如何使用 USB-C 更輕鬆連接

個人電腦、筆記型電腦和平板電腦尺寸不斷縮小，介面和電源連接器幾乎無容身之處。同時，數據傳輸率越來越快，資料、音訊和視訊介面的標準也與日俱增，且各搭配特有的介面連接器。但使用者對簡約和靈活性的追求並未停歇。使用 USB Type-C™ (USB-C) 實體連接器，這些問題都將迎刃而解。

本文將簡單討論現代化連接的要求，以及 USB-C 如何滿足這些要求。文中將以 Tripp Lite by Eaton 的 USB-C 擴充座、連接器和纜線示範說明，並展示如何使用這些產品輕易地連接裝置。

USB 標準

USB 介面標準最早是當作周邊裝置匯流排，可用於許多電腦介面元件，像是鍵盤、滑鼠和可拆卸式記憶體。經過多年發展，已自成一套標準，成為電腦、周邊裝置和手機的主流介面。更添加了電力傳輸能力 (PD)，並為眾多協定實現穿隧性，例如 DisplayPort (DP)、乙太網路及高解析度多媒體介面 (HDMI)。最新版本為 USB4，其支援的數據傳輸率達 40 Gbps，電力傳輸功率最高可達 240 W (3.1 修訂版)。此版本仍維持向下相容性，可相容於之前的 USB 3.2 及 USB 2.0 等標準。

USB 搭配的連接器，也從最早的 USB-A 和 USB-B 連接器及其他類型，演變成當前的 USB-C 連接器。USB 3.2 Gen 2 支援的數據傳輸率高達 10 Gbps，也是最後一個允許使用舊式 USB-A 與 USB-B 連接器的 USB 標準。USB 3.2 Gen 2x2 支援的數據傳輸率達 20 Gbps，就要求使用 USB-C 連接器，USB4 也是如此。

USB-C 連接器

USB-C 等 USB 實體連接器，與 USB4 等 USB 介面標準不同。以插頭和插座組成的 USB 連接器，規格係由 USB 開發者論壇 (USB-IF) 個別指定。以這樣的傳輸量與電源能力，USB-C 連接器體型算很小了，只比 USB-A 微型連接器稍微大一些，因此適合用於小型裝置。

USB-C 連接器採用 24 個引腳，且在排列上，能與任意方向的匹配觸點配接，因此連接器能反轉使用。透過 USB-C 連接器的訊號引腳排列配置，即可瞭解此 USB 標準的功率、數據和控制功能 (圖 1)。

圖 1：此為 USB-C 連接器的訊號引腳配置；匹配觸點能以任一方向配接，因此連接器能反轉使用。(圖片來源：Tripp Lite by Eaton)

USB PD 是一種互動式電力傳輸規格，能讓裝置針對源極、電力汲極 (負載)，以及以 VBUS 和接地引腳供應的功率位準進行協商。共有四個 VBUS 電源觸點和四個電源接地。最大功率位準由裝置採用的 USB 標準而定，並符合 USB PD 規格。根據 USB PD，電源和負載裝置之間的電源協約，會透過通道配置 (CCx) 線路進行協商。

CCx 線路可用來偵測連接方向和通道的配置。也可用於功率控制和與 USB PD 的訊號傳送。在 USB PD 規格下，當電源電壓為 48 V 且電流位準為 5 A 時，最大功率位準可達 240 W。所有 USB-C 纜線雖然都含有 CCx 線路並支援 USB PD，但可能不支援 USB PD 指定的完整電壓和電流範圍。使用者應參閱纜線規格書，以瞭解支援的功率位準。

專用的 D+ 與 D- 線路仍相容於舊版 USB 2.0 標準，舊版的數據傳輸率比現行的 USB 版本更低。

以藍色凸顯的引腳，包含四個差動訊號對，可形成兩條支援 SuperSpeed USB 的數據通道。USB 3.2 Gen 2x1 的數據傳輸率為 10 Gbps，USB 3.2 Gen 2x2 為 20 Gbps，USB4 Gen 3x2 為 40 Gbps。

Sideband Use (SBU1 和 SBU2) 線路是 USB-C 規格可支援的替代媒體模式輔助訊號，能為連接器組達到多重用途。輔助通道可處理鏈路管理和測試模式控制。設定完裝置之間的電源協約後，USB PD 就可啟動替代模式 (Alt Mode) 數據鏈路，例如 DP。會經由 SBU 鏈路，以廠商自定義訊息模式 (VDM) 進行替代模式的交握協商。完成 DP 替代模式協商後，DP 會進行鏈路調訓以建立連接。DP 鏈路調訓能將 DP 源極和汲極之間的鏈路最佳化，確保數據串流有可靠的連接。DP 替代模式能讓 USB-C 纜線處理 USB 數據、視訊圖形陣列 (VGA)、數位視訊介面 (DVI)、HDMI 和 DP 視訊訊號。

