Проблемы зарядки ноутбука USB Type-C

Сейчас в современных ноутбуках стало очень модно делать разъем питания USB Type-C, т.н. стандарт быстрой зарядки USB Power Delivery. Это очень удобно, потому что этот же разъем можно использовать как дополнительный порт USB. Но не все знают проблемы зарядки ноутбука USB Type-C, что этот разъем так же опасен для ноутбука. Через этот разъем может сгореть процессор ноутбука. Почему так, чем опасны такие разъемы, почему ими нужно пользоваться очень осторожно? Давайте разберемся.

Разъем питания для ноутбука USB Type-C выглядит так.

Распиновка USB Type-C

В разъеме должны быть 24 контакта. Распиновка контактов в  разъеме USB Type-C следующая.

По краям земля — A1, A12 и B1, B12
Рядом с ней каналы высокоскоростной передачи данных (TX1+, TX1-) A2, A3 и приема данных (RX2-, RX2+), а с другой стороны B11, B10 (RX1+, RX1-) и B3, B2(TX2-, TX2+). По этим контактам передают данные по протоколам USB 3.1 gen 1 (3.0, SuperSpeed USB) со скоростью 5 Гбит/с и  USB 3.1 gen 2 сос скоростью до 10 Гбит/с.

Сразу за сигналами данных находится питание Vbus A4, A9 и B9, B4. Может принимать значение от 3 до 20 Вольт.
В середине шина данных для USB 2.0 (D+ и D-) A6, A7 и B6, B7 для передачи сигналов USB 2.0 со скоростью 480 Мбит/с.
За ними к краю расположены управляющие сигналы A5 и B5. По ним устройства определяют подключение кабеля и его ориентацию.
Под и над ними вспомогательные сигналы или нестандартные B8 и A8 (SBU2 и SBU1)

Как видим, контакты абсолютно симметричны. Поэтому разъем можно вставлять как угодно и он все равно будет работать.

Но что мы видим? Земля, высокоскоростные данные и питание расположены рядом в этом малюсеньком разъеме. Даже при небольшом перекосе между ними может произойти замыкание. Но мы-то знаем, что шины данных напрямую идут в процессор, потому что в нем располагается контроллер USB.

Особенности питания Power Delivery

Power Delivery (PD) использует 5 стандартных профилей по электропитанию:

  1. до 5V-2А
  2. до 12V-1.5А
  3. до 12V-3А
  4. до 12-20V-3А
  5. до 12-20V-5А

Кабели и порты для PD должны быть сертифицированы,  они имеют дополнительные пины в своем разьеме.

Тип кабеля и его соответствие профилю определяются автоматически по дополнительным контактам, по типу USB коннектора (микро, стандарт, A, B…)

При подключении устройства общаются по шине Vbus, определяют, кто источник (Source), а кто приемник (Sink), потребитель. Приемник сообщает источнику, какое нужно напряжение. Уменьшить его или увеличить.

По сопротивлению между СС1 и Vbus выставляется требуемое напряжение. Ток регулируется приемником до 5А. Итого, максимальная мощность составит 100Вт, 5A*20V=100W. Величина резистора сообщает приемнику ток он может обеспечить: 56кОм — 500 или 900 мА;  22кОм — 1,5 А; 10кОм — 3 А.

Кабель выбираем по току. Существуют кабели USB PD на 1.5A, 3A и 5A. Маркировку кабеля для PD могут производить либо электронно, впаивая в него специальную микросхему eMarker, либо пассивно сопротивлениями. Однако эта микросхема рассчитана на 5 В и ее можно сжечь, в устройствt, в котором используется стандарт , отличный от PD.

Но китайские производители кабелей стали впаивать сопротивления 10 кОм во многие свои шнуры. Даже в те, которые на такой ток не рассчитаны. Покупайте только фирменные кабели. Иначе можете сжечь зарядку или даже приемник.

Длина кабеля тоже ограничена. Для USB 2.0 < 4м. Для 3.0, 3.1 и 3.2 Gen1 до 2 м. Для Gen2 до 1 м.

Чем опасны USB Type-C для питания ноутбука

питание ноутбука Google Pixelbook через USB Type-C Power Delivery

В наш сервисный центр принесли 2 ноутбука Google с такими разъемами питания и стандартом Power Delivery. Блок питания родной, а кабель USB Type-C клиент купил отдельно. После подсоединения ноутбук перестал включаться.

Он взял второй ноутбук Google  и тоже подсоединил его к этой зарядке. Второй тут же сгорел.  Диагностика показала, что в обоих ноутбуках сгорели дорогие процессоры. У обоих ноутбуков короткое замыкание в процессоре. А процессоры сейчас практически во всех ноутбуках впаянные в плату.

Есть несколько предположений.

  1. В разъеме контакт питания и данных замкнулись. Сопротивление по переменному току на питании и земли почти нулевое. Контроллер USB в процессоре начал передавать данные на приемник со слишком малым сопротивлением и сгорел.
  2. В кабеле китайский производитель распаял сопротивление 10 кОм между контактами СС1 и Vbus. Приемная часть не рассчитана на подобную мощность. Но эта версия маловероятна. Потому что не объясняет, почему сгорел процессор.

Скорее всего виноват кабель. Но мы уже ждем целую волну подобных проблем, если не придумают схему защиты.

На сайте  Amazon есть отзывы покупателей, которые купили не сертифицированный кабель USB-C повредили  ноутбук Chromebook Pixel 2015, а также адаптеры USB PD Sniffer  при его зарядке. Кстати, в этих кабелях запросто путают контакты, просто неправильно распаивают.

Пока же руководствуйтесь правилом покупать фирменные провода с поддержкой Power Delivery. Ни в коем случае не берите не сертифицированные китайские аналоги.

Еще читаем: