Распиновка юсб по цветам проводов. Отвалился разъём mini-USB

Всем привет. Сегодня я подробно расскажу и покажу как меняю micro-USB разъёмы и иную мелочь,на коленках», т.е. в домашних условиях, не имея специального навыка и особых профессиональных дорогостоящих приблуд и веществ. Просто вооружившись вдохновением, всегда выручающим оптимизмом, смекалкой, усидчивостью, терпением и достаточным временем.

Вчера мне принесли на ремонт смартфон Lumia Denim 630 с неисправным гнездом питания, со словами: ,Зарядку показывает — а заряжать не хочет!» Смартфон выглядел монолитным, без винтов и защёлок, подумал было: ,Ну вот — запара! Сейчас придётся отогревать феном!», хотя повозившись оказалось что вскрывается легко, так как внутренности лежат в крышке- ,корытце» которое легко отделяется (на внутренних защёлках). Т.е. разработчиками Nokia всё продумано,по военному». За это им от меня смачный лайк!

Гнездо внешне оказалось в хорошем состоянии, трещин на пайке не обнаружилось, значит как часто бывает неисправность крылась в стёртых контактах внутри разъёма. Решил смело менять на новое. После ремонта разобрал старое гнездо и действительно контакты были в грязи, в,масляном войлоке» и выглядели заюзанными. Сфоткать забыл, а вообще какими бывают убитыми разъёмы, смотрите на приложенном к статье фото.

Верный признак того, что гнездо необходимо менять

Гнезда я покупал на Aли Экспресс ,кучкой» около 100 шт, 10-ти видов, что удобно.

Набор micro-usb гнезд

Подобрал подходящее, но не идентичное, которое пришлось доработать-подпилить.

Гнездо предстоит подогнать

Как оказалось впоследствии при почти внешней схожести гезда, на нём не подходили золочёные контакты по высоте, т.е,парили» над платой! Берите на заметку!

Гнездо подогнал, но не заметил несоответствие оригиналу

Пришлось по новой подбирать гнездо, снова подпиливать, подгонять, так как нужного не было.

Гнездо предстоит подогнать

При подгонке выявился лёгкий перекос гнезда, т.е. раскрытие скрепляющих замков гнезда, которые пришлось поставить на место, пропаять и слегка подогнать к крышке смарта острым ножом.

Гнездо подогнано

А всё потому что заказанные оптом гнёзда дешёвенькие, а значит попроще, из не очень прочного металла, в сравнении с родным гнёздами. Родные гнёзда как правило стоят очень дорого, сделаны добротно, надёжно, но таких на любой случай не напасёшься. Заказывать же родные в Китае и нудно ждать — проблематично. Определился разбирая старое гнездо, взвешивая все за и против, и сравнивая ценники в Али.

Для выпайки я использую специальный термофен , хотя вы можете вполне обойтись и строительным феном, проявляя при этом бдительность и внимательность, чтобы не,поджарить» УсЁ кругоОом.

Паяльный фен

Обязательно закройте все пластмассовые детали, конденсаторы, кондитерсокой фольгой или от шоколада, иначе они могут поплавиться! Тогда кирдык вашему смарту может прийти до обидного внезапно и безисходно! 🙂 Т.е. сначала круговыми движениями прогреваете всю плату, дабы её не повело,пропеллером» от разности температур, а потом уже круговыми движениями греете само гнездо (около 300 градусов, проверяете температурным датчиком мультиметра или обойдясь интуицией и пальцами). Перед прогревом желательно просто пропаять гнездо обычным припоем с флюсом или канифолью (смешать своё олово с заводским, этим облегчив выпайку), так как заводской припой на плате часто бывает безсвинцовым, что вызывает проблемы с выпаиванием гнезда.

Кстати для удобства работы я вполне обхожусь обычным кондитерским силиконовым ковриком, так как профессиональные дороги.

Мой коврик для пайки

Он держит высокие температуры и на нём ничего не скользит, т.е. вещь практичная и уместная. Так же использую специальный держатель плат с,крокодильчиками», с помощью которого удобно фиксирую плату.

Держатель плат

Коврик и держатель приобретал на Али. Вообще вы можете обойтись и без них, включая соображалку. 🙂

После выпайки использую оплётку смоченную флюсом или канифолью, прислоняя её с помощью паяльника и водя ими по дорожкам и отверстиям с оловом, так же заранее смазанных флюсом.

оплетка для удаления припоя

В результате оплётка вбирает в себя весь мешающий припой, оставляя всё вокруг чистым (круто придумано!). Единственное имейте ввиду, не сдерите дорожки и контактные пятаки оплёткой! Такое тоже имеет место быть! Будьте внимательны и не торопитесь!

Забыл сказать что выпаять гнездо паяльником проблематично и рискованно. Конечно при хорошем опыте можно выпаять и изощрённо — с помощью одной бООльшой капли припоя, накрыв ею всё гнездо и смотря на то чтобы не,ушатать» и не прилепить соседние детальки к вашей мега-капле и т.д. Но всё же это мастерски делают люди с набитой рукой и опытом. Ещё как вариант, в мастерских ранее (когда не было фенов, при СССР) изготавливали (покупали) специальные насадки-жала под необходимые разъёмы и гнёзда, которые позволяли подвести тепло ко всем требуемым участкам за раз и легко выпаять. Это был экскурс, но для вас всё же проще термофеном.

Специальные жала

В идеале для пайки мелких деталей в мастерских с успехом используют специальный микроскоп. Я же использую очки-лупа, так как хороший микроскоп мне пока не по карману, а дешёвый брать — только деньги на ветер.

Очки-лупа с подсветкой

Так же для разборки и сборки использую набор часовых отвёрток, их же с удовольствием использую и как удобные мелкие чистилки (от канифоли на плате), ковырялки, толкалки, поддевалки ножек элементов и т.д. Приобрёл в ближайшем строительном магазине, за символическую сумму.

Набор дешёвых часовых отверток

Здорово помогают разновидности пинцетов, приобретённых мной в Али и в,Фикс-прайсе». В важем же случае может пригодится женский косметический пинцет. 🙂

Жало вашего семейного сорокаватного паяльника нужно будет заточить под острым углом и со слегка закруглённым концом, чтобы аккуратно и эффективно подлезать к ножкам гнезда и безболезненно для соседних радиоэлементов.

Заточка жала паяльника

Или просто намотать медную проволоку на жало и использовать её в качестве тонкого жала, в простонародье: ,Минипаяльник на скорую руку»!

Мини паяльник

Желательно купить дешёвый регулятор мощности для светильников, которым вы будете регулировать температуру жала, чтобы канифоль на жале быстро не превращалась в нагар, чтобы не перегреть токопроводящие дорожки и чтобы они не отлетели.

Регулятор мощности светильника

Можно конечно и без регулятора мощности, но тогда придётся паять кратковременными прикосновениями, чтобы не перегреть дорожки и занудно часто чистя жало от чёрных канифольных окислов. И опять же — и это искусство возможного, на грани риска. Решайте сами.

Продолжаем. Перед впаиванием, смыл с платы использованый флюс зубной щёткой смоченной в спирте (можно и водкой, но она не совсем подходит из-за масел), шебурша ею в направлении за края платы, чтобы старый флюс не размазался по плате, улетел с платы и не привёл к корозии соседних медных дорожек. Вообще это по большому счёту касается почти всех флюсов, безотмывных и нейтральных, касается и канифоли, так все они в той или иной степени агрессивны и в той или иной степени испарения оных вредны для здоровья (проветривайте комнату!). Поэтому желательно смывать спиртом, отмывками и т.д., а канифоль соскабливать и промывать спиртом (под канифолью тоже бывает разъедает дорожки!). Далее посмотрел чистые ли и пропаяны ли контактные площадки (много припоя не должно быть, т.е. без горок, просто пропайка, чтобы гнездо ровно легло и припаялось) смазал места паек флюсом (флюс см. на фото), положил его,прицелившись» аккурат на посадочные места, чтобы гнездо потом совпало с задней крышкой и припаял, периодически пополняя жало припоем. Ну или если у вас припой в виде тоненькой проволочки, подносите его к месту пайки с жалом. Если у вас только канифоль то просто набираете жалом припой, потом мокаете его в канифоль и быстренько пока канифоль на жале не превратился в мерзкую чёрную массу из-за перегрева, припаиваете необходимые контактные пятаки к гнезду.

После обязательно проверьте как вы припаяли, всё ли красиво выглядит, не выпирает ли чего, нет ли т.н. ,соплей» между контактными площадками, так как это может вызвать короткое замыкание и чревато более серъёзной поломкой аппарата. Используйте немного оплётку, если жалом соплю убрать не удаётся, она отберёт лишний припой, а под ножкой гнезда олово отсавит. Если всё же чуток останется, тогда смажьте место канифолью и лёгкими движениями посрывайте жалом остатки олова между контактами. Но не переусердствуйте, припой должен быть в виде достаточной капельки, покрывающей контакт, для крепости контакта. Не жалейте флюса (канифоля) чтобы пайка была электропроводящей (а не т.н. ,холодная» или,сухая» пайка, не проводящая ток).

