Адаптер USB-C для несовместимых с PD (power delivery) устройств

Основные требования и предпосылки проекта

Некоторые USB устройства, оснащенные Usb-C портом для заряда/питания, несовместимы с UsbC зарядками и требуют для своей работы кабель UsbA-UsbC.
Вышеописанная ситуация возникает в результате того, что согласно USB стандарта, зарядки которые передают энергию через UsbC порт, должны сначала получить сигнал по CC линии (увидеть необходимое значение напряжения), которое будет определять какое напряжение надо установить на линии VCC. Такое требование появилось для целей защиты зарядного устройства от короткого замыкания между VCC и GND которые в более ранних стандартах USB были всегда включены.
Зарядки с портом UsbA не имеют CC линии и передают сразу по умолчанию 5V в отличии от UsbC зарядок. Таким образом заряжаемое устройство может не быть рассчитанным на питание от UsbC зарядок, не знать о таком переговорном процессе на запрос питания и не иметь CC линии необходимой для активации базового режима заряда напряжением 5V.
Сигнал, который UsbC зарядка ожидает получить для активации 5V, это присутствие на стороне заряжаемого устройства стягивающего (pull-down) резистора 5.1кОм, т.е. резистора (также известного как "Rd" резистор) установленного между СС линией и GND сигнализирующего, что к зарядному адаптеру подключен sub-device и он готов принимать энергию.
UsbC кабель (разъем типа папа-папа(male-male)) имеет только одну линию CC, а UsbC разъем типа мама (female), расположенный на зарядке и заряжаемом устройствах, должны иметь два контакта CC1 и CC2. CC линия в кабеле соединяется с одним из двух контактов CC1/СС2.
Таким образом, мы можем установить "посредника" между зарядным и заряжаемым устройством который будет имитировать отсутствующие стягивающие (pull-down) резисторы для того, чтобы любая из линий CC1/CC2 получила нужный нам сигнал активации зарядки 5V.
Использование такого адаптера возможно и с устройствами, которые имеют реализованную схему с резисторами на своей стороне.

Создание такого адаптера и есть цель этого проекта.

Устройство адаптера

Photo 1

Photo 2

Photo 3

Порядок работы устройства и компоненты используемые в проекте

Чтобы собрать такой адаптер необходимы следующие компоненты (см. Photo1):

Плата с контактами(Amazon)(AliExpress) для каждого пина, предусмотренного разъемом UsbC формата папа-мама (male-female). Все контакты обоих разъемов соединены между собой т.е. обеспечивается полная электрическая совместимость и использование такого адаптера обеспечивает работу любого UsbC кабеля без каких либо ограничений включая USB4/Thunderbolt5.
Два резистора сопротивлением 5.1кОм 0.25W (Amazon)(AliExpress) - эти резисторы будут использоваться как стягивающие между пинами СС и GND.
Важно установить два резистора на каждый CC пин по отдельности. Соединение обоих пинов и заземление через один резистор на пин GND, может работать для кабелей без e-maker чипа (до 60W), но создаст проблемы для более современных кабелей с e-maker чипом рейтингом 100/240W.

На Photo2 вы можете увидеть припаянные резисторы к контактам, которые обозначены B5-GND и A5-GND

На Photo3 вы можете увидеть USB-тестер Power-Z KM003C(Amazon)(AliExpress) который не включается без отдельного внешнего питания, если подключить USB кабель к его female-порту. Но благодаря этому адаптеру, который сообщает зарядному устройству о необходимости подачи питания и что перед зарядным устройством девайс, который запрашивает энергию, мы наблюдаем, что USB-тестер включается, что говорит о корректной работе данного адаптера.

Обратите внимание, что подключать адаптер необходимо в указанном порядке Зарядное устройство->Кабель(UsbC-UsbC)->Адаптер->Заряжаемое устройство. Такое подключение обеспечит видимость только одного стягивающего резистора для зарядного устройства т.к. UsbC кабель использует только одну CC линию. Если поменять местами в этой цепочке адаптер и кабель (что потребует перевернуть адаптер на 180 градусов и соединить его напрямую с источником питания), то зарядка может не происходить т.к. зарядное устройство увидит сразу два стягивающих резистора и некоторые источники питания в такой конфигурации отказываются инициировать зарядку.