1. Еволюція USB: від USB-A до USB-З

Перша згадка інтерфейсу Universal Serial Bus (або USB) датується 1996 роком, тоді це був ще один варіант підключення периферії до комп'ютерів. Перші версії USB дозволяли значно спростити процес підключення та забезпечення сумісності різних пристроїв. Згодом стандарт розвивався, пропонуючи все більше високі швидкості передачі даних і нові можливості, поки в 2014 році не були представлені специфікації USB 3.1 з новим фізичним конектором USB-З, який поступово витіснив всі інші варіанти, ставши універсальним стандартом для всієї індустрії.

Важливо! USB-З, або, як його ще часто називають, Type-З — це не новий стандарт USB, а порт, який може підтримувати різні стандарти. Саме тому зовні ідентичні кабелі можуть мати різні технічні можливості. Наприклад, один кабель може лише передавати дані, а інший лише заряджати.

Крім збільшення пропускної здатності, USB-З переміг головну болячку старого конектора USB-A: на відмінність від попередника, конектор USB-З має симетричну форму, його можна вставляти будь-якою стороною, що спрощує використання і в деяких випадках береже нерви.

Конектор Type-З можна підключати будь-якою стороною.

За рахунок компактного конектора Type-З можна використовувати в різній техніці - від ноутбуків і ігрових консолей до планшетів, звукових карт, моніторів і геймпадів. Ну а використання єдиного стандарту означає, що вам вистачить одного кабелю для заряджання смартфона, підключення монітора до ноутбука або іншого телефону.

Популярні смартфони з USB-З

2. Відмінності між версіями USB-З

З того часу, як у 2008 році був презентований стандарт USB 3.0 з пропускною спроможністю 480 Мбіт/с, протокол USB пережив безліч апгрейдів, а ключовим для нього став 2013-й рік, коли організація USB Promoter Group оголосила про прийняття специфікацій версії USB 3.1. Згодом він був роздроблений на кілька варіантів із заплутаними приставками на кшталт «Gen 1×1» і «Gen 2×1», які говорять про пропускну спроможність стандарту та кількість доступних ліній для передачі даних. А в процесі розвитку протоколу його також навчили передавати енергію для заряджання підключених гаджетів (функція Power Delivery) та транслювати зображення при підключенні до монітора (Alternate DisplayPort Mode).

Еволюція USB інтерфейсу.

Про ці функції поговоримо трохи пізніше, а поки що швидко пройдемося за основними версіями:

  • USB 3.2 Gen 1x1: Ця версія підтримує швидкість передачі даних до 5 Гбіт/с і відповідає попередній версії USB 3.0. Підтримує передачу відеосигналу з роздільною здатністю до 4K при частоті оновлення до 60 Гц.
  • USB 3.2 Gen 1x2: Ця версія також підтримує швидкість до 5 Гбіт/с, але використовує дві смуги передачі даних, що подвоює пропускну здатність. Підтримує передачу відеосигналу з роздільною здатністю до 4K при частоті оновлення до 60 Гц.
  • USB 3.2 Gen 2x1: Ця версія підтримує швидкість до 10 Гбіт/с, пропонуючи більше високу продуктивність передачі даних.
  • USB 3.2 Gen 2x2: Найбільш просунута версія USB 3, що підтримує швидкість до 20 Гбіт/с, завдяки використанню двох смуг передачі даних. Підтримує роздільну здатність 4K та 8K при частотах оновлення 60 Гц і вище.
  • USB4: еволюція стандарту USB 3.2 Gen 2x2, якому вдвічі збільшили пропускну здатність (було 20 Гбіт/с, стало 40), додали зворотну сумісності зі старими версіями та обов'язкову підтримку технологій Power Delivery та Alt Mode. USB4 вміє передавати по одному порту зображення відразу на кілька 4K дисплеїв з HDR і високою частотою оновлення. Або використовувати один 8K-монітор із частотою оновлення 60 Гц та активованим HDR.
Популярні планшети з USB-З

3. Power Delivery та швидка зарядка

Якщо пояснювати простими словами, то Power Delivery (PD) – це універсальний стандарт для швидкої зарядки, який дає змогу передавати енергію USB-З між різними пристроями. Ключова особливість PD полягає у можливості двостороннього обміну енергією: пристрої можуть не лише отримувати заряд, а й передавати його іншим. Наприклад, ваш повністю заряджений ноутбук може підзарядити iPhone, Android планшет або будь-який інший гаджет з USB-З, що підтримує PD.

Підтримка Power Delivery дає змогу обмінюватися енергією пристроїв із USB-З.

