Распиновка USB портов, распайка микро юсб, мини разъема для зарядки

Что такое распиновка

Распиновка USB разъёма – это порядок размещения необходимых элементов в штекере с применением особенной последовательной шины в её различных вариантах.

В наши дни USB самый известный интерфейс, который был создан в 1996 году. Такую модель создавали с целью соединения различных аппаратов с компьютером и для того, чтобы оно заменило устаревшие модели.

С каждым годом информация о создании такого провода разлеталась по миру всё больше и больше. Сейчас нам уже сложно представить какой-то другой вариант зарядного устройства.

Конечно, некоторые фирмы и сейчас не применяют схему USB для своих моделей, но всё же большинство компаний отдают предпочтение именно данному варианту.

На данный момент все используют USB для передачи данных с электронного носителя и в качестве зарядного устройства. Чтобы качественно провести распиновку, потребуется немало знаний, которые заключаются в понимании различных видов схем, ориентировании в соединениях, знании типологии проводов и т.д.

Устройство USB разъема

Особенностью конструкции терминала USB являются удлиненные земляные (GND) контакты. Это дает возможность выполнять отключение и подключение устройств «на горячую», то есть, без снятия питания. При подключении разъема контакты GND входной и ответной сторон соединяются первыми, уравнивая потенциалы земляных шин с двух сторон. Это оберегает оба устройства от перенапряжений при замыкании сигнальных контактов. При отключении «земляные» контакты размыкаются последними, оберегая оборудование от выхода из строя.

Удлиненный «земляной» контакт

Иногда удлиненными делают два контакта – «земляной» и плюс питания (V BUS).

В состав интерфейса любой версии входят:

• линия питания;
• линия передачи данных (одна или несколько).

Коннектор каждого типа содержит обязательный набор контактов, к которым подключаются соответствующие линии. Внутри каждой версии разъемов есть взаимно подходящие друг к другу терминалы типа «вилка» (male, «папа», M USB), а также «розетка» (female, «мама», F USB). Male и female сокеты могут устанавливаться как на шнуре, так и на ответной части (на плате устройства и т.п.)

Назначение контактов USB 2.0

1. Красный VBUS (+5V, Vcc — Voltage Collector Collector) +5 Вольт постоянного напряжения относительно GND. Для USB 2.0 максимальный ток — 500 mA.
2. Белый D- (-Data)
3. Зелёный D+ (+Data)
4. Чёрный GND — общий провод, «земля», «минус», 0 Вольт

Разъёмы mini и micro содержат 5 контактов:

1. Красный VBUS
2. Белый D-
3. Зелёный D+
4. ID — в разъёмах «B» не задействован; в разъёмах «A» замкнут с GND для поддержки функции «OTG»
5. Чёрный GND

Кроме прочего, в кабеле содержится (правда, не всегда) оголённый провод Shield — корпус, экран, оплётка. Этому проводу номер не присваивается.

Виды USB-разъемов, основные отличия и особенности

Универсальная последовательная шина представлена 3 версиями — USB 1.1, USB 2.0 и USB 3.0. Первые две спецификации полностью совмещаются между собой, шина 3.0 имеет частичное совмещение.

USB 1.1 — это первая версия устройства, используемая для передачи данных. Спецификацию применяют только для совместимости, так как 2 рабочих режима по передаче данных (Low-speed и Full-speed) обладают низкой скоростью обмена информацией. Режим Low-speed со скоростью передачи данных 10-1500 Кбит/с используется для джойстиков, мышей, клавиатур. Full-speed задействован в аудио- и видеоустройствах.

В USB 2.0 добавлен третий режим работы — High-speed для подключения устройств по хранению информации и видеоустройств более высокой организации. Разъем помечается надписью HI-SPEED на логотипе. Скорость обмена информацией в этом режиме — 480 Мбит/с, которая равняется скорости копирования в 48 Мбайт/с.

На практике, из-за особенностей конструкции и реализации протокола, пропускная способность второй версии оказалась меньше заявленной и составляет 30-35 Мбайт/с. Кабеля и коннекторы спецификаций универсальной шины 1.1 и второго поколения имеют идентичную конфигурацию.