Теперь частично, без винтов, собираем смартфон, подключаем шлейфы, включаем, проверяем на работоспособность, если всё хорошо, зарядка идёт, батарея показывает что накапливает заряд, тогда окончательно собираем привинчивая и закрывая заднюю декоративную крышку.

Для ясности процесса замены гнезда, нарезал вам gif-ки из видео работы профессионала. Смотрите и внимайте.

Интерфейс USB начали широко применять около 20-ти лет назад, если быть точным, с весны 1997 года. Именно тогда универсальная последовательная шина была аппаратно реализована во многих системных платах персональных компьютеров. На текущий момент данный тип подключения периферии к ПК является стандартом, вышли версии, позволившие существенно увеличить скорость обмена данных, появились новые типы коннекторов. Попробуем разобраться в спецификации, распиновки и других особенностях USB.

В чем заключаются преимущества универсальной последовательной шины?

Внедрение данного способа подключения сделало возможным:

Оперативно выполнять подключение различных периферийных устройств к ПК, начиная от клавиатуры и заканчивая внешними дисковыми накопителями.
Полноценно использовать технологию «Plug&Play», что упростило подключение и настройку периферии.
Отказ от ряда устаревших интерфейсов, что положительно отразилось на функциональных возможностях вычислительных систем.
Шина позволяет не только передавать данные, а и осуществлять питание подключаемых устройств, с ограничением по току нагрузки 0,5 и 0,9 А для старого и нового поколения. Это сделало возможным использовать USB для зарядки телефонов, а также подключения различных гаджетов (мини вентиляторов, подсветки и т.д.).
Стало возможным изготовление мобильных контролеров, например, USB сетевой карты RJ-45, электронных ключей для входа и выхода из системы

Виды USB разъемов – основные отличия и особенности

Существует три спецификации (версии) данного типа подключения частично совместимых между собой:

Самый первый вариант, получивший широкое распространение – v 1. Является усовершенствованной модификацией предыдущей версии (1.0), которая практически не вышла из фазы прототипа ввиду серьезных ошибок в протоколе передачи данных. Эта спецификация обладает следующими характеристиками:

Двухрежимная передача данных на высокой и низкой скорости (12,0 и 1,50 Мбит в секунду, соответственно).
Возможность подключения больше сотни различных устройств (с учетом хабов).
Максимальная протяженность шнура 3,0 и 5,0 м для высокой и низкой скорости обмена, соответственно.
Номинальное напряжение шины – 5,0 В, допустимый ток нагрузки подключаемого оборудования – 0,5 А.

Сегодня данный стандарт практически не используется в силу невысокой пропускной способности.

Доминирующая на сегодняшний день вторая спецификация.. Этот стандарт полностью совместим с предыдущей модификацией. Отличительная особенность – наличие высокоскоростного протокола обмена данными (до 480,0 Мбит в секунду).

Благодаря полной аппаратной совместимости с младшей версией, периферийные устройства данного стандарта могут быть подключены к предыдущей модификации. Правда при этом пропускная способность уменьшиться до 35-40 раз, а в некоторых случаях и более.

Поскольку между этими версиями полная совместимость, их кабели и коннекторы идентичны.

Обратим внимание что, несмотря на указанную в спецификации пропускную способность, реальная скорость обмена данными во втором поколении несколько ниже (порядка 30-35 Мбайт в секунду). Это связано с особенностью реализации протокола, что ведет к задержкам между пакетами данных. Поскольку у современных накопителей скорость считывания вчетверо выше, чем пропускная способность второй модификации, то есть, она не стала удовлетворять текущие требования.

Универсальная шина 3-го поколения была разработана специально для решения проблем недостаточной пропускной способности. Согласно спецификации данная модификация способно производить обмен информации на скорости 5,0 Гбит в секунду, что почти втрое превышает скорость считывания современных накопителей. Штекеры и гнезда последней модификации принято маркировать синим для облегчения идентификации принадлежности к данной спецификации.

Еще одна особенность третьего поколения – увеличение номинального тока до 0,9 А, что позволяет осуществлять питание ряда устройств и отказаться от отдельных блоков питания для них.

Что касается совместимости с предыдущей версией, то она реализована частично, подробно об этом будет расписано ниже.

Классификация и распиновка

Коннекторы принято классифицировать по типам, их всего два:

Заметим, что такие конвекторы совместимы только между ранними модификациями.

