Flashback: USB-C, o único cabo para governar a todos

A batalha pelo conector com fio para smartphones acabou e o USB-C é o caminho a seguir. Esta porta multifuncional pode fazer praticamente tudo: pode carregar dispositivos, transferir dados, gerenciar a saída de áudio e vídeo e até mesmo conectar acessórios.

Como chegamos aqui? Bem, há anos a União Européia vem tentando convencer os fabricantes de eletrônicos a estabelecer um padrão comum para evitar a bagunça (e o desperdício) que os conectores proprietários criam. A princípio, o microUSB era o conector de escolha, mas com a chegada do USB Tipo C, ou simplesmente USB-C, a indústria mudou para o novo padrão.

E, graças a alguns regulamentos da UE que entrarão em vigor no final de 2024, o USB-C é obrigatório para praticamente todos os dispositivos eletrônicos portáteis (com algumas exceções para dispositivos menores, como smartwatches).

A maioria dos fabricantes de smartphones prontamente adotou o USB-C, assim como havia feito com o microUSB antes. O único grande obstáculo é a Apple, que ainda usa Lightning em seus iPhones, AirPods e EarPods - todo o resto mudou para USB-C, incluindo o controle remoto da nova Apple TV.

Achamos que o alcance da Apple é um bom exemplo de por que o USB-C é tão bom. A iluminação é essencialmente uma porta USB 2.0. Isso significa transferências de dados lentas ao sincronizar arquivos entre um iPhone e um computador ou ao mover fotos RAW de um cartão de memória para um iPad.

Você sabia que na verdade existe um leitor de cartão baseado em Lightning que roda em velocidades USB 3.0? Portanto, transferências mais rápidas são possíveis, mas aparentemente isso é um feito difícil de alcançar, e apenas os iPad Pros o suportam. E mesmo assim a Apple nunca lançou uma placa de vídeo que pudesse ultrapassar 1080p.

O raio também é limitado na quantidade de energia que pode transportar. O carregador do iPhone chega a 30W, enquanto o carregador USB-C da Apple para os novos MacBooks pode fornecer 140W. Ok, isso não é exatamente o padrão, mas também não é o máximo que o USB-C pode oferecer.

Vamos tentar manter as coisas organizadas e analisar as principais funções do USB-C uma a uma.

Data

O USB nasceu como uma porta de dados. USB 1.0 e 1.1 são lentos e pouco lembrados agora, o USB 2.0 ainda está muito vivo. O USB-C tem um total de 24 pinos, 12 de cada lado (bem, 22 pinos, mas não vamos nos prender aos detalhes). Bem no meio está um único par D+/D-, que é a conexão de dados do típico cabo USB 2.0 e é obrigatório para USB-C. Isso garante que todos os cabos tenham pelo menos alguma conectividade.

A pinagem de um cabo USB tipo C

O USB 3 adicionou pares extras de cabos para transferência de dados: há quatro pares extras em um plugue USB-C. Embora o USB 2 seja limitado a 480 Mbps, o cabeamento adicional de um cabo USB-C permite velocidades de transferência de 10, 20, 40 e até 80 GBps.

Uma observação rápida: o conector USB-C é usado pelo USB, é claro, mas também pelo Thunderbolt. Essa distinção deve desaparecer, pois o USB 4 é baseado no Thunderbolt 3 e a nova versão 2 do USB 4 é baseada no Thunderbolt 4.

Outra aplicação interessante é transportar sinais PCI-Express – esta é basicamente uma versão com fio dos slots PCIe na placa-mãe do computador. Isso permitiu que GPUs externas fossem conectadas a laptops usando um único cabo.

vídeo

Outro uso popular do USB-C é a saída de vídeo. DisplayPort é provavelmente o uso mais comum, e o USB-C substituiu amplamente a grande e antiga porta DP. Mais importante, não são dados OU vídeo, são dados E vídeo E energia.

Isso permite que um único dispositivo se conecte a um hub que adiciona uma porta HDMI padrão, várias portas USB tipo A e tipo C, talvez um leitor de cartão, conectores de áudio e microfone etc. para iniciar uma experiência de desktop completa conectando um único cabo.

Isso é bastante útil para laptops, é claro, mas vários fabricantes de smartphones oferecem modos de desktop: DeX da Samsung, Ready For da Motorola, até mesmo a Huawei tem um. A Apple também tem um, Stage Manager para iPad Pro (que usa USB-C, claro).

Existem outras opções além de DisplayPort, adaptadores MHL e HDMI também estão disponíveis. Alguns deles são adaptadores ativos que convertem de um padrão para outro, mas também existem adaptadores passivos simples.

em áudio

Vamos mencionar o áudio rapidamente aqui. O USB pode alimentar um DAC externo ao qual você pode conectar fones de ouvido. No entanto, como no vídeo, também há uma opção passiva: o modo de acessório do adaptador de áudio.