Универсальная шина третьего поколения поддерживает скорость 5 Гбит/с, равняющуюся скорости копирования 500 Мбайт/с. Она выпускается в синем цвете, что облегчает определение принадлежности штекеров и гнезд к усовершенствованной модели. Сила тока в шине 3.0 увеличилась с 500 мА до 900 мА. Эта особенность позволяет не использовать отдельные блоки питания для периферийных устройств, а задействовать шину 3.0 для их питания.

Совместимость спецификаций 2.0 и 3.0 выполняется частично.

Существует большое количество разновидностей типов разъёмов ЮСБ. Все они показаны ниже.

Тип А — активное, питающее устройство (компьютер, хост). Тип B — пассивное, подключаемое устройство (принтер, сканер)

Распиновка USB 2.0

Расположение выводов коннекторов стандарта USB 2.x

Все версии стандарта стандарта USB2.x предусматривают подключение:

• со стороны хоста коннектором типа USB-А;
• со стороны периферийного устройства разъемом USB-B.

На самом деле это правило соблюдается не всегда, поэтому терминалом USB-A часто оснащается периферия. Выводы, обозначенные одинаковыми цифрами на коннекторе типа А и типа B соединяются между собой (посредством проводников шнура).

Для упрощения разделки разъемов, а также снижения вероятности ошибки применяется цветовая маркировка проводов – каждый проводник имеет свой цвет изоляции. Общепринятое применение цветов изоляции указано в таблице (в ней же приведено назначение каждого пина).

№ вывода Назначение Цвет

Мнение эксперта Становой Алексей Инженер-электроник. Работаю в мастерской по ремонту бытовых приборов. Увлекаюсь схемотехникой. Задать вопрос С гальванической точки зрения цвет изоляции не имеет никакого значения – можно применять любые провода, хотя «по цветам» подключать гораздо удобнее. При безошибочной разделке соединение будет работать в любом случае.

Распиновка Mini USB

При всех достоинствах коннекторов USB-A, USB-B они оказались неудобны для применения в мобильных и малогабаритных гаджетах из-за своих размеров. Сначала разработчик телефонов оснащали свои устройства терминалом USB-А (он немного компактнее, чем USB типа B), но это техническое решение «не пошло». Специально для подобных случаев разработан малогабаритный коннектор Mini USB двух типов – A и B. Наибольшее распространение получил Mini USB B. Коннектор с индексом A менее востребован, ведь хостом обычно служит стационарное устройство – компьютер, ноутбук и т.п., где удобнее иметь обычный USB type A.

Расположение выводов разъемов MiniUSB А, MiniUSB B

Распиновка разъема mini USB , а также цветовая маркировка линий приведены в таблице.

№ вывода Назначение Цвет

В гаджетах, поддерживающих функцию OTG, резервный вывод применяется для идентификации хост-периферия. Для этого он или замыкается на общий провод перемычкой, или остается неподключенным.

Разъемы Mini-A и Mini-B появились на рынке в 2000 году, использовали стандарт USB 2.0. К сегодняшнему дню мало используются из-за появления более совершенных модификаций. Им на смену пришли микросоединители и модели ЮСБ типа C. В разъемах мини используется 4 экранированных провода и ID-функция. 2 провода используют для питания: питающий +5 В и заземление GND. 2 провода для приема и отправки дифференциальных сигналов данных, обозначаются D+ и D-pin. Data+ и Data- сигналы передаются по витой паре. D+ и D-работают всегда вместе, они не являются отдельными симплексными соединениями.

В USB-разъемах используется 2 вида кабелей:

• экранированный, 28 AWG витая, мощность 28 AWG или 20 AWG без скрутки;
• неэкранированный, 28 AWG без скрутки, мощность 28 AWG или 20 AWG без скрутки.

Длина кабеля зависит от мощности:

• 28 — 0,81 м;
• 26 — 1,31 м;
• 24 — 2,08 м;
• 22 — 3,33 м;
• 20 — 5 м.

