Evrensel Seri Veri Yolu: Tip-C

USB (Universal Serial Bus), bilgisayar ve elektronik cihazlar arasında veri aktarımı ve güç iletimi için kullanılan evrensel bir standarttır. 1996 yılında ilk kez tanıtıldığından bu yana, USB teknolojisi sürekli olarak gelişmiş ve farklı ihtiyaçlara cevap verecek şekilde evrimleşmiştir. Bu blog yazısında, USB teknolojisinin tarihçesini, farklı USB tiplerini, Type-C'nin avantajlarını ve özellikle PCB'lerde (Baskılı Devre Kartları) neden tercih edildiğini inceleyeceğiz. Ayrıca, USB Type-C'nin CC1 ve CC2 bağlantılarının işlevlerini ve önemini detaylı bir şekilde ele alacağız.

USB Teknolojisinin Tarihçesi ve USB Tipleri

USB Type-A

USB Type-A, en eski ve en yaygın kullanılan USB konnektör tipidir. Dikdörtgen bir yapıya sahip olan bu konnektör, genellikle bilgisayarların ve şarj cihazlarının üzerinde bulunur. Tek yönlü bir tasarıma sahip olması nedeniyle, doğru yönde takılmadığında bağlantı yapılamaz. Günümüzde en sık kullanılanılan USB türüdür.

USB Type-B

USB Type-B konnektörleri, genellikle yazıcılar ve harici sabit diskler gibi çevre birimlerinde kullanılır. Kareye yakın bir yapıya sahiptir ve Type-A gibi tek yönlüdür. Yazıcı kablosu olarak da geçen Arduino Uno R3'lerdeki güç ve programlama girişidir.

Mini USB ve Micro USB

Mobil cihazların yaygınlaşmasıyla birlikte, daha küçük konnektörlere ihtiyaç duyulmuştur. Mini USB, dijital kameralar ve bazı taşınabilir cihazlarda kullanılırken, Micro USB akıllı telefonlar ve tabletler için standart haline gelmiştir. Her ikisi de tek yönlüdür ve belirli sınırlamaları vardır.

USB Type-C

USB Type-C, 2014 yılında tanıtılan ve USB standardının en yeni versiyonudur. Çift yönlü tasarımı, yüksek veri aktarım hızı ve güç iletimi kapasitesiyle dikkat çeker. Hem boyut olarak daha küçük hem de daha kullanışlıdır. 6 pin ve 12 pin olmak üzere çeşitli türleri vardır. Tüm Type-C portları data amaçlı kullanılamamakla birlikte tüm portlar azami akımı sağlayamayabilir. Ayrıca, Avrupa Birliği, akıllı telefon ve tablet gibi tüketici elektroniği cihazlarında USB-C şarj girişi kullanılmasının zorunlu olacağı tarihi 28 Aralık 2024 olarak belirledi. USB Type-C portları, tasarımcıların daha küçük ve kompakt PCB tasarımları yapmasına ve standartlaşma açısından kolaylık sağlar.

Neden USB Type-C? ⚡

Type-C'nin en büyük avantajlarından biri, çift yönlü (reversible) tasarımıdır. Bu sayede, kullanıcılar konnektörü doğru yönde takma konusunda endişe etmezler. USB 3.1 ve USB 3.2 standartlarını destekleyen Type-C, 10 Gbps'ye varan veri aktarım hızları sunar. Bu, yüksek çözünürlüklü videoların ve büyük dosyaların hızlı bir şekilde aktarılmasını sağlar. USB Power Delivery (PD) özelliği sayesinde, Type-C üzerinden 100W'a kadar güç iletimi mümkündür. Bu, dizüstü bilgisayarların ve diğer yüksek güçlü cihazların şarj edilmesini sağlar. Type-C, DisplayPort, HDMI ve VGA gibi farklı protokolleri destekleyebilir. Bu sayede, tek bir port üzerinden farklı cihazlara bağlantı kurulabilir.

Küçük boyutu ve çift yönlü tasarımı sayesinde, Type-C konnektörleri PCB tasarımında daha fazla esneklik sunar. Bu, daha ince ve kompakt cihazların üretilmesine olanak tanır. Type-C, veri, güç ve video sinyallerini tek bir bağlantı üzerinden iletebildiği için, PCB üzerinde daha az yer kaplar ve karmaşıklığı azaltır. USB Type-C, gelecekteki teknolojilere uyum sağlayacak şekilde tasarlanmıştır. Bu, ürünlerin daha uzun ömürlü olmasını ve teknolojik gelişmelere kolayca adapte olmasını sağlar

USB Power Delivery, USB bağlantıları üzerinden daha yüksek güç seviyelerini iletebilmek için geliştirilmiş bir protokoldür. Geleneksel USB standartları (örneğin USB 2.0, USB 3.0) genellikle 5V'de sınırlı bir akım sağlar (örneğin 500 mA veya 900 mA). USB PD ise bu sınırları aşarak 20V'a kadar voltaj ve 5A'a kadar akım sağlayabilir, böylece 100W'a kadar güç iletimi mümkün olur.