O USB-C tem muitos pinos para trabalhar, e alguns deles podem ser remapeados para a fiação necessária para um conector TRRS típico, portanto, um simples adaptador passivo pode conectar um fone de ouvido com um microfone. Observe que este é um modo puramente analógico e os circuitos digitais são desconectados para evitar ruídos.

Potência

O padrão USB básico tem limites de energia razoavelmente baixos (500 mAh para USB 2.0), embora a maioria dos fabricantes não siga o padrão ao pé da letra, então adaptadores de 10 W são bastante comuns.

Obviamente, os fabricantes querem que seus produtos se destaquem, e o carregamento rápido é uma maneira de fazer isso, especialmente agora que as baterias dos smartphones têm capacidades que variam de 3 a 6,000 mAh. Isso levou a muitas soluções proprietárias, como o Quick Charge da Qualcomm e o VOOC da Oppo.

O método padrão, no entanto, é o USB Power Delivery (USB-PD, para abreviar). A versão inicial previa diferentes tensões e níveis de corrente que poderiam ser suportados: 2A em 5V, mais 3A ou 5A em 12V ou 20V. Isso deu ao Power Delivery uma faixa bastante ampla de 10W a 100W.

No entanto, essas tensões fixas requerem conversão DC para DC dentro do telefone para reduzi-las a algo mais adequado para a bateria de lítio interna. O USB-PD Revisão 2 introduziu mais algumas voltagens – 9V e 15V – mas isso não foi suficiente.

A revisão 3 permite que os dispositivos se comuniquem com seus carregadores e solicitem uma tensão específica. Pode variar de tão baixo quanto 3.3 V até tão alto quanto 21 V e pode ser definido com precisão em incrementos de 20 mV. Os carregadores que o suportam são marcados como uma “fonte de alimentação programável”. Dessa forma, o carregador é quem lida com o calor extra, não o telefone (as baterias de lítio não gostam quando as coisas esquentam).

O mais recente padrão Extended Power Range USB-PD adiciona mais tensões fixas: 28V, 36V e 48V. Isso tornou o novo máximo de 240W de potência (48V em 5A), o que é suficiente até para laptops robustos (embora os telefones já estejam próximos do limite de 240W). Há também uma nova opção de alimentação de tensão ajustável, que permite ao dispositivo ajustar gradualmente a tensão entre 15V e 48V em passos de 100mV.

Observe que, por motivos de segurança, esses cabos poderosos requerem um chip chamado “e-marker”. Este chip sinaliza para o carregador e telefone (ou laptop ou qualquer outro) que o cabo é capaz de transportar a energia extra.

Algumas críticas

Por mais que gostemos do USB-C, não podemos fingir que é perfeito. Nossa única reclamação importante é que, embora tenha tantos recursos, nem todos os dispositivos e nem todos os cabos suportam tudo. Muitos dos recursos mencionados acima são opcionais.

A pior parte é que pode ser muito difícil descobrir quais dispositivos e quais cabos suportam o quê. O USB-IF está tentando consertar as coisas com novos rótulos que indicam claramente quantos dados e energia um determinado cabo pode transportar.

Isso também deve corrigir nossa outra reclamação, o esquema de nomenclatura tornou-se um monstro absoluto. Você sabia que o USB 3.0 não existe mais? Foi renomeado para USB 3.1 Gen 1. Mas isso também não existe mais, agora é USB 3.2 Gen 1.

As coisas ficaram ainda mais complicadas com títulos como USB 3.2 Gen 2×2. Eca. Felizmente, tudo isso será substituído por rótulos muito mais claros: USB 5Gbps, USB 10Gbps, USB 20Gbps e USB 40Gbps (e, presumivelmente, USB 80Gbps em breve). Muito melhor.

Quanto à potência, haverá dois níveis: USB 60W e USB 240W. Não haverá um rótulo de 100W, pois aparentemente a diferença entre os cabos de 100W e os cabos de 240W é pequena o suficiente para que, quando os novos rótulos entrarem em ação, não fará mais sentido vender cabos de 100W.

Conclusão

O USB-C tem sido ótimo - nós o usamos para carregar nossos telefones, laptops, fones de ouvido, barbeadores, lanternas e praticamente qualquer outra coisa que tenha uma bateria interna e caiba em uma mochila.

Ele nos permitiu criar locais de trabalho confortáveis ​​em nossas mesas com monitores, teclados, mouses, etc., todos trazidos à vida conectando um único cabo. E considerando que os padrões mais recentes permitem transportar muitas vezes mais dados e energia do que as especificações originais, o USB-C provavelmente ainda não terminou de evoluir.

Haverá um USB-D? Talvez, mas não tão cedo. O mundo abandonará os fios e ficará sem fio? Provavelmente não – não é uma maneira eficiente de fazer upload. Também não é bom para dados, o Wi-Fi de 2.4 GHz já está dolorosamente congestionado em prédios de apartamentos e 5 GHz também está ficando muito lotado, o que levou a Wi-Fi Alliance a mudar para a banda de 6 GHz.

No futuro previsível, o USB-C é o único cabo para governar todos eles.