Jack Type-C sạc pin loại 4 dây: một cổng vừa sạc pin 1S vừa truyền dữ liệu USB

Jack Type-C tích hợp mạch sạc loại 4 dây có thêm D+ D− để một cổng vừa sạc pin 1S vừa nối USB với máy tính. Bài hướng dẫn xác định từng dây bằng đồng hồ, nối vào vi điều khiển và các lưu ý khi dùng chung cổng.

Thiết bị chạy pin có vi điều khiển thường muốn dùng chung một cổng Type-C cho hai việc: sạc pin và nối USB với máy tính. Jack Type-C tích hợp mạch sạc loại 2 dây chỉ làm được việc thứ nhất. Loại 4 dây có thêm hai dây dữ liệu D+ và D−, cho phép một cổng duy nhất trên vỏ hộp đảm nhận cả hai.

Bài này giải thích loại 4 dây khác loại 2 dây ở đâu, cách xác định từng dây trước khi nối, cách đưa D+ D− vào vi điều khiển và khi nào nên chọn phương án jack thường kèm mạch sạc rời.

1. Loại 4 dây khác loại 2 dây ở đâu

2. Một cổng làm hai việc như thế nào

• Đường nguồn 5 V của cổng Type-C đi vào mạch sạc trong thân jack, ra hai dây nguồn nối với pin.
• Hai chân D+ D− của cổng không qua mạch sạc mà đi thẳng ra hai dây dữ liệu.
• Mát (GND) dùng chung cho cả nguồn và dữ liệu.

Vị trí D+ D− trên cổng Type-C và ý nghĩa của hai chân này có trong bài chân D+ D− (DP, DM) trên jack USB Type-C.

3. Xác định bốn dây trước khi nối

Bốn dây của jack có bốn màu, nhưng màu dây không đủ để kết luận dây nào là gì, và nối nhầm dây nguồn vào chân USB có thể làm hỏng vi điều khiển. Trước khi hàn, hãy đo.

1. Tìm dây mát. Chưa cắm nguồn, đặt đồng hồ ở thang đo thông mạch. Dây thông với vỏ kim loại của cổng Type-C thường là dây mát (thường màu đen).
2. Đo dây nguồn. Cắm jack vào nguồn 5 V, chưa nối pin, đo điện áp từng dây còn lại so với dây mát. Dây có điện áp là dây nguồn (thường màu đỏ).
   • Quanh 4,2 V: đây là ngõ ra của mạch sạc, nối vào cực dương pin.
   • Khoảng 5 V: đây là dây VBUS chưa qua mạch sạc. Không nối dây này vào pin; jack như vậy cần thêm mạch sạc rời.
3. Xác định D+ và D−. Rút nguồn. Cắm một mạch ra chân Type-C đực vào jack rồi đo thông mạch: dây thông với chân A6 là D+, dây thông với chân A7 là D−.

Nếu không có mạch ra chân để đo, vẫn có thể thử: nối hai dây dữ liệu vào mạch USB, cắm vào máy tính; máy không nhận thiết bị thì rút ra và đổi chỗ hai dây.

4. Nối hai dây dữ liệu vào vi điều khiển

• D+ D− phải tới chân USB của vi điều khiển có USB gốc (ví dụ ESP32-S3: D+ ở GPIO20, D− ở GPIO19) hoặc tới chân D+ D− của IC chuyển USB sang UART.
• Vi điều khiển lấy nguồn từ pin qua mạch đổi áp (tăng áp lên 5 V hoặc ổn áp 3,3 V). Mức pin có thể theo dõi như trong bài đo điện áp pin 18650 bằng ESP32.
• Giữ hai dây dữ liệu ngắn, đi sát nhau; không kéo dài quá mức cần thiết.

Các bo ESP32 DevKit thông dụng đã có cổng USB riêng nối với IC chuyển USB sang UART hàn sẵn, và không đưa D+ D− của IC này ra hàng chân. Với những bo đó, hai dây dữ liệu của jack không có chỗ nối; phương án 4 dây chỉ có ý nghĩa với module hoặc bo có chân USB đưa ra ngoài.

5. Lưu ý khi dùng chung một cổng

• Cắm vào máy tính là pin cũng được sạc. Mạch sạc lấy tới 1 A, trong khi cổng USB 2.0 của máy tính chỉ cấp 500 mA. Điện áp có thể sụt làm kết nối USB chập chờn; khi cần truyền dữ liệu ổn định, dùng cổng USB cấp dòng lớn hơn hoặc hub có nguồn riêng.
• Thiết bị vẫn chạy bằng pin trong lúc giao tiếp USB. Dữ liệu chỉ cần D+, D− và mát chung; nguồn cho vi điều khiển vẫn đi từ pin.
• Jack không báo cho vi điều khiển biết đang cắm cáp. Nếu chương trình cần biết trạng thái cắm sạc, phải có thêm cách nhận biết khác, ví dụ theo dõi điện áp pin tăng dần.
• Sạc có cổng ra Type-C: thử trước với cáp Type-C sang Type-C; lý do có ở bài vì sao cắm sạc Type-C không lên nguồn.

6. Khi nào nên dùng jack thường và mạch sạc rời

Các loại jack thường xem tại jack Type-C tròn 4 dây, jack Type-C tròn 6 dây và bài phân biệt jack Type-C 2, 4, 5, 6 dây.

7. Câu hỏi thường gặp

Jack sạc 4 dây có lấy được 5 V cho mạch không?

Phải đo mới biết, theo bước 2 ở mục 3. Nếu dây nguồn là ngõ ra sạc (quanh 4,2 V) thì không có 5 V; mạch lấy điện từ pin.

Nạp chương trình cho ESP32 qua jack này được không?

Được với module ESP32 có USB gốc và có chân D+ D− đưa ra ngoài. Không được với bo DevKit chỉ có cổng USB riêng.

Hai dây dữ liệu để hở, chỉ dùng hai dây nguồn được không?

Được. Khi đó jack 4 dây làm việc như loại 2 dây. Bọc cách điện hai đầu dây không dùng.

Đảo D+ với D− có hỏng không?

Thường không hỏng, nhưng máy tính không nhận thiết bị. Đổi lại hai dây là được.

Vừa truyền dữ liệu vừa sạc có ảnh hưởng nhau không?

Không ảnh hưởng về tín hiệu vì hai đường tách riêng. Điều cần để ý là nguồn 5 V của cổng USB phải đủ dòng cho mạch sạc.

Thông tin sản phẩm có ở trang jack Type-C tròn tích hợp mạch sạc pin 1S. Cần tư vấn chọn loại 2 dây hay 4 dây cho thiết bị đang làm, liên hệ PYWORLD qua số 0915703319.