Распиновка USB кабеля: распайка и схема по цветам для 2

Функции «ножек» разъема micro-USB

Разъем micro-USB применяют для зарядки небольших и портативных энергозависимых устройств и синхронизации данных между ПК и гаджетами. Он состоит из пяти «ножек». Две «ноги» разведены по разные стороны корпуса: одна является плюсовой номиналом 5V, вторая — минусовой. Такое расположение снижает вероятность поломки.

Близко к минусовой «ножке» размещен еще один контакт, который при неосторожном подключении к порту легко ломается. При повреждении этой «ноги» кабель выходит из строя. На значке батареи может отображаться процесс подключения, но фактическая зарядка невозможна. Чаще всего данное повреждение приводит к тому, что гаджет не реагирует на подсоединение штекера.

Две оставшихся «ножки» применяются для обмена данными и синхронизации между устройствами. С помощью них возможна выгрузка и загрузка файлов с гаджета на ПК и назад, перенос видео и фото, аудио. Работа осуществляется синхронно. При повреждении только одного контакта прекращается работа второго. Знание распиновки по цвету позволяет припаять правильно провода и возобновить работу штекера.

Виды разъемов USB

Шина с универсальным последовательным интерфейсом представлена тремя видами usb разъемов:

1. USB 1.0 – устаревшая шина, используемая сейчас только для передачи данных в мышах и джойстиках предыдущих версий. Низкая скорость связана с особенностями режима работы. Здесь используются Low-speed и Full-speed. Режим Low-speed обеспечивает обмен данными на скорости не более 10-1500 Кбит/с. Режим Full-speed применяется для подсоединения аудио оборудования и видео устройств.
2. USB 2.0 – широко распространен в устройствах, применяемых для хранения данных, а также подключения оборудования, воспроизводящего видео. В них задействуется еще один режим High-speed, позволивший увеличить скорость работы до 480 Мбит/с. На практике из-за конструктивных особенностей разъема этот параметр не превышает 30-35 Мбайт/с. Структура гнезда идентична штекеру предыдущей версии.
3. USB 3.0 – отличается от предыдущих версий скоростной передачей информации. Он промаркирован синим цветом на контактах штекера. Максимальная скорость обмена данными составляет 5 Гбит/с. Для питания используется повышенное количество тока до 900 мА.

Все три типа разъемов частично совмещаются между собой. При использовании шины последней версии с предыдущими аналогами снижается скорость передачи данных. USB 3.0 пригоден для зарядки большинства периферийных устройств без задействования специальных блоков.

Подключение скоростного разъема 3.0 типа В к младшему аналогу невозможно. Такие штекеры отличаются расположением контактов. Подсоединение USB 3.0 к порту версии 2.0 допускается только по типу А.

USB 1.1

USB1.1 массово использовался для оснащения компьютерных устройств до апреля 2000 г. Его базовые свойства приводили в восторг многих пользователей. Рассмотрим их поподробнее, для одного подключаемого устройства (если не указано иного):

• поддержка двух скоростей обмена информацией: высокая (до 12 Мбит/с) и низкая (до 1,5 Мбит/с);
• длинна кабеля: 3 м (неэкранированный), 5 м (экранированный);
• число периферийных устройств на одно подключение — до 127;
• напряжение питания – до +5 В;
• максимальный потребляемый ток  – до 500 мА;
• одновременное использование двух скоростей передачи данных на одной шине – возможно.

В режиме низкой скорости обычно подключали: компьютерные мышки, клавиатуры, модемы, джойстики, в высокоскоростном: автоматические телефонные станции, лазерные и струйные принтеры, внешние жесткие диски, видеокамеры.

USB 2.0

Наиболее распространенным, в настоящее время, из-за своей простоты и дешевизны является высокоскоростной 2.0. В этот стандарт, по сравнению с предшественником, был добавлен новый параметр «High-Speed». С ним скорость обмена данными увеличивалась до 480 Мбит/с, при этом другие характеристики не изменились. Для выделения этой особенности был придуман специальный логотип «Hi-Speed».