Помимо этого, существуют удлинители для портов данного интерфейса. На одном их конце установлен штекер тип А, а на втором гнездо под него, то есть, по сути, соединение «мама» – «папа». Такие шнуры могут быть весьма полезны, например, чтобы подключать флешку не залезая под стол к системному блоку.

Теперь рассмотрим, как производится распайка контактов для каждого из перечисленных выше типов.

Распиновка usb 2.0 разъёма (типы A и B)

Поскольку физически штекеры и гнезда ранних версий 1.1 и 2.0 не отличаются друг от друга, мы приведем распайку последней.

Рисунок 6. Распайка штекера и гнезда разъема типа А

Обозначение:

А – гнездо.
В – штекер.
1 – питание +5,0 В.
2 и 3 сигнальные провода.
4 – масса.

На рисунке раскраска контактов приведена по цветам провода, и соответствует принятой спецификации.

Теперь рассмотрим распайку классического гнезда В.

Обозначение:

А – штекер, подключаемый к гнезду на периферийных устройствах.
В – гнездо на периферийном устройстве.
1 – контакт питания (+5 В).
2 и 3 – сигнальные контакты.
4 – контакт провода «масса».

Цвета контактов соответствует принятой раскраске проводов в шнуре.

Распиновка usb 3.0 (типы A и B)

В третьем поколении подключение периферийных устройств осуществляется по 10 (9, если нет экранирующей оплетки) проводам, соответственно, число контактов также увеличено. Но они расположены таким образом, чтобы имелась возможность подключения устройств ранних поколений. То есть, контакты +5,0 В, GND, D+ и D-, располагаются также, как в предыдущей версии. Распайка гнезда типа А представлена на рисунке ниже.

Рисунок 8. Распиновка разъема Тип А в USB 3.0

Обозначение:

А – штекер.
В – гнездо.
1, 2, 3, 4 – коннекторы полностью соответствуют распиновки штекера для версии 2.0 (см. В на рис. 6), цвета проводов также совпадают.
5 (SS_TХ-) и 6 (SS_ТХ+) коннекторы проводов передачи данных по протоколу SUPER_SPEED.
7 – масса (GND) для сигнальных проводов.
8 (SS_RX-) и 9(SS_RX+) коннекторы проводов приема данных по протоколу SUPER_SPEED.

Цвета на рисунке соответствуют общепринятым для данного стандарта.

Как уже упоминалось выше в гнездо данного порта можно вставить штекер более раннего образца, соответственно, пропускная способность при этом уменьшится. Что касается штекера третьего поколения универсальной шины, то всунуть его в гнезда раннего выпуска невозможно.

Теперь рассмотрим распайку контактов для гнезда типа В. В отличие от предыдущего вида, такое гнездо несовместимо ни с каким штекером ранних версий.

Обозначения:

А и В – штекер и гнездо, соответственно.

Цифровые подписи к контактам соответствуют описанию к рисунку 8.

Цвет максимально приближен к цветовой маркировки проводов в шнуре.

Распиновка микро usb разъёма

Для начала приведем распайку для данной спецификации.

Как видно из рисунка, это соединение на 5 pin, как в штекере (А), так и гнезде (В) задействованы четыре контакта. Их назначение и цифровое и цветовое обозначение соответствует принятому стандарту, который приводился выше.

Описание разъема микро ЮСБ для версии 3.0.

Для данного соединения используется коннектор характерной формы на 10 pin. По сути, он представляет собой две части по 5 pin каждая, причем одна из них полностью соответствует предыдущей версии интерфейса. Такая реализация несколько непонятна, особенно принимая во внимание несовместимость этих типов. Вероятно, разработчики планировали сделать возможность работы с разъемами ранних модификаций, но впоследствии отказала от этой идеи или пока не осуществили ее.

На рисунке представлена распиновка штекера (А) и внешний вид гнезда (В) микро ЮСБ.

Контакты с 1-го по 5-й полностью соответствуют микро коннектору второго поколения, назначение других контактов следующее:

6 и 7 – передача данных по скоростному протоколу (SS_ТХ- и SS_ТХ+, соответственно).
8 – масса для высокоскоростных информационных каналов.
9 и 10 – прием данных по скоростному протоколу (SS_RX- и SS_RX+, соответственно).

Распиновка мини USB

Данный вариант подключения применяется только в ранних версиях интерфейса, в третьем поколении такой тип не используется.

Как видите, распайка штекера и гнезда практически идентична микро ЮСБ, соответственно, цветовая схема проводов и номера контактов также совпадают. Собственно, различия заключаются только в форме и размерах.