CC1 ve CC2 Bağlantılarının İşlevi

USB-C tipinin diğer USB bağlantılarının aksine 5V, GND, D+ ve D- pinlerinin yanı sıra USB Type-C konnektörlerinde toplamda 24 pin bulunur. Bu pinler arasında CC1 ve CC2 (Configuration Channel 1 ve 2) adını taşıyan iki önemli pin vardır.

CC Pinlerinin Görevleri

• Konfigürasyon ve Algılama: CC1 ve CC2 pinleri, bağlantının yönünü ve cihazın rolünü (kaynak veya alıcı) belirler. Bu sayede, kablo hangi yönde takılırsa takılsın doğru bağlantı kurulabilir.
• Güç Pazarlığı: CC pinleri üzerinden cihazlar arasında güç ihtiyacı ve kapasitesi hakkında iletişim kurulur. Bu, USB PD özelliğinin etkin bir şekilde kullanılmasını sağlar.
• Alternatif Modlar: CC pinleri, DisplayPort veya Thunderbolt gibi alternatif modların etkinleştirilmesinde kullanılır.

CC Pinlerinin Teknik Detayları

• Direnç Tespit Mekanizması: CC pinleri üzerinden belirli direnç değerleri kullanılarak cihazın türü ve rolü tespit edilir.
• Vconn Güç Kaynağı: CC pinlerinden biri, aktif kablolarda entegre devreleri beslemek için Vconn adı verilen bir güç kaynağı olarak kullanılabilir.

USB Type-C bağlantılarında CC1 ve CC2 pinleri, kablo yönü tespiti ve cihaz rolleri (güç sağlayıcı veya alıcı) belirlemek için kullanılır. Bu pinlere bağlanan dirençler, cihazın hangi rolü üstlendiğini belirtir.

1. Güç Sağlayıcı (Source) İçin: Pull-Up Dirençler (Rp)

• Amaç: Cihazın güç sağlayıcı olduğunu belirtmek.
• Bağlantı: CC1 ve CC2 pinlerine dirençler bağlanır.
• Direnç Değerleri:
  • 56 kΩ: Standart USB Gücü (5V, 500 mA veya 900 mA).
  • 22 kΩ: Artırılmış akım profilleri (1.5 A).
  • 10 kΩ: Yüksek akım profilleri (3.0 A).

2. Güç Alıcı (Sink) İçin: Pull-Down Dirençler (Rd)

• Amaç: Cihazın güç alıcı olduğunu belirtmek.
• Bağlantı: CC1 ve CC2 pinlerine dirençler bağlanır.
• Direnç Değeri:
  • 5.1 kΩ: Standart değer, genellikle tüm güç alıcı cihazlar için kullanılır.

Sığaç

Sığaç (kapasitör veya kondansatör) , elektrik devrelerinde temel enerji depolama birimleridir ve enerjiyi kısa süreliğine depolama ve serbest bırakma görevini yerine getirirler. Elektronik dünyasında bu bileşenler, basit bir devredeki gürültü önlemeden yüksek hassasiyetli sinyal işleme ve enerji depolama sistemlerine kadar pek çok alanda kullanılır. * Kondansatör: Bu terim, Fransızca “condensateur” kelimesinden türetilmiştir.

Doğukan Sahil | Atölye BlogDoğukan Sahil

Sonuç

USB Type-C, modern elektronik cihazların ihtiyaçlarına cevap verecek şekilde tasarlanmış, esnek ve güçlü bir bağlantı standardıdır. Çift yönlü tasarımı, yüksek veri ve güç iletimi kapasitesi, çok yönlülüğü ve geleceğe yönelik yapısıyla PCB tasarımlarında önemli bir yer tutmaktadır. Özellikle CC1 ve CC2 pinlerinin sağladığı konfigürasyon ve iletişim yetenekleri, Type-C'nin fonksiyonelliğini artırmakta ve kullanıcı deneyimini geliştirmektedir.

USB teknolojisinin evrimi, kullanıcıların daha hızlı, daha güçlü ve daha kullanışlı bağlantı çözümlerine olan ihtiyacını karşılamıştır. Type-C'nin benimsenmesiyle birlikte, elektronik cihazların tasarımında ve kullanımında önemli değişiklikler yaşanmaya devam edecektir.

Kaynak

1. USB Implementers Forum Resmi Sitesi
2. Texas Instruments