modo de una sola vía, solo se utilizan los pares diferenciales más cercanos al pin CC para la transmisión de datos. Para las transferencias de datos de doble vía, se utilizan los cuatro pares diferenciales.

El enlace D+/D− para USB  2.0/1.1 normalmente no se utiliza cuando una  conexión USB 3.x está activa, pero dispositivos como los concentradores abren enlaces ascendentes 2.0 y 3.x simultáneamente para permitir el funcionamiento de ambos tipos de dispositivos conectados. Otros dispositivos pueden recurrir a la conexión 2.0 en caso de que falle la conexión 3.x. Para ello, es importante que los carriles SS y HS estén correctamente alineados, de modo que los mensajes del sistema operativo que indican condiciones de sobrecorriente informen del conector USB compartido correcto.

Modos alternativos

En los modos alternativos se utiliza uno de hasta cuatro enlaces de alta velocidad en la dirección que sea necesaria. SBU1 y SBU2 proporcionan un enlace adicional de menor velocidad. Si quedan dos enlaces de alta velocidad sin usar,  se puede establecer un enlace USB 3.2 simultáneamente con el modo alternativo. [ 43 ] Uno de los pines CC se utiliza para realizar toda la negociación. Un canal bidireccional de banda baja adicional (distinto de SBU) también puede compartir ese pin CC. [ 43 ] [ 51 ] USB  2.0 también está disponible a través de los pines D+/D−.

En lo que respecta a la energía, se supone que los dispositivos deben negociar un contrato de suministro de energía antes de entrar en un modo alternativo. [ 70 ]

Modo de accesorios de depuración

El sistema de prueba de dispositivos externos (DTS) envía señales al sistema objetivo (TS) para que entre en modo de accesorios de depuración a través de CC1 y CC2, ambos conectados a tierra con un valor de resistencia Rd o conectados a tierra con un valor de resistencia Rp desde el conector de prueba (Rp y Rd se definen en la especificación Tipo-C).

Tras activar el modo de depuración de accesorios, la detección de orientación opcional mediante CC1 y CC2 se realiza configurando CC1 como una resistencia de polarización positiva (Rd) y CC2 conectado a tierra mediante la resistencia Ra (proveniente del conector USB-C del sistema de prueba). Si bien es opcional, la detección de orientación es necesaria para que la comunicación USB Power Delivery siga funcionando.

En este modo, todos los circuitos digitales se desconectan del conector y los 14 pines en negrita se pueden usar para exponer señales relacionadas con la depuración (por ejemplo, la interfaz JTAG). USB IF requiere certificación para demostrar que se han tomado las precauciones y consideraciones de seguridad y privacidad necesarias, y que el usuario ha solicitado expresamente la ejecución del modo de prueba de depuración.

Si se requiere un cable Type-C reversible pero no se necesita compatibilidad con Power Delivery, el conector de prueba deberá estar dispuesto como se indica a continuación, con CC1 y CC2 conectados a tierra con un valor de resistencia Rd o conectados a tierra con un valor de resistencia Rp desde el conector de prueba:

Esta duplicación de las señales de prueba proporcionará solo 7 señales de prueba para uso de depuración en lugar de 14, pero con la ventaja de minimizar la cantidad de piezas adicionales para la detección de orientación.

Modo accesorio del adaptador de audio

En este modo, todos los circuitos digitales se desconectan del conector y ciertos pines se reasignan para salidas o entradas analógicas. El modo, si es compatible, se activa cuando ambos pines CC se conectan a tierra (GND). D− y D+ se convierten en la salida de audio izquierda (L) y derecha (R), respectivamente. Los pines SBU se convierten en el pin del micrófono MIC y la tierra analógica AGND, siendo esta última una ruta de retorno para ambas salidas y el micrófono. No obstante, los pines MIC y AGND deben tener capacidad de intercambio automático por dos razones: primero, el conector USB-C puede insertarse por cualquiera de los lados; segundo, no existe un consenso sobre qué anillos TRRS deben ser GND y MIC, por lo que los dispositivos equipados con un conector para auriculares con entrada de micrófono deben poder realizar este intercambio de todos modos. [ 71 ]

Este modo también permite la carga simultánea de un dispositivo que expone la interfaz de audio analógica (a través de V BUS y GND), aunque solo a 5  V y 500  mA, ya que los pines CC no están disponibles para ninguna negociación.

