USB-C-adapter til enheder uden korrekt CC-signalering

Grundlæggende krav og forudsætninger for projektet

Nogle USB-enheder med en USB-C-port til opladning eller strømforsyning fungerer ikke med USB-C-opladere og kræver et USB-A - USB-C-kabel.
Årsagen ligger i tilslutningsmekanismen i USB Type-C: Strømkilden overvåger CC-linjerne og leverer strøm på VBUS, når den registrerer en strømforbrugende enhed via en Rd-modstand. Før en USB-C-tilslutning er registreret korrekt, må strømkilden ikke levere strøm på VBUS.
Opladere med USB-A har ingen CC-linjer, og der er normalt 5V på VBUS med det samme. Derfor kan en enhed, der fungerer normalt via et USB-A - USB-C-kabel, mangle strøm via USB-C - USB-C, hvis dens USB-C-stik ikke har korrekte Rd-pull-down-modstande på CC1 og CC2.
I Sink-tilstand kræver USB Type-C-standarden en separat Rd-modstand på hver af kontakterne CC1 og CC2; den typiske Rd-værdi er 5.1 kOhm. Rd gør det muligt for strømkilden at registrere tilslutningen af en strømforbrugende enhed og levere de normale 5V på VBUS.
I et kabel af typen USB-C - USB-C bruges én gennemgående CC-kanal; den anden tilsvarende kontakt kan bruges til VCONN. I et stik af typen USB-C receptacle findes kontakterne CC1 og CC2, og stikkets orientering bestemmer, hvilken af dem der bliver den aktive CC-linje.
Adapteren efterligner dermed en korrekt USB-C Sink: En separat Rd på 5.1 kOhm tilsluttes mellem CC1 og GND og mellem CC2 og GND. Strømkilden kan registrere tilslutningen af den strømforbrugende enhed uanset kablets orientering og levere 5V på VBUS.
Enheder, der allerede har korrekte Rd på CC1 og CC2, har ikke brug for en sådan adapter.

Formålet med dette projekt er at bygge en sådan adapter.

Adapterens opbygning

USB-C-adapter til enheder uden korrekt CC-signalering

Photo 1

Photo 2

Photo 3

Enhedens funktion og de komponenter, der bruges i projektet

For at bygge en sådan adapter skal der bruges følgende komponenter (se Photo 1):

Et USB-C male-female-breakout board med adgang til alle kontakter (Amazon) (AliExpress). I denne konstruktion er kontakterne i de to stik forbundet direkte. Kompatibiliteten med højhastighedstilstande afhænger af printkortets kvalitet og signalbanernes layout.
To modstande på 5.1 kOhm 0.25W (Amazon) (AliExpress) - én Rd mellem CC1 og GND og én mellem CC2 og GND.
Det er vigtigt at montere en separat modstand på hver CC-kontakt. CC1 og CC2 må ikke forbindes med hinanden og tilsluttes GND via én fælles modstand. Afhængigt af kablets orientering og type kan den inaktive kontakt bruges til VCONN, blandt andet til at forsyne elektronikken i en e-marker eller et aktivt kabel med strøm.

På Photo 2 ses modstandene, der er loddet mellem B5 og GND og mellem A5 og GND.

På Photo 3 viser USB-testeren Power-Z KM003C, som ikke tænder uden separat ekstern strømforsyning, når et USB-kabel tilsluttes dens female-port. Når adapteren er monteret, registrerer strømkilden Rd på CC, leverer 5V på VBUS, og testeren tænder - det bekræfter, at adapteren fungerer.

Tilslut adapteren i følgende rækkefølge: Oplader -> USB-C - USB-C-kabel -> adapter -> enheden, der skal oplades. Ved denne tilslutning registrerer strømkilden Rd via én aktiv CC-linje i kablet. Hvis adapteren sættes direkte i strømkilden før kablet, kan strømkilden registrere Rd på begge CC-linjer samtidig og undlade at gå over i den normale tilslutningstilstand for Sink.

P.S. Firmaet Hagibis har lanceret den kompakte adapter ZJTN05 til samme formål, så det er nu valgfrit at bygge sin egen adapter.