Adapter USB-C do urządzeń bez prawidłowej sygnalizacji CC

Podstawowe wymagania i założenia projektu

Niektóre urządzenia USB z portem USB-C do ładowania lub zasilania nie działają z ładowarkami USB-C i wymagają kabla USB-A - USB-C.
Przyczyna wiąże się z mechanizmem podłączania USB Type-C: źródło zasilania monitoruje linie CC i podaje zasilanie na VBUS po wykryciu urządzenia odbierającego energię na podstawie rezystora Rd. Przed prawidłowym wykryciem połączenia USB-C źródło nie powinno podawać napięcia na VBUS.
Ładowarki z USB-A nie mają linii CC, a na VBUS zwykle od razu występuje 5V. Dlatego urządzenie, które działa prawidłowo przez kabel USB-A - USB-C, może nie otrzymywać zasilania przez USB-C - USB-C, jeśli w jego gnieździe USB-C brakuje prawidłowych rezystorów pull-down Rd na CC1 i CC2.
W trybie Sink standard USB Type-C wymaga osobnego rezystora Rd na każdym styku CC1 i CC2; typowa wartość Rd to 5.1 kOhm. Obecność Rd pozwala źródłu wykryć podłączenie urządzenia odbierającego energię i podać standardowe 5V na VBUS.
W kablu USB-C - USB-C wykorzystywany jest jeden przelotowy kanał CC; drugi odpowiadający mu styk może służyć do VCONN. W gnieździe USB-C receptacle znajdują się styki CC1 i CC2, a orientacja wtyku określa, który z nich staje się aktywną linią CC.
Adapter symuluje zatem prawidłowe urządzenie USB-C Sink: osobny rezystor Rd 5.1 kOhm jest podłączony między CC1 i GND oraz między CC2 i GND. Źródło będzie mogło wykryć podłączenie odbiornika niezależnie od orientacji kabla i podać 5V na VBUS.
Urządzenia, które mają już prawidłowe rezystory Rd na CC1 i CC2, nie wymagają takiego adaptera.

Wykonanie takiego adaptera jest właśnie celem tego projektu.

Budowa adaptera

Adapter USB-C dla urządzeń bez poprawnej sygnalizacji CC

Photo 1

Photo 2

Photo 3

Sposób działania urządzenia i komponenty użyte w projekcie

Do zbudowania takiego adaptera potrzebne są następujące komponenty (zob. Photo 1):

Płytka breakout USB-C male-female z dostępem do wszystkich styków (Amazon) (AliExpress). W tej konstrukcji styki obu złączy są połączone bezpośrednio. Zgodność z trybami szybkiej transmisji zależy od jakości płytki i prowadzenia ścieżek sygnałowych.
Dwa rezystory 5.1 kOhm 0.25W (Amazon) (AliExpress) - po jednym rezystorze Rd między CC1 i GND oraz między CC2 i GND.
Należy zamontować po jednym osobnym rezystorze na każdym pinie CC. Nie wolno łączyć CC1 i CC2 ze sobą i podłączać ich do GND przez jeden wspólny rezystor. W zależności od orientacji i typu kabla nieaktywny styk może służyć do VCONN, w szczególności do zasilania elektroniki e-marker lub aktywnego kabla.

Na Photo 2 pokazano rezystory przylutowane między B5 i GND oraz między A5 i GND.

Na Photo 3 pokazano tester USB Power-Z KM003C, który nie włącza się bez osobnego zewnętrznego zasilania po podłączeniu kabla USB do jego portu female. Po zamontowaniu adaptera źródło wykrywa Rd na CC, podaje 5V na VBUS i tester się włącza - potwierdza to działanie adaptera.

Podłączaj adapter w następującej kolejności: Ładowarka -> kabel USB-C - USB-C -> adapter -> ładowane urządzenie. Przy takim podłączeniu źródło wykrywa Rd przez jedną aktywną linię CC kabla. Jeśli adapter zostanie podłączony bezpośrednio do źródła przed kablem, źródło może wykryć Rd jednocześnie na obu liniach CC i nie przejść do zwykłego trybu podłączenia Sink.

P.S. Firma Hagibis wypuściła kompaktowy adapter ZJTN05 do tego samego zastosowania, więc zbudowanie własnego adaptera nie jest już konieczne.