La detección de la inserción del conector se realiza mediante el interruptor físico de detección de conector del conector TRRS. Al insertar el conector, este interruptor activa tanto CC como VCONN en el conector (CC1 y CC2 en el conector hembra). Esta resistencia debe ser inferior a 800  ohmios, que es la resistencia mínima "Ra" especificada en la especificación USB Tipo-C. Esto equivale esencialmente a una conexión directa a la tierra digital USB.

Soporte de software

Soporte de hardware

Un Samsung Galaxy S8 conectado a una estación de acoplamiento DeX : el monitor muestra las aplicaciones de Android PowerPoint y Word .

dispositivos USB-C

Un número creciente de placas base, portátiles, tabletas, teléfonos inteligentes, discos duros, concentradores USB y otros dispositivos lanzados a partir de 2014 incluyen conectores USB-C. Sin embargo, la adopción inicial de USB-C se vio limitada por el alto coste de los cables USB-C [ 81 ] y el uso generalizado de cargadores Micro-USB.

Salida de vídeo

Un adaptador multipuerto USB-C convierte la señal de vídeo nativa del dispositivo a DisplayPort/HDMI/VGA, lo que permite visualizarla en una pantalla externa, como un televisor o un monitor de ordenador .

También se utiliza en bases USB-C diseñadas para conectar un dispositivo a una fuente de alimentación, una pantalla externa, un concentrador USB y un accesorio opcional (como un puerto de red) con un solo cable. En ocasiones, estas funciones se implementan directamente en la pantalla en lugar de en una base independiente, [ 82 ] lo que significa que el usuario conecta su dispositivo a la pantalla mediante USB-C sin necesidad de otras conexiones.

Problemas de compatibilidad

Problemas de alimentación con los cables

Muchos cables que afirman ser compatibles con USB-C en realidad no cumplen con el estándar. Estos cables pueden dañar un dispositivo. [ 83 ] [ 84 ] [ 85 ] Se han reportado casos de computadoras portátiles destruidas debido al uso de cables no compatibles. [ 86 ]

Algunos cables no compatibles con un conector USB-C en un extremo y un conector USB-A o Micro-B antiguo (los conectores también suelen ser inválidos en los cables, pero consulte las excepciones conocidas en las secciones sobre Hosts y dispositivos periféricos y Modo accesorio del adaptador de audio más arriba) en el otro extremo no terminan, o terminan incorrectamente, el Canal de configuración (CC) con una  resistencia pull-up de 10 kΩ a V BUS  en lugar de la resistencia pull-up de 56 kΩ exigida por la especificación , [ 87 ] lo que provoca que un dispositivo conectado al cable determine incorrectamente la cantidad de energía que puede extraer del cable. Los cables con este problema pueden no funcionar correctamente con ciertos productos, incluidos los de Apple y Google, e incluso pueden dañar fuentes de alimentación como cargadores, concentradores o puertos USB de PC. [ 88 ] [ 89 ]

Un cable USB-C o una fuente de alimentación defectuosos pueden provocar que un dispositivo USB-C detecte un voltaje "declarado" incorrecto y diferente al que realmente suministra la fuente. Esto puede causar una sobretensión en el pin VBUS.

Debido al paso fino del conector USB-C, el pin VBUS del cable puede entrar en contacto con el pin CC del conector USB-C, lo que provoca un cortocircuito a VBUS debido a que el pin VBUS tiene una tensión nominal de hasta 20  V, mientras que los pines CC tienen una tensión nominal de hasta 5,5  V.

Para superar estos problemas, se debe utilizar protección de puerto USB Tipo-C entre un conector USB-C y un controlador de suministro de energía USB-C. [ 90 ]

Compatibilidad con adaptadores de audio

El puerto USB-C se puede utilizar para conectar accesorios con cable, como auriculares.