USB 3.0

В 2008 году разработчики представили миру новую спецификацию — USB3.0. Скоростной режим у неё значительно вырос и составил 5 Гбит/с (SuperSpeed). Максимальный потребляемый ток для устройств повысился до 900 мА. Для повышения производительности в этот стандарт добавлено еще 5 контактов, которые размещены в разъеме отдельно. В последующем (с 31 июля 2013 г.) создали новые USB3.1: до 5 Гбит/с (SuperSpeed); 3.2 до 10 Гбит/с (SuperSpeed+).

На базе архитектуры USB3.0 в 2013 г. появились в продаже оптические кабели, способные передавать данные на скорости до 1 ГБ/с и расстоянии до 100 м. Однако подача питания до оконечных устройств по ним невозможна.

22 сентября 2017 г. на рынок выведена USB3.2 с заявленной пропускной способностью (с использованием двухполосной передачи через разъем Type-C) до 10 Гбит/с (SuperSpeed) и 20 Гбит/с (SuperSpeed+). Она стала последней версией в спецификации 3.x. Первые коммерческие продукты, с её применением, появись в России уже в начале 2020 г.

USB 4

USB3.2 только начинают встречаться в продаже. Несмотря на это, уже с 2019 года в сети можно найти данные о спецификации нового интерфейса USB4. Для него заявленный предельный скоростным режимом составляет 40 Гбит/с.

Назначение контактов USB 2.0

1. Красный VBUS (+5V, Vcc — Voltage Collector Collector) +5 Вольт постоянного напряжения относительно GND. Для USB 2.0 максимальный ток — 500 mA.
2. Белый D- (-Data)
3. Зелёный D+ (+Data)
4. Чёрный GND — общий провод, «земля», «минус», 0 Вольт

Разъёмы mini и micro содержат 5 контактов:

1. Красный VBUS
2. Белый D-
3. Зелёный D+
4. ID — в разъёмах «B» не задействован; в разъёмах «A» замкнут с GND для поддержки функции «OTG»
5. Чёрный GND

Кроме прочего, в кабеле содержится (правда, не всегда) оголённый провод Shield — корпус, экран, оплётка. Этому проводу номер не присваивается.

Распиновка micro USB

Часто в схемах распайки указываются цвета проводов вместо назначения контактов. Красный – 1, малиновый – 2 и т. д. Ориентироваться на такую информацию было бы ошибкой прежде всего потому, что привязка цвета к конкретному выводу вилки – понятие относительное. У одного производителя расцветка такая, у другого – сякая, у третьего вообще не оказалось синего, и он поставил оранжевый в крапинку. Тут можно так напаять, что из смартфона или плеера дым пойдет.

Справедливости ради заметим, что большинство производителей все же придерживаются одинаковой, стандартной расцветки проводов вилок и гнезд microUSB. Красный — контакт 1; белый — контакт 2; зеленый — контакт 3; черный — контакт 5; 4 контакт – желтый в OTG, в обычном Data не используется (об этом позже).

Поэтому лучше ориентироваться не на цвет проводков, а на назначение контактов, тем более что с розетками номер с цветными проводками проходит не всегда – их может не быть. И неплохо бы узнать нумерацию выводов вилки и розетки. Она у вилок и розеток зеркальная.

Приведем информацию о разъеме mini USB. Она отличается – нумерация получается «перевернутой».

Мнение эксперта Алексей Бартош Специалист по ремонту, обслуживанию электрооборудования и промышленной электроники. Задать вопрос Единственный случай, когда цвету проводов можно однозначно доверять, — перекушенный котом/собакой или переломленный провод. Просто зачищаем и спаиваем по цветам, вырезав поврежденный кусок.

Теперь о распиновке micro USB “шнурка”. Точнее, о назначении выводов вилок. Она следующая:

• 1 — + Vcc (+5 В);
• 2 — D- (передача данных);
• 3 — D+ (передача данных);
• 4 — ID (назначение устройства ведущим в режиме OTG);
• 5 — GND (общий, -5 В).

