Adaptador USB-C para dispositivos sem sinalização CC correta

Requisitos principais e enquadramento do projeto

Alguns dispositivos USB com uma porta USB-C para carregamento ou alimentação não funcionam com carregadores USB-C e exigem um cabo USB-A - USB-C.
A causa está relacionada com o mecanismo de ligação USB Type-C: a fonte de alimentação monitoriza as linhas CC e fornece alimentação a VBUS após detetar o dispositivo consumidor através da resistência Rd. Antes de detetar corretamente a ligação USB-C, a fonte não deve alimentar VBUS.
Os carregadores com USB-A não têm linhas CC e, normalmente, VBUS tem logo 5V. Por isso, um dispositivo que funciona normalmente através de um cabo USB-A - USB-C pode não receber alimentação através de USB-C - USB-C se a sua porta USB-C não tiver resistências de pull-down Rd corretas em CC1 e CC2.
Para o modo Sink, a norma USB Type-C exige uma resistência Rd separada em cada um dos contactos CC1 e CC2; o valor típico de Rd é 5.1 kOhm. A presença de Rd permite à fonte detetar a ligação do dispositivo consumidor e fornecer os 5V padrão a VBUS.
Num cabo USB-C - USB-C, é utilizado um único canal CC de passagem; o segundo contacto correspondente pode ser utilizado para VCONN. Num conector USB-C receptacle, existem contactos CC1 e CC2, e a orientação da ficha determina qual deles passa a ser a linha CC ativa.
Assim, o adaptador simula um USB-C Sink correto: liga-se uma resistência Rd de 5.1 kOhm separada entre CC1 e GND e outra entre CC2 e GND. A fonte poderá detetar a ligação do dispositivo consumidor independentemente da orientação do cabo e fornecer 5V a VBUS.
Este adaptador não é necessário para dispositivos que já tenham resistências Rd corretas em CC1 e CC2.

O objetivo deste projeto é precisamente construir um adaptador deste tipo.

Construção do adaptador

Adaptador USB-C para dispositivos sem sinalização CC correta

Photo 1

Photo 2

Photo 3

Funcionamento do dispositivo e componentes utilizados no projeto

Para montar este adaptador, são necessários os seguintes componentes (ver. Photo 1):

Uma placa de breakout USB-C male-female com acesso a todos os contactos (Amazon) (AliExpress). Nesta construção, os contactos dos dois conectores estão ligados diretamente. A compatibilidade com os modos de alta velocidade depende da qualidade da placa e do traçado das linhas de sinal.
Duas resistências de 5.1 kOhm 0.25W (Amazon) (AliExpress) - uma resistência Rd entre CC1 e GND e outra entre CC2 e GND.
É importante instalar uma resistência separada em cada pino CC. Não se podem unir CC1 e CC2 e ligá-los a GND através de uma única resistência comum. Dependendo da orientação e do tipo de cabo, o contacto inativo pode ser utilizado para VCONN, nomeadamente para alimentar a eletrónica do e-marker ou de um cabo ativo.

Na Photo 2 podem ver-se as resistências soldadas entre B5 e GND e entre A5 e GND.

Na Photo 3 mostra o testador USB Power-Z KM003C, que não liga sem uma alimentação externa separada quando se liga um cabo USB à sua porta female. Após a instalação do adaptador, a fonte deteta Rd em CC, fornece 5V a VBUS e o testador liga - isto confirma o funcionamento do adaptador.

Ligue o adaptador pela seguinte ordem: Carregador -> cabo USB-C - USB-C -> adaptador -> dispositivo a carregar. Com esta ligação, a fonte deteta Rd através de uma única linha CC ativa do cabo. Se instalar o adaptador diretamente na fonte antes do cabo, a fonte pode detetar Rd nas duas linhas CC em simultâneo e não entrar no modo normal de ligação Sink.

P.S. A empresa Hagibis lançou o adaptador compacto ZJTN05 para a mesma finalidade, pelo que já não é necessário montar um adaptador próprio.