Existen dos modos de salida de audio en los dispositivos: digital y analógico. Principalmente hay dos tipos de adaptadores de audio USB-C: activos, por ejemplo, aquellos con convertidores digital-analógico (DAC), y pasivos, sin componentes electrónicos. [ 91 ] [ 92 ]

Cuando se utilizan auriculares o adaptadores USB-C activos, el audio digital se transmite a través del puerto USB-C. La conversión, realizada por el DAC y el amplificador, se lleva a cabo dentro de los auriculares o el adaptador, en lugar de en el teléfono. La calidad del sonido depende del DAC de los auriculares o el adaptador. Los adaptadores activos con DAC integrado ofrecen compatibilidad casi universal con dispositivos que emiten audio digital y analógico, cumpliendo con las especificaciones Audio Device Class 3.0 y Audio Adapter Accessory Mode .

Ejemplos de tales adaptadores activos incluyen tarjetas de sonido USB externas y DAC que no requieren controladores especiales, [ 93 ] y adaptadores de USB-C a  conector de auriculares de 3,5 mm de Apple, Google, Essential, Razer, HTC y Samsung. [ 94 ]

Por otro lado, cuando se utiliza un adaptador pasivo, la conversión digital-analógica se realiza en el dispositivo anfitrión y el audio analógico se transmite a través del puerto USB-C. La calidad del sonido depende del DAC integrado del teléfono. Los adaptadores pasivos solo son compatibles con dispositivos que emiten audio analógico, de acuerdo con la especificación del Modo de Accesorio del Adaptador de Audio .

Compatibilidad con otras tecnologías de carga rápida.

En 2016, Benson Leung, ingeniero de Google, señaló que las tecnologías Quick Charge 2.0 y 3.0 desarrolladas por Qualcomm no eran compatibles con el estándar USB-C. [ 95 ] Qualcomm respondió que era posible adaptar las soluciones de carga rápida a las demandas de voltaje de USB-C y que no había informes de problemas; sin embargo, en ese momento no abordó el problema de la compatibilidad con el estándar. [ 96 ] Más adelante ese mismo año, Qualcomm lanzó Quick Charge 4, que, según afirmó, era —como un avance respecto a las generaciones anteriores— compatible con USB  Type-C y USB  PD. [ 97 ]

Normativa de compatibilidad

En 2021, la Comisión Europea propuso el uso de USB-C como cargador universal . [ 98 ] [ 99 ] [ 100 ] El 4 de octubre de 2022, el Parlamento Europeo votó a favor de la nueva ley, Directiva de equipos de radio 2022/2380 , con 602 votos a favor, 13 en contra y 8 abstenciones. [ 101 ] El reglamento exige que todos los nuevos teléfonos móviles, tabletas, cámaras, auriculares, audífonos, consolas de videojuegos portátiles, altavoces portátiles, lectores electrónicos, teclados, ratones, sistemas de navegación portátiles y auriculares vendidos en la Unión Europea y que admitan carga por cable, deberán estar equipados con un puerto USB-C y cargarse con un cable USB-C estándar para finales de 2024. Además, si estos dispositivos admiten carga rápida, deben admitir USB Power Delivery . Estas regulaciones se extenderán a las computadoras portátiles a principios de 2026. [ 102 ] Para cumplir con estas regulaciones, Apple Inc. reemplazó su conector Lightning propietario con USB-C a partir del iPhone 15 y los AirPods Pro de segunda generación, lanzados en 2023. [ 103 ] El primer iPhone modificado con conector USB-C fue el resultado de un hackeo de Ken Pillonel . [ 104 ]

A finales de diciembre de 2024, entraron en vigor nuevas regulaciones de la UE que obligaban a utilizar puertos de carga USB-C en todos los dispositivos electrónicos pequeños y medianos vendidos en la UE, y los ordenadores portátiles se sumaron el 28 de abril de 2026. [ 105 ] Estas normas tenían como objetivo reducir los residuos y ahorrar 250 millones de euros anuales a los consumidores. Apple, que inicialmente se opuso a los cambios, adoptó posteriormente el USB-C para sus productos. Además, los consumidores pueden optar por no recibir un cargador nuevo con su dispositivo. [ 106 ]

Seguridad

Autenticación

La autenticación USB Tipo-C es una extensión del protocolo USB-C que puede agregar seguridad al protocolo. [ 107 ] [ 108 ] [ 109 ]

Vulnerabilidades

Véase también

Referencias

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  • La especificación del cable y conector USB tipo C está incluida en un conjunto de documentos USB que se pueden descargar desde USB.org .
  • Introducción al USB Tipo-C , por Andrew Rogers, Microchip Technology , 2015