Jack USB Type-C: phân biệt loại 2, 4, 5, 6 dây và các kiểu lắp

Jack USB Type-C loại 2, 4, 5, 6 dây khác nhau ở tín hiệu đưa ra: nguồn, dữ liệu D+ D−, chân CC. Bài giải thích từng loại, màu dây, các kiểu lắp tròn, oval, dẹt có tai và cách chọn cho mạch.

Jack USB Type-C bán rời cho người làm mạch có nhiều kiểu: loại 2 dây, 4 dây, 5 dây, 6 dây; thân tròn, oval, dẹt có tai; đầu đực, đầu cái; hàn sẵn dây hoặc chỉ có mạch ra chân. Nhìn bên ngoài các loại khá giống nhau, nhưng số dây quyết định jack chỉ cấp nguồn, truyền được dữ liệu USB hay nhận được nguồn từ sạc có cổng ra Type-C.

Bài này giải thích từng loại jack Type-C nối tới chân nào của cổng, dùng vào việc gì, các kiểu lắp lên vỏ hộp và cách chọn loại phù hợp cho mạch.

1. Jack USB Type-C bán rời khác gì cổng Type-C đầy đủ

Cổng USB Type-C đầy đủ có 24 chân, cắm được cả hai chiều. Phần lớn mạch tự làm chỉ cần lấy nguồn 5 V, hoặc thêm đường dữ liệu USB 2.0, nên jack bán rời là đầu Type-C đã rút gọn: chỉ đưa ra ngoài vài tín hiệu cần dùng, hàn sẵn dây hoặc có sẵn pad hàn.

Bốn nhóm tín hiệu thường gặp trên jack Type-C loại này:

• VBUS: đường nguồn, mặc định 5 V. Trên dây và trên mạch thường ghi V, VCC hoặc +5V.
• GND: mát, thường ghi G.
• D+ và D−: cặp dữ liệu USB 2.0.
• CC1 và CC2: hai chân cấu hình (Configuration Channel). Nguồn và thiết bị dùng hai chân này để nhận ra nhau, nhận ra chiều cắm và mức dòng được phép lấy.

Các cặp tốc độ cao (TX, RX) và chân SBU của cổng đầy đủ không có trên loại jack rút gọn, nên các jack này không dùng cho USB 3.x hay xuất hình.

2. Phân biệt jack Type-C 2 dây, 4 dây, 5 dây, 6 dây

Trên trang sản phẩm, dây thứ năm còn được ghi là dây ID, theo cách gọi quen từ cổng Micro-USB. Cổng Type-C không có chân mang tên ID; việc nhận diện do hai chân CC đảm nhận.

3. Màu dây và cách kiểm tra trước khi nối

Màu dây thường gặp trên jack Type-C có dây sẵn:

• Đỏ: VBUS (+5 V).
• Đen: GND.
• Trắng: D−.
• Xanh lá: D+.
• Xanh dương và vàng: các dây CC.

Đỏ và đen là hai màu ổn định nhất. Màu của dây dữ liệu và dây CC có thể khác nhau giữa các lô hàng, ví dụ có lô jack 4 dây dùng dây xanh dương thay cho xanh lá. Vì vậy trước khi hàn vào mạch nên kiểm tra lại bằng đồng hồ vạn năng:

1. Cắm jack vào một nguồn 5 V rồi đo điện áp giữa dây đỏ và dây đen để chắc chắn về chiều nguồn.
2. Rút nguồn, đặt đồng hồ ở thang đo thông mạch, đo từ từng dây tới các pad hoặc chân có ghi nhãn trên mạch của jack (V, D−, D+, G, CC1, CC2).
3. Với jack đúc kín không nhìn thấy mạch, có thể dùng một mạch ra chân Type-C đực cắm vào jack để đo từng chân.

Nối nhầm dây nguồn vào đường dữ liệu có thể làm hỏng cổng USB của máy tính hoặc vi điều khiển, nên bước đo này không nên bỏ qua.

4. Chân CC: lý do có jack cắm sạc Type-C mà không lên nguồn

Cổng USB-A luôn có sẵn 5 V. Cổng Type-C thì khác: nguồn có cổng ra Type-C (sạc điện thoại đời mới, sạc laptop, pin dự phòng cổng C) chỉ đưa 5 V ra VBUS sau khi nhận thấy có thiết bị cắm vào. Dấu hiệu nhận biết là một điện trở 5,1 kΩ kéo chân CC xuống GND ở phía thiết bị.

Từ đó có hai trường hợp khi dùng jack Type-C làm cổng cấp nguồn cho mạch:

• Cáp USB-A sang Type-C (cắm vào cổng USB-A của máy tính, sạc cũ, pin dự phòng): jack loại nào cũng có 5 V.
• Cáp Type-C sang Type-C: chỉ có 5 V khi phía jack có điện trở 5,1 kΩ ở chân CC. Jack 2 dây và 4 dây không đưa chân CC ra ngoài, nên có nguồn hay không tùy vào việc bên trong jack đã gắn sẵn điện trở này hay chưa.