В данной статье мы привели только стандартные типы соединений, многие производители цифровой техники практикуют внедрение своих стандартов, там можно встретить разъемы на 7 pin, 8 pin и т.д. Это вносит определенные сложности, особенно когда встает вопрос поиска зарядника для мобильного телефона. Также необходимо заметить, что производители такой «эксклюзивной» продукции не спешат рассказывать, как выполнена распиновка USB в таких контакторах. Но, как правило, эту информацию несложно найти на тематических форумах.

Интерфейс USB широко используется в современных электронных устройствах. Практически на всех мобильных устройствах установлен микро- или мини-ЮСБ коннектор. Если разъем перестал работать, то для его ремонта необходимо знать распиновку micro-USB. Ситуация усложняется тем, что многие производители гаджетов выполняют распайку контактов по-своему. Изучив возможные варианты цоколевки, можно справиться с проблемой.

Назначение и виды

Коннектор USB обладает хорошим набором функций. С его помощью можно не только передавать большие объемы информации с высокой скоростью, но и обеспечить девайс питанием. Новый интерфейс довольно быстро заменил на компьютерах старые порты, например, PS/2. Сейчас вся периферия подключается к ПК именно с помощью портов ЮСБ.

На сегодняшний день было создано 3 версии коннектора USB:

Особенности распиновки

При разговоре о цоколевке USB-разъёма необходимо разобраться в обозначениях, указанных на схемах. Начать стоит с вида коннектора - активный (тип А) либо пассивный (тип В). С помощью активного разъема возможен обмен информацией в двух направлениях, и пассивный позволяет только ее принимать. Также следует различать две формы соединителя:

F - «мама».
M - «папа».

В этом вопросе все должно быть понятно и без объяснений.

Коннектор стандарта USB

Сначала несколько слов нужно сказать о совместимости трех версий интерфейса. Стандарты 1.1 и 2.0 полностью аналогичны конструктивно и отличаются только скоростью передачи информации. Если в соединении одна из сторон имеет старшую версию, то работа будет проводиться с низкой скоростью. При этом ОС выведет следующее сообщение: «Это устройство способно работать быстрее».

С совместимостью 3.0 и 2.0 все несколько сложнее. Устройство или кабель второй версии можно подключить к новому разъему, а обратная совместимость существует только у активных разъемов типа А. Следует заметить, что интерфейс ЮСБ позволяет подавать на подключенный гаджет напряжение в 5 В при силе тока не более 0,5 А. Для стандарта USB 2.0 распайка по цветам слева направо имеет следующий вид:

Красный - положительный контакт постоянного напряжения в 5 В.
Белый - data-.
Зеленый - data+.
Черный - общий провод или «земля».

Схема разъема достаточно проста, и при необходимости починить его будет несложно. Так как в версии 3.0 увеличилось количество контактов, то и его распиновка отличается от предыдущего стандарта. Таким образом, цветовая схема контактов имеет следующий вид:

Разъемы micro и mini

Коннекторы этого форм-фактора имеют пять контактов, один из которых задействован не всегда. Проводники зеленого, черного, красного и белого цветов выполняют аналогичные USB 2.0 функции. Распиновка mini-USB соответствует цоколевки micro-USB. В разъемах типа А фиолетовый проводник замкнут с черным, а в пассивных он не используется.

Эти коннекторы появились благодаря выходу на рынок большого количества устройств небольших габаритов. Так как они внешне похожи, часто у пользователей возникают сомнения о принадлежности разъема к тому либо иному форм-фактору. Кроме некоторого отличия в габаритах, у микро-ЮСБ на задней стороне расположены защелки.

Миниатюризация коннектора негативно повлияла на надежность. Хотя mini-USB и обладает большим ресурсом , через довольно короткий временной отрезок он начинает болтаться, но при этом из гнезда не выпадает. Микро-ЮСБ представляет собой доработанную версию mini-USB. Благодаря улучшенному креплению он оказался более надежным. Начиная с 2011 года этот коннектор стал единым стандартом для зарядки всех мобильных устройств.

Однако производители вносят в схему некоторые изменения. Так, распиновка микро-USB разъема для зарядки iPhone предполагает два изменения в сравнении со стандартной. В этих девайсах красный и белый провода соединяются с черным через сопротивление 50 кОм, а с белым - 75 кОм. Также есть отличия от стандарта и у смартфонов Samsung Galaxy. В нем белый и зеленый проводники замкнуты, а 5 контакт соединен с 4 с помощью резистора номиналом в 200 кОм.