Многие производители цифровой техники разрабатывают и комплектуют свою продукцию разъемами другой конфигурации. Это может вызвать сложности с зарядкой мобильного телефона или других аппаратов.

Распиновка Micro-USB-разъема

Кабель Micro-USB имеет соединители с 5 контактными площадками. К ним подводится отдельный монтажный провод в изоляции нужного цвета. Чтобы штекер точно и плотно садился в гнездо, верхняя экранирующая часть имеет специальную фаску. Контакты микро-USB пронумерованы цифрами от 1 до 5 и читаются справа налево.

Распиновки коннекторов микро- и мини-USB идентичны, представлены в таблице:

Читайте также:  Разводка и скрытие телевизионного кабеля в квартире

Экранирующий провод не припаивается ни к одному контакту.

Еще меньшие габариты имеет сокет MicroUSB. Его спецификация также содержит два типа соединителей – А и B. По расположению выводов и распиновке по цветам его пины совпадают с разъемом Mini USB.

Расположение выводов MicroUSB A и MicroUSB B

Технологическая структура интерфейса USB 2.0

Разъемы, относящиеся к изделиям, входящим в группу спецификаций 1.х – 2.0 (созданные до 2001 года), подключаются на четырехжильный электрический кабель, где два проводника являются питающими и ещё два – передающими данные.

Также в спецификациях 1.х – 2.0 распайка служебных ЮСБ разъемов предполагает подключение экранирующей оплётки – по сути, пятого проводника.

Так выглядит физическое исполнение нормальных разъёмов USB, относящихся ко второй спецификации. Слева указаны исполнения типа «папа», справа указаны исполнения типа «мама» и соответствующая обоим вариантам распиновка

Существующие исполнения соединителей универсальной последовательной шины отмеченных спецификаций представлены тремя вариантами:

1. Нормальный — тип «А» и «В».
2. Мини — тип «А» и «В».
3. Микро — тип «А» и «В».

Разница всех трёх видов изделий заключается в конструкторском подходе. Если нормальные разъемы предназначены для использования на стационарной технике, соединители «мини» и «микро» сделаны под применение в мобильных устройствах.

Так выглядит физическое исполнение разъемов второй спецификации из серии «мини» и, соответственно, метки для разъемов Mini USB — так называемой распиновки, опираясь на которую, пользователь выполняет кабель-соединение

Поэтому два последних вида характеризуются миниатюрным исполнением и несколько измененной формой разъема.

Таблица распиновки стандартных соединителей типа «А» и «В»

Наряду с исполнением разъемов типа «мини-А» и «мини-В»,  а также разъемов типа «микро-А» и «микро-В», существуют модификации соединителей типа «мини-АВ» и «микро-АВ».

Отличительная черта таких конструкций – исполнение распайки проводников ЮСБ на 10-пиновой контактной площадке. Однако на практике подобные соединители применяются редко.

Таблица распиновки интерфейса Micro USB и Mini USB соединителей типа «А» и «В»

Технологическая структура интерфейсов USB 3.х

Между тем совершенствование цифровой аппаратуры уже к моменту 2008 года привело к моральному старению спецификаций 1.х – 2.0.

Эти виды интерфейса не позволяли подключение новой аппаратуры, к примеру, внешних жестких дисков, с таким расчётом, чтобы обеспечивалась более высокая (больше 480 Мбит/сек) скорость передачи данных.

Соответственно, на свет появился совершенно иной интерфейс, помеченный спецификацией 3.0. Разработка новой спецификации характеризуется не только повышенной скоростью, но также дает увеличенную силу тока — 900 мА против 500 мА для USB 2/0.

Понятно, что появление таких разъемов обеспечило обслуживание большего числа устройств, часть из которых может питаться напрямую от интерфейса универсальной последовательной шины.

Модификация коннекторов USB 3.0 разного типа: 1 – исполнение «mini» типа «B»; 2 – стандартное изделие типа «A»; 3 – разработка серии «micro» типа «B»; 4 – стандартное исполнение типа «C»

Как видно на картинке выше, интерфейсы третьей спецификации имеют больше рабочих контактов (пинов), чем у предыдущей — второй версии. Тем не менее, третья версия полностью совместима с «двойкой».