Якщо у вас є кілька пристроїв, що підтримують швидку зарядку, найімовірніше, всі або більшість з них будуть сумісні з Power Delivery. Це означає, що ви можете використовувати один зарядний пристрій або повербанк для всіх цих гаджетів, а не шукати окремі аксесуари для кожного. Більш того, PD підтримують численні адаптери живлення та повербанки від різних виробників, що дає змогу використовувати 1-2 кабелі для підключення та зарядки цілого набору пристроїв, чи то смартфони, ноутбуки, монітори, зовнішні накопичувачі чи звукові карти.

Як працює Power Delivery?

Power Delivery (PD) функціонує на основі динамічної передачі енергії через USB-З, автоматично підлаштовуючи напругу та струм під вимоги підключеного пристрою. При підключенні пристрою та джерела живлення відбувається «переговори» про необхідну потужність, а вбудовані механізми захисту регулюють напругу, запобігаючи перевантаженню та перегріву.

PD включається автоматично: як тільки починається заряджання, контролер вибирає максимально можливу потужність. Пристрої з високою потужністю (наприклад, ноутбуки) зазвичай заряджаються від джерел достатньої потужності (наприклад, адаптерів або повербанків). У той часом, як пристрої з низькою потужністю (наприклад, смартфони) не можуть ефективно заряджати пристрої, що потребують великої потужності. Стандарт працює лише за умови, що джерело живлення та підключений пристрій підтримують PD. В іншому випадку використовується стандартний режим заряджання зі зниженою потужністю.

Вимог по потужності для різних типів пристроїв.

Версії Power Delivery

  • USB PD 1.0: Перша версія стандарту, що забезпечує передачу до 10 Вт (5 В при 2 А). Основне призначення - заряджання невеликих пристроїв, таких як смартфони та планшети.
  • USB PD 2.0: Суттєве покращення порівняно з PD 1.0, що підтримує потужність до 100 Вт (20 В при 5 А). Це розширює можливості заряджання на мобільні пристрої, ноутбуки, монітори та інші енергоємні прилади.
  • USB PD 3.0: Включає нові функції для підвищення безпеки та ефективності заряджання, такі як Programmable Power Supply (PPS), що дає змогу точніше регулювати напругу та струм у реальному часі. Максимальна потужність зберігається лише на рівні 100 Вт.
  • USB PD 3.1: остання версія, що розширює можливості до 240 Вт (48 В при 5 А). Підтримка вищої напруги дає змогу заряджати і живити ще потужніші пристрої, такі як ігрові ноутбуки та монітори.

Як дізнатися, яку версію Power Delivery підтримує ваш пристрій?

Ці відомості можна знайти в інструкції з пристрою або на веб-сайті виробника: багато пристроїв з підтримкою PD мають маркування «PD» або «USB-З Power Delivery» на упаковці або в технічних характеристиках. Якщо немає інформації, спробуйте пошукати в Google.

Важливо! Максимальна потужність аксесуара повинна відповідати або перевищувати максимальну вхідну потужність пристрою, що заряджається. Якщо ця умова не виконана, зарядка йтиме повільніше, хоча шкоди не буде. Інформацію про максимальну вихідну та вхідну потужність можна знайти в характеристиках аксесуара та пристрою. Якщо у вас кілька гаджетів, вибирайте аксесуар, що підходить для пристрою з найвищою вхідною потужністю. Наприклад, якщо у вас є смартфон на 30 Вт та ультрабук на 45 Вт, аксесуар повинен забезпечувати вихідну потужність не менше 45 Вт, інакше швидка зарядка не працюватиме як слід.
Популярні Powerbank акумулятори для заряджання ноутбуків через USB-З

4. Підтримка відео та аудіо (Alt Mode)

Крім передачі енергії USB-З може підтримувати унікальну можливість передачі відео та аудіо сигналів через режим Alternate Mode (Alt Mode). Цей режим дає змогу USB-З роз'єм використовувати інші мультимедійні інтерфейси, включаючи DisplayPort, HDMI, MHL і Thunderbolt 3.

USB-З за допомогою Alternate Dsiplay Mode (Alt Mode) можна використовувати для передачі зображення на зовнішні монітори.
  • DisplayPort Alt Mode: Дозволяє передавати відео високої роздільної здатності (до 8K) та аудіо, використовуючи USB-З роз'єм. Підтримується на багатьох сучасних пристроях, включаючи як ноутбуки та смартфони.
  • HDMI Alt Mode: Дозволяє підключати USB-З пристрої до телевізорів та дисплеїв, що підтримують HDMI, без використання перехідників. Підтримує передачу відео в роздільній здатності аж до 4K з багатоканальним аудіо.
  • MHL та Thunderbolt 3: MHL дає змогу передавати відео та аудіо на екрани з високою роздільною здатністю. Thunderbolt 3 об'єднує можливості передачі даних, відео та живлення, підтримуючи швидкість до 40 Гбіт/с та роздільну здатність до 8K.

В цілому Alternate Mode перетворює USB-З на серйозний інструмент для креативників, який дає змогу подружити різні типи гаджетів з моніторами і телевізорами. Найчастіше його використовують для підключення ноутбуків до зовнішніх моніторів, трансляцію контенту зі смартфонів на телевізори або використання док-станції з USB-З в ролі спліттера для одночасної трансляції на кілька моніторів.

Популярні ноутбуки з USB-З (Alt Mode)

5. Розбираємося з особливостями USB-З на прикладі багатофункціонального смарт-монітора

Як ви вже зрозуміли, в техніці різних виробників можливості USB-З можуть відрізнятися і краще їх уточнювати окремо для кожної моделі. Наприклад, смартфон з портом USB-З апріорі підтримує Power Delivery, оскільки це його основний порт. Але як зрозуміти, чи є швидка зарядка USB-З у умовного ноутбука? Чи можна підключити до ПК з інтерфейсом USB 3.2 Gen 1x1 зовнішній монітор із роздільною здатністю 4K? Чи потоваришує сучасна мишка з USB-хабом монітора, щоб не займати порти ноутбука?

Приклад можливостей, які забезпечує конектор Type-З з Thunderbolt інтерфейсом.

Для експерименту ми вибрали сучасний смарт-монітор Samsung M7 з операційною системою Tizen і пачкою різнопланових USB-портів, на прикладі якого ми зможемо розглянути різні сценарії підключення.

Питання перше: Чи можна через USB-З передавати і живлення та картинку при 20V (3.5А)?

Виробник анонсував підтримку Power Delivery з Alternate Mode, а також вказав на потужність порту 65 Вт. Тому до Samsung M7 можна підключити умовний MacBook Pro, одночасно передаючи картинку на монітор і заряджаючи сам ноутбук. Тільки зверніть увагу, що якість з'єднання може вплинути невідповідний або неякісний USB-кабель.

Зображення якої якості можна передавати?

Не всі виробники вказують повну версію порту USB-З, тому часто доведеться звернутися до офіційного сайту. В даному випадку виробник вказав лише версію порту USB-З 3.1 Gen2 з пропускною здатністю 10 Гбіт/с та підтримку зовнішніх моніторів з USB-З, виходячи зі специфікацій стандарту, отримуємо картинку в режимі «4K + 60 Гц».

Чи можна підключити мишу прямо до монітора, якщо він підключений до ПК USB-З?

Так, зазвичай подібні монітори позиціонуються в ролі зручних професійних комбайнів, який з однаковим успіхом може стати в нагоді умовному дизайнеру, кодеру, аналітику або сисадміну. Тому, крім основного USB-З, їх обладнають додатковими USB-портами класу 2.0 і 3.0 саме для підключення периферії. Швидше ця проблема стосується сучасних ультрабуків з парою USB-портів (привіт, Apple), один з яких постійно підключений до монітора, а другий використовується для зарядки.

Чи можна спитати монітор від ноутбука без Power Delivery?

Ні, це фізично неможливе.

Які обмеження існують під часом одночасної передачі даних та заряджання через USB-З?

Одночасна передача даних та заряджання через USB-З можлива, проте вона може уповільнити одну з цих функцій через обмеження смуги пропускання. Для ефективної роботи необхідні якісні кабелі та адаптери, що відповідають стандартам USB-З та Power Delivery.

Популярні монітори з USB-З входом

6. Висновок

Type-З повинен замінити з десяток різнопланових конекторів та привести USB до єдиного стандарту

USB-З став справжньою революцією у світі технологій, надаючи універсальне та зручне рішення для передачі даних, відео, аудіо та живлення. Завдяки таким особливостям, як оборотність роз'єму, висока швидкість передачі даних та підтримка Power Delivery, USB-З замінює безліч традиційних роз'ємів і робить використання пристроїв простіше та зручніше. Стандарт продовжує розвиватися, і його майбутнє обіцяє ще більше можливостей та покращень. Цей стандарт вже змінив наш підхід до підключення та зарядки пристроїв і продовжуватиме відігравати ключову роль у технологічній індустрії. Таким чином, USB-З не тільки полегшує взаємодію з різними пристроями, але й відкриває нові перспективи для їх використання, роблячи наше повсякденне життя комфортнішим.