Зная цоколевку различных видов коннекторов USB, можно найти и устранить неисправность. Чаще всего это требуется в ситуации, когда из строя вышло «родное» зарядное устройство, но у пользователя есть блок питания от смартфона другого производителя.

Интерфейс USB (универсальная последовательная шина) активно используется уже 2 десятилетия, и за это время было создано несколько стандартов. Впервые это произошло в 1997 году, когда на материнских платах появился соответствующий разъем. Сегодня речь пойдет о стандартах и распиновке USB, но сначала необходимо отметить преимущества шины.

Одним из главных среди них является поддержка Plug & Play. Сейчас после подключения девайса уже не требуется вручную устанавливать нужные драйвера и производить перезагрузку персонального компьютера.

Шина не только позволяет передавать информацию, но и обеспечивает питанием подключенное устройство. В результате появилась возможность создавать мобильные сетевые и звуковые карты, а также другие виды контролеров.

Версии USB

В настоящее время создано 3 стандарта этого интерфейса. Основные отличия между ними заключаются не в распиновке разъема USB, а d скорости обмена информацией. При этом обеспечивается совместимость новых версий с предыдущими, что значительно облегчило жизнь пользователям.

Тип 1.1

Этот стандарт способен обеспечить скорость передачи информации до 12 Мб/с. Во время его создания это был хороший показатель, но все же существовал более скоростной интерфейс- IEEE 1394 или FireWire (до 400 Мб/с), разработанный компанией Apple. Однако ЮСБ 1.1 получил довольно широкое распространение и применялся на протяжении нескольких лет.

Среди основных характеристик данной спецификации следует отметить:

Возможность подключения более 100 устройств, в том числе и хабы.
Максимальная длина шнура 3 м.
Показатель напряжения шины составляет 5 В, а ток нагрузки - 0,5 А.

Тип 2.0

С появление сложных девайсов, например, цифровых фотокамер, возникла необходимость в более быстром интерфейсе. В результате появилась версия USB 2.0, который обеспечил скорость передачи информации до 480 Мб/с. Наличие аппаратной совместимости со стандартом 1.1 позволяет использовать старые устройства, но пропускная способность шины в такой ситуации резко снижается.

Следует учесть тот факт, что реальная пропускная способность ЮСБ 2.0 значительно отличалась от указанной в спецификации. Связано это с реализацией работы протокола, допускающего задержки в передаче пакетов данных. За последние годы появилась масса девайсов, для нормальной работы которых требовалась большая пропускная способность шина.

Тип 3.0

Это новый стандарт, массовое распространение которого началось в 2010 году. Он позволяет передавать информацию со скоростью до 5 Гб/с. Хотя распиновка ЮСБ разъема 3.0 и имеет некоторые отличия от 2-й версии, они полностью совместимы. Чтобы различать коннекторы этих стандартов, гнезда и штекера USB 3.0 маркируются синим цветом.

Также существуют определенные несоответствия в распайке разъемов. Показатель номинального тока увеличен до 0.9 А. В результате увеличилось количество периферийных устройств, для работы которых уже не требуется отдельный источник питания. Имеют собственную классификацию и коннекторы ЮСБ:

Тип A предназначен для подключения к гнезду, установленному на материнской плате компьютера или хабе.
Тип B используется в периферийных устройствах (принтерах).

Коннекторы второго типа имеют довольно большие размеры и не могут быть установлены на портативные гаджеты. Для исправления ситуации были созданы стандарты micro- и мини ЮСБ.

Распиновка разъемов USB 2.0 (типы, А и В)

Так как коннекторы первых версий универсальной последовательной шины не отличаются физически, то достаточно знать распайку последнего стандарта. На первый контакт подается питание в 5 В, а для передачи сигнала задействованы 2-й и 3-й провода. Распиновка USB кабеля по цветам выглядит следующим образом:

1 - красный.
2 - белый.
3 - зеленый.
4 - черный.

Распиновка разъема USB 3.0

В последней версии стандарта вместо 4 контактов используется 9. Цветовая схема распайки приведена на рисунке и имеет следующий вид:

Назначение контактов с 1 по 4 аналогично предыдущей версии.
5−6 и 8−9 провода используются соответственно для передачи/приема данных по протоколу Super Speed.
7 - масса сигнальных проводов.

Разъемы типа В версии 3.0 несовместимы с предыдущими стандартами.

Распиновка mini-USB аналогична микро, но в третьей версии интерфейса применяется только разъем последнего типа. Micro-USB 2.0 имеет 5 контактов, однако, используется лишь 4. В последней версии количество проводов увеличено в 2 раза. Контакты 1−5 выполняют те же функции, что и в коннекторах прежнего стандарта, а остальные предназначены для решения следующих задач:

6−7 и 9−10 - соответственно для передачи/приема данных по высокоскоростному протоколу.
8 - земля информационных проводов.

Цоколевка микро-ЮСБ для зарядки

Хотя все мобильные гаджеты заряжаются через разъем USB, единого стандарта нет, и каждый производитель разработал собственную схему. Можно использовать любой адаптер питания для подзарядки аккумулятора. Например, в iPhone для этого необходимо соединить контакты 2, 3 с 4 посредством резистора с номинальным сопротивлением в 50 кОм, а с 5 - 75 кОм. У главного конкурента Samsung Galaxy распиновка микро-USB разъема для зарядки более простая. Потребуется поставить перемычку между контактами 2 и 3, а 4 соединить с 5 резистором в 200 кОм.

Немного истории появления USB

Разработка универсальной последовательной шины или USB началась в 1994 году американским инженером индийского происхождения компании Intel Аджай Бхаттом и руководимым им подразделением из специалистов ведущих компьютерных компаний под названием USB-IF (USB Implementers Forum, Inc). В компанию разработчиков порта вошли представители Intel, Compaq, Microsoft, Apple, LSI и Hewlett-Packard. Перед разработчиками стояла задача изобрести универсальный для большинства устройств порт, работающий по принципу Plug&Play (Соедини и Играй), когда устройство после подключения к компьютеру либо начинало работать сразу, либо запускалось после установки необходимого программного обеспечения (драйверов). Новый принцип должен заменить LPT и COM порт, при этом скорость передачи данных должна быть не ниже 115 кбит/с. Кроме того, порт должен был быть параллельным, для организации подключения к нему нескольких источников, а так же позволять использовать подключение устройств на «горячую» без выключения или перезагрузки ПЭВМ.

Первый непромышленный образец USB порта под кодовым индексом 1.0 с возможностью передачи данных до 12 мбит/с. был представлен в конце 1995 – начале 1996 годов. В середине 1998 года порт был доработан автоматическим поддержанием скорости для стабильного соединения и мог работать на скорости 1,5 мбит/с. Его модификация стала USB 1.1. Начиная с середины 1997 года, были выпущены первые материнские платы и устройства с этим разъемом. В 2000 году появился USB 2.0, поддерживающий скорость 480 мбит/сек. Основной принцип разработки – возможность подключения к порту старых устройств на основе USB 1.1. В это же время появляется первая флешка на 8 мегабайт под этот порт. 2008 год с доработками контроллера USB по скорости и мощности ознаменовался выходом 3-й версии порта, с поддержкой передачи данных на скорости до 4,8 Гбит/сек.

Основные понятия и сокращения, применяемые при распиновке USB разъемов

VCC (Voltage at the Common Collector) или Vbus – контакт положительного потенциала источника питания. Для USB устройств составляет +5 Вольт. В радиоэлектрических схемах данная аббревиатура соответствует напряжению питания биполярных NPN и PNP транзисторов.

GND (Ground) или GND_DRAIN – минусовой контакт питания. В аппаратуре (в том числе и материнских платах) соединен с корпусом для защиты от статического электричества и источника внешних электромагнитных помех.

D- (Data -) - информационный контакт с нулевым потенциалом, относительно которого происходит передача данных.

D+ (Data +) – информационный контакт с логической «1», необходимый для передачи данных от хоста (ПЭВМ) к устройству и наоборот. Физически, процесс представляет собой передачу положительных прямоугольных импульсов разной скважности и амплитудой +5 Вольт.

Male – штекер разъема USB, в народе именуемый, как «папа».

Female – гнездо разъема USB или «мама».

Series A, Series B, mini USB, micro-A, micro-B, USB 3.0 – различные модификации разъемов USB устройств.

RX (receive) – прием данных.

TX (transmit) – передача данных.

-StdA_SSRX – отрицательный контакт для приема данных в USB 3.0 в режиме SuperSpeed.

+StdA_SSRX – положительный контакт для приема данных в USB 3.0 в режиме SuperSpeed.

-StdA_SSTX – отрицательный контакт для передачи данных в USB 3.0 в режиме SuperSpeed.

+StdA_SSTX – положительный контакт для передачи данных в USB 3.0 в режиме SuperSpeed.

DPWR – разъем дополнительного питания для устройств USB 3.0.

Распиновка USB разъема

Для спецификаций 1.x и 2.0 распиновкаUSB разъема идентична.