Чтобы иметь возможность передавать сигналы с более высокой скоростью, разработчики конструкций третьей версии оснастили дополнительно четырьмя линиями данных и одной линией нулевого контактного провода. Дополненные контактные пины располагаются в отдельным ряду.

Таблица обозначения пинов разъемов третьей версии под распайку кабеля ЮСБ

Между тем использование интерфейса USB 3.0, в частности серии «А», проявилось серьёзным недостатком в конструкторском плане. Соединитель обладает ассиметричной формой, но при этом не указывается конкретно позиция подключения.

Разработчикам пришлось заняться модернизацией конструкции, в результате чего в 2013 году в распоряжении пользователей появился вариант USB-C.

Схема кабеля для зарядки

Основываясь на вышеприведенной информации, несложно нарисовать схему для зарядки телефона. Нам нужны только пин 1 и пин 5. За что они отвечают, понятно – за питание и зарядку. Полярность:

• +5 В — пин 1;
• -5 В (общий) — пин 5.

Остальные можно не использовать, если передача данных не требуется. И не забываем, что на другой конец кабеля нужно подпаять вилку USB-A. Распиновка ее приведена ниже:

• 1 — + Vcc (+5 В);
• 2 — D- (передача данных);
• 3 — D+ (передача данных);
• 4 — GND (общий).

Здесь для зарядки и питания тоже используются только контакты 1 (+5В) и 4 (общий).

Схема кабеля для зарядки телефона в ОС Андроид, колонки, плеера, планшета и всего того, что имеет интерфейс microUSB, выглядит так:

Если вы собираетесь использовать кабель и для зарядки/питания гаджета, и для передачи данных, то проводов будет вдвое больше. Распиновка такого USB-кабеля выглядит следующим образом:

Многие бренды используют свои оригинальные кабели. Из-за некоторых хитростей такие телефоны не хотят заряжаться «чужими» шнурами. Если это ваша проблема, то попробуйте воспользоваться одной из приведенных ниже схем.

Цвета проводов в кабеле USB

Пайка разъёмов USB 2.0

 ⚠ Обратите внимание, как расположены на колодке рабочие и «паятельные» контакты относительно друг друга! От этого зависит распайка разъёма.

В большинстве случаев рабочие контакты расположены с обратной стороны колодки относительно контактов для пайки ▼

Но встречаются разъёмы, у которых обе группы контактов расположены с одной стороны колодки. В этом случае распайка будет иной ▼

Особенности распайки кабеля на контактах разъёма

Мастера утверждают, что особых нюансов в этой работе у них не было. Самая главная задача – это обеспечение соответствия цвета проводников кабеля конкретному контакту.

Предварительно следует защитить проводники от изоляции. Не стоит забывать и об устаревших версиях, где следует учитывать конфигурацию соединителей.

Рассмотрим ещё раз схему USB 2.0. Вспоминаем, здесь есть четыре проводника, которые имеют свои цвета:

• красный;
• белый;
• зелёный;
• чёрный.

Остаётся только припаять каждый из них на контактную платформу, которая отмечена аналогичным цветом. Этот приём упрощает работу мастера, ведь перепутать цвета довольно-таки сложно.

Подобный способ распайки применяется и к другим разъёмам USB. Конечно, основное отличие – это количество проводников и цветов. Как упоминалось выше, в остальных моделях их может быть больше четырёх.

Некоторые специалисты, чтобы упростить процесс работы, используют определённый инструмент – паяльник, который подойдёт для работы в домашних условиях и стриппер, снимающий изоляцию.

Хотелось бы ещё отметить и то, что в нашем мире всё не стоит на месте. Производители ежегодно стараются упростить и работу зарядного устройства, и ускорить процесс зарядки, и облегчить ремонт таких разъёмов.

Возможно, в скором времени одна из компаний создаст новую модель разъёма, которая сможет в кратчайшие сроки заменить предыдущие интерфейсы. Пока что среди всех лидером остаётся Type C, а дальше посмотрим!

Как вам статья?