Cách kiểm tra đơn giản: cắm jack vào một sạc có cổng ra Type-C bằng cáp Type-C sang Type-C rồi đo điện áp giữa dây đỏ và dây đen. Nếu không có 5 V, hãy dùng jack 6 dây và gắn hai điện trở 5,1 kΩ, mỗi điện trở nối từ một dây CC xuống GND.

Không có mạch sạc nhanh thì jack Type-C chỉ nhận 5 V. Muốn lấy 9 V, 12 V hay 20 V từ sạc PD, mạch phải có IC giao tiếp PD nối với chân CC; loại 2 dây và 4 dây không làm được việc này.

5. Các kiểu jack Type-C theo cách lắp

Jack tròn bắt đai ốc, có nắp che

Thân tròn có ren, luồn qua lỗ tròn 12 mm trên vỏ hộp rồi siết đai ốc từ phía trong. Nắp cao su che cổng khi không dùng. Dòng này có đủ loại 2 dây, 4 dây, 5 dây và 6 dây; một số mẫu bấm sẵn đầu PH2.0 ở cuối dây để cắm thẳng vào mạch, một số mẫu có LED báo nguồn.

Jack oval gài vào lỗ

Thân oval có ngàm, ấn vào lỗ khoét trên vỏ nhựa là giữ được, không cần vít hay đai ốc. Có loại hàn sẵn dây (2 dây, 4 dây, 6 dây) và loại không dây, phía sau là mạch nhỏ có pad ghi nhãn để tự hàn (4 pad, 6 pad).

Jack dẹt có tai bắt vít

Thân dẹt, hai bên có tai để bắt vít vào vỏ hoặc vào thành hộp, hợp với vỏ mỏng và chỗ lắp hẹp. Tai có kiểu nằm ngang và kiểu nằm dọc; ngoài loại 2 dây còn có loại 4 dây.

Mạch ra chân Type-C cái gắn panel

Đầu cái Type-C hàn trên một mạch nhỏ, kèm tấm kim loại có hai lỗ vít để bắt vào mặt hộp. Pad hàn ghi sẵn nhãn V, D−, D+, G, CC1, CC2 tùy phiên bản. Xem mạch ra chân Type-C gắn panel.

Jack đực, jack cái chưa hàn dây

Đầu Type-C hàn trên mạch nhỏ, có pad để tự hàn dây: jack đực 4 chân dùng để tự làm dây cắm vào thiết bị, jack cái 4 chân và jack cái 6 chân dùng làm cổng trên thiết bị hoặc làm dây nối dài.

Jack tròn tích hợp mạch sạc pin 1S

Loại này trông giống jack tròn 2 dây nhưng bên trong có mạch sạc cho một cell pin Li-ion hoặc Li-po: cấp 5 V vào cổng Type-C, hai dây ra nối thẳng vào pin, điện áp sạc đầy 4,2 V. Hai dây ra không phải 5 V, nên không dùng loại này làm cổng cấp nguồn cho mạch. Xem jack Type-C tròn tích hợp mạch sạc pin 1S.

6. Chọn jack Type-C nào cho mạch của bạn

Sau khi chọn số dây, chọn kiểu lắp theo vỏ hộp: lỗ tròn dùng jack tròn, lỗ khoét oval dùng jack oval, vỏ mỏng hoặc thành hộp phẳng dùng jack dẹt có tai hay mạch ra chân gắn panel. Toàn bộ các mẫu nằm trong nhóm jack Type-C của PYWORLD.

7. Câu hỏi thường gặp

Jack Type-C 2 dây có sạc nhanh được không?

Không. Jack 2 dây chỉ có VBUS và GND nên chỉ nhận mức 5 V mặc định. Sạc nhanh PD cần chân CC và một IC giao tiếp PD trên mạch.

Cắm sạc Type-C vào jack mà mạch không có điện, lỗi ở đâu?

Thường là do phía jack không có điện trở 5,1 kΩ ở chân CC nên sạc không mở nguồn. Thử lại bằng cáp USB-A sang Type-C: nếu có điện thì nguyên nhân đúng là chân CC. Cách xử lý nêu ở mục 4.

Jack 4 dây có dùng để nạp chương trình cho vi điều khiển được không?

Được, nếu hai dây D+ và D− nối tới chân USB của vi điều khiển có USB gốc, hoặc tới IC chuyển USB sang UART trên mạch. Jack chỉ là đầu nối, không tự chuyển đổi tín hiệu. Cách nạp cho ESP32 có trong bài nạp file bin của Arduino cho ESP32.

Jack Type-C chịu được dòng bao nhiêu?

Theo chuẩn Type-C, khi không dùng PD, nguồn cấp tối đa 3 A ở 5 V và chỉ khi nguồn công bố mức đó qua chân CC. Với jack có dây sẵn, dòng thực tế còn phụ thuộc cỡ dây và mối hàn. Mạch lấy dòng lớn nên được chạy thử, đo sụt áp và kiểm tra độ nóng của dây trước khi đóng hộp.

Có dùng jack loại này để xuất hình hoặc truyền USB 3.x không?

Không. Xuất hình qua Type-C và USB 3.x dùng các cặp tốc độ cao của cổng 24 chân, các jack 2 đến 6 dây không có những chân này.

Cần tư vấn chọn jack Type-C theo vỏ hộp và mạch đang làm, liên hệ PYWORLD qua số 0915703319.