Как видим из рисунка на 1 и 4 ноге присутствует напряжение питания периферии подключаемого устройства, а по контактам 2 и 3 происходит передача информационных данных. В случае использования пятиконтакного разъема micro-USB, то следует руководствоваться следующим рисунком.

Как видим, использование 4 вывода в стандартной спецификации не предусмотрено. Однако, иногда 4 контакт применяется для подачи положительного питания на устройство. Чаще всего, это энергоемкие потребители с током, стремящимся к предельно допустимому для разъема USB 2.0, о чем будет сказано ниже. Согласно стандарту, каждый провод имеет свой цвет. Так плюсовой контакт питания соединен красным проводом, минусовой – черным, сигнал data- идет по белому, а положительный информационный сигнал data+ по зеленому. Кроме того, для защиты устройств от внешнего влияния качественные кабеля используют экранирование металлических частей разъемов посредством замыкания внешней металлизированной оплетки кабеля на корпус. Другими словами, экран кабеля может соединяться с минусом питания разъема (но это условие не обязательное). Использование экрана позволяет улучшить стабильность передачи данных, увеличить скорость и применить большую длину кабеля к устройству.

В случае применения micro-USB – OTG кабеля к планшету, 4-й неиспользуемый контакт соединяется с минусовым проводом. Схема кабеля наглядно представлена рисунком с 4pda.ru. В данном случае категорически запрещено подавать положительное питание на 4-й контакт разъема, что влечет за собой выход из строя либо контроллера USB порта, либо поломку контроллера OTG!

Что касается спецификации USB 2.0 разъема, то ниже представлена таблица основных характеристик.

Так же спецификация указывает, что для фильтрации полезного сигнала максимальная емкость между информационной шиной Data и отрицательным контактом питания (массой) допускается применение емкости номиналом до 10uF (минимум 1uF). Больше номинал конденсатора использовать не рекомендуется, поскольку на скоростях, близких к максимальным, происходит затягивание фронтов импульсов, что приводит к потере скоростных характеристик USB порта.

При подключении внешних разъемов USB портов к материнской плате стоит особое внимание уделить к правильности соединения проводов, поскольку не так страшно перепутать информационные сигналы Data – и Data+, сколько опасно поменять местами питающие провода. В этом случае из опыта ремонта электронного оборудования чаще приходит в негодность подключаемое устройство! Схему соединений необходимо смотреть в инструкции к материнской плате.

Остается добавить, что для реализации кабелей подключаемых устройств разъема USB 2.0 утвержден стандарт сечений каждого провода в шнуре.

В качестве AWG выступает американская система маркировки сечения провода.

Теперь перейдем к рассмотрению порта USB 3.0

Вторым названием USB 3.0 порта есть USB Super Speed, за счет возросшей скорости передачи данных до 5 Гб/сек. Для увеличения скоростных показателей инженеры применили полнодуплексную (двупроводную) передачу, как отправленных данных, так и принимаемых. За счет этого в разъеме появилось 4 дополнительных контакта -/+ StdA_SSRX и -/+StdA_SSTX. Кроме того, возросшие скорости потребовали применения нового типа контроллера с большим энергопотреблением, что привело к необходимости использования дополнительных контактов питания в USB 3.0 разъеме (DPWR и DGND). Новый тип разъема стал именоваться, как USB Powered B. В отступлении скажем, что первые китайские флешки под этот разъем были выполнены в корпусах без учета тепловых характеристик их контроллеров и, как результат, сильно грелись и выходили из строя.

Практическая реализация USB 3.0 порта позволила достигнуть скорости обмена данными на уровне 380Мбайт/cек. Для сравнения порт SATA II (подключение жестких дисков) способен передавать данные на скорости 250Мбайт/cек. Применение дополнительного питания позволило использовать на гнезде устройства с максимальным потреблением тока до 900mA. Так может подключиться либо одно устройство, либо до 6 гаджетов с потреблением по 150mA. При этом минимальное напряжение работы подключаемого устройства может снижаться до 4V. В следствие увеличения мощности разъема инженерам пришлось ограничить длину USB 3.0 кабеля до 3м., что является несомненным минусом данного порта. Ниже мы приводим стандартную спецификацию порта USB 3.0

Распиновка USB 3.0 разъема выглядит следующим образом:

Полной программной поддержкой спецификации USB 3.0 обладает операционная система начиная с Windows 8, MacBook Air и MacBook Pro последних версий и Linux с версии ядра 2.6.31. За счет применения в разъеме USB 3.0 Powered-B двух дополнительных контактов питания, возможно подключение устройств с нагрузочной способностью до 1А.