Распиновка USB 2.0

«Классика» разъёмов USB 2.0 предусматривает 4 контакта, а мини и микроверсии — 5. В любом случае, данные передаются по двум из них. Обычно их отмечают на схемах как D- и D+. Им соответствуют зелёный и белый цвета кабелей. В стандартных A и B может быть золотой, который на деле выглядит просто жёлтым. Два контакта отвечают за питание. По одному проводится напряжение в 5 В. Цвета кабелей — красный и оранжевый.

Так распиновка классических А и В выглядит схематически

Второй может называться «минус» или просто «земля». Он имеет традиционный цвет — чёрный или синий. На схемах отмечается как GND. Для микро и мини версий USB пятый контакт нужен для поддержки стандарта OTG – подключения к мобильным устройствам периферии. Он не используется в типе B и замыкается на землю в типе А именно для поддержки OTG.

Расположение контактов на всех видах USB 2.0

Распиновка USB 3.0

Спецификация 3.0 была полностью сформирована в 2008 году. При изготовлении устройств и кабелей принято использовать синий пластик для цветового оформления штекеров и разъёмов. Реже — красный. С помощью новых алгоритмов передачи данных была увеличена скорость передачи информации, сила тока и добавлено 5 контактов. Таким образом, всего контактов на USB 3.0 – 9, в отличие от  USB 2.0, где их 4. При этом, оба стандарта полностью совместимы — просто лишние контакты становятся неактивными. Также для USB были частично переработаны формы разъёмов. Внешне тип А остался таким же, но добавились контакты. Тип B, а также версии mini и micro конструктивно изменились. Новый симметричный разъём типа C поддерживает USB 3.0 полностью.

4 контакта в типах A и B перешли от версии 2.0. Это «земля», +5 В и два для передачи данных. Они и определяют обратную совместимость. Новые 5 включают в себя два для приёма данных по SuperSpeed, два для передачи по SuperSpeed и ещё один — «земля».

Размещение контактов в стандарте USB 3.0 в типах A и B

Коренным образом поменялось расположение контактов на разъёме типа C. Всего в нём 24 контакта. Для симметричности, 12 дублируют другие 12. То есть, как ни воткни, работать устройство всё равно будет. Два центральных контакта из 12 повторяют контакты USB 2.0 для передачи данных. Собственно, USB 2.0 также может быть реализован в типе C. Однако, это редкость. Два крайних контакта проводят «землю». 4 отведено для высокоскоростной передачи и приёма данных. Ещё два нужны для питания. Оставшиеся два контакта являются конфигурационным и дополнительным каналом.

Размещение контактов USB 3.0 в типах C

Распиновка USB на материнской плате

По умолчанию, на материнских платах уже есть выведенные порты USB на задней панели. Но дополнительно практически всегда присутствуют штыревые выходы, например, для передней панели системного блока. В подключении нет ничего сложного. Встречаются два варианта коммутации. Это может быть набор фишек для вставки в штырьки, либо используется целый блок. Один набор штырей на плате рассчитан на два USB-разъёма. Для версии 2.0 используется 9 контактов, для 3.0 — 19. Если подключение происходит с помощью набора фишек, то можно использовать всего четыре контакта для одного разъёма, а в случае с 3.0 — 9.

Разъёмы USB на плате подписаны. USB 3.0 заметно отличается от 2.0 размером

Назначение контактов на материнской плате строго регламентировано. Обе линии имеют один и тот же набор, исключение составляет пятый контакт, который служит своеобразным маяком, чтобы не подключить блок неправильно. Если он находится справа, то самая крайняя левая пара контактов отвечает за передачу питания, затем две пары для данных и правая — земля. Можно ориентироваться и по надписям на фишках, и по цветам. Хотя последний способ не так надёжен.

Схема контактов USB 2.0 на материнской плате

Изучать назначение контактов для USB 3.0 на плате не имеет смысла, так как разработчики максимально упростили подключение. Для этого используется фишка со всем необходимым комплектом контактов, воткнуть который неправильно практически невозможно.

Вообще, распиновка USB постепенно уходит в прошлое. Актуальным было знать размещение контактов для версий 1.0 и 2.0. Затем же кабели и разъёмы стали всё больше унифицироваться и проектироваться с наименьшими для пользователей проблемами при подключении. Большинству из них вообще никогда не придётся сталкиваться с ручной установкой или пайкой контактов. Это, скорее, удел радиолюбителей и «гиков».

Если вы владеете знаниями или собственным опытом по подключению USB разных версий, то можете поделиться им в комментариях.

Особенности распайки кабеля на контактах разъемов

Какими-то особыми технологическими нюансами пайка проводников кабеля на контактных площадках соединителей не отмечается. Главное в таком процессе – обеспечение соответствия цвета предварительно защищенных от изоляции проводников кабеля конкретному контакту (пину).

Цветовая маркировка проводников внутри кабельной сборки, используемой для USB интерфейсов. Сверху вниз показана, соответственно, цветовая раскраска проводников кабелей под спецификации 2.0, 3.0 и 3.1

Также, если осуществляется распайка модификаций устаревших версий, следует учитывать конфигурацию соединителей, так называемых – «папа» и «мама».

Проводник, запаянный на контакте «папы» должен соответствовать пайке на контакте «мамы». Взять, к примеру, вариант распайки кабеля по контактам USB 2.0.

Используемые в этом варианте четыре рабочих проводника, как правило, обозначены четырьмя разными цветами:

• красным;
• белым;
• зеленым;
• черным.

Соответственно, каждый проводник подпаивается на контактную площадку, отмеченную спецификацией разъема аналогичной расцветки. Такой подход существенно облегчает работу электронщика, исключает возможные ошибки в процессе распайки.

Аналогичная технология пайки применяется и к разъемам других серий. Единственное отличие в таких случаях – большее число проводников, которые приходится паять. Чтобы упростить себе работу, удобно использовать специнструмент — надежный паяльник для пайки проводов в домашних условиях и стриппер для снятия изоляции с концов жил.

Независимо от конфигурации соединителей, всегда используется пайка проводника экрана. Этот проводник запаивается к соответствующему контакту на разъеме, Shield – защитный экран.

Нередки случаи игнорирования защитного экрана, когда «специалисты» не видят смысла в этом проводнике. Однако отсутствие экрана резко снижает характеристики кабеля USB.

Поэтому неудивительно, когда при значительной длине кабеля без экрана пользователь получает проблемы в виде помех.

Распайка соединителя двумя проводниками под организацию линии питания для устройства донора. На практике используются разные варианты распаек, основываясь на технических потребностях

Распаивать кабель USB допускается разными вариантами, в зависимости от конфигурации линий порта на конкретном устройстве.

К примеру, чтобы соединить одно устройство с другим с целью получения только напряжения питания (5В), достаточно спаять на соответствующих пинах (контактах) всего две линии.

Распайка USB кабеля по цветам

Так как спецификаций имеется много, а тип разъёма накладывает свои ограничения на размещение контактов, то и распиновка отличается от версии к версии. Стало быть, и разбирать их надо по отдельности.

Схема кабеля для зарядки

Основываясь на вышеприведенной информации, несложно нарисовать схему для зарядки телефона. Нам нужны только пин 1 и пин 5. За что они отвечают, понятно – за питание и зарядку. Полярность:

• +5 В — пин 1;
• -5 В (общий) — пин 5.

Остальные можно не использовать, если передача данных не требуется. И не забываем, что на другой конец кабеля нужно подпаять вилку USB-A. Распиновка ее приведена ниже:

• 1 — + Vcc (+5 В);
• 2 — D- (передача данных);
• 3 — D+ (передача данных);
• 4 — GND (общий).

Здесь для зарядки и питания тоже используются только контакты 1 (+5В) и 4 (общий).

Схема кабеля для зарядки телефона в ОС Андроид, колонки, плеера, планшета и всего того, что имеет интерфейс microUSB, выглядит так:

Если вы собираетесь использовать кабель и для зарядки/питания гаджета, и для передачи данных, то проводов будет вдвое больше. Распиновка такого USB-кабеля выглядит следующим образом:

Многие бренды используют свои оригинальные кабели. Из-за некоторых хитростей такие телефоны не хотят заряжаться «чужими» шнурами. Если это ваша проблема, то попробуйте воспользоваться одной из приведенных ниже схем.