要經由 USB 傳送替代協定，協定穿隧是個可行的選擇。協定穿隧會在一個協定中建立數據管道，該協定會透過纜線傳送另一個協定的數據。透過此機制，USB-C 通道就能在裝置之間傳送 DP 或 PCIe 數據。

USB-C 纜線

USB-C 纜線提供多種長度、功率處理與數據傳輸速度，以配合使用的 USB 標準。Tripp Lite by Eaton 提供近百種 USB-C 纜線，能針對採用 USB-C 連接器的裝置提供廣泛的功能與擴充選擇。

U520-31N 就是很好的例子，這是一款 USB4 纜線，每一端都配有插頭。此產品支援 DP 替代模式，可提供 4K 或 8K 視訊解析度，更新率為 60 Hz。同時，U520-31N 也相容於 USB PD，額定規格為 5 A 與 20 V，可提供 100 W 功率。纜線長 2.6 ft(0.7925 m)，額定最大傳輸速率為 40 Gbps。請注意，USB-C 纜線的最大傳輸速率與長度成反比。

相較之下，MTB3-01M5-5A-B (圖 2) 是一款 USB 3.2 Gen 2x2 相容的纜線，數據額定傳輸速率為 20 Gbps，可支援 4K 視訊解析度，更新率為 60 Hz。如同 USB4 纜線，這款纜線也相容於 USB PD，額定功率也是 100 W。纜線長度 5 ft (1.5 m)，因此最大數據傳輸率較低。

圖 2：MTB3-01M5-5A-B 是一款 USB 3.2 Gen 2x2 纜線，支援的數據傳輸率高達 20 Gbps。(圖片來源：Tripp Lite by Eaton)

USB-C 配接器

此配接器可接至電腦的輸入／輸出 (I/O) 埠，即可將 I/O 埠協定轉換成其他標準。例如，Tripp Lite by Eaton 的 U436-06N-GB-C 是一款 USB-C 對 Gigabit 網路配接器，能搭配採用 USB 3.0、USB 3.1 Gen 1 或 USB 3.2 Gen 1 的裝置使用，數據傳輸率高達 5 Gbps (圖 3)。

圖 3：U436-06N-GB-C 是一款 USB-C 對 Gigabit 乙太網路配接器，附帶 USB-C 充電埠。(圖片來源：Tripp Lite by Eaton)

其輸入連接器為 USB-C 插頭，輸出端則採用乙太網路 RJ-45 插孔。這款配接器亦具備 USB-C 插孔，可提供高達 60 W 功率 (3 A 時為 20 V)。當筆記型電腦只配備 USB-C 連接埠，且無法使用無線連線或網速太慢時，這款配接器可提供有線乙太網路連線。

由於 USB-C 標準能因應許多不同的協定，多埠轉接器自然應運而生。這些配接器通常可提供輕薄筆電不再配備的數據通訊埠。

U444-06N-H4GUC2 就是很好的例子。這款配接器支援數位音訊、4K 視訊 (更新率 60 Hz)、USB PD，與來自電腦 USB-C 連接埠的 Gigabit 乙太網路 (圖 4)。

圖 4：U444-06N-H4GUC2 多埠配接器能為電腦增添 HDMI、乙太網路、USB-C 充電埠和 USB-A 連接埠。(圖片來源：Tripp Lite by Eaton)

U444-06N-H4GUC2 上的 USB-A 連接埠，能提供 7.5 W 功率 (1.5 A 時為 5 V)，USB-C 充電埠可提供 25 W 功率 (5 A 時為 5 V)。

擴充底座能讓筆記型電腦化身為工作站

擴充底座可擴大筆記型電腦的連接性，透過 USB-C 連接器添加多個連接埠。這個底座基本上可將筆記型電腦轉換成多功能的工作站。例如，Tripp Lite by Eaton 的 U442-DOCK2-S USB-C 就增加專用的連接埠，可連接 HDMI、Mini DP、VGA、乙太網路、SD 與 microSD 記憶卡、USB-C 電力傳輸與三個 USB-A 連接器 (圖 5)。更附有 3.5 mm 耳機孔。

圖 5：U442-DOCK2-S USB-C 擴充底座可增加筆電可用的連接埠數量和類型，可用於音訊、視訊、記憶卡、USB 與乙太網路。(圖片來源：Tripp Lite by Eaton)

Mini DP 和 HDMI 連接埠可支援 4K x 2K 解析度 (視訊更新率 30 Hz)、VGA 連接埠可支援 1080P 解析度 (更新率 60 Hz)。乙太網路 RJ-45 連接埠可支援 10/200/1000 Mbps 乙太網路。三個 USB-A 連接埠能用於 USB 周邊裝置，如鍵盤、滑鼠、隨身碟、印表機或智慧型手機。這些連接埠可提供高達 7.5 W DC 電力 (1.5 A 時為 5 V)。雙向 USB-C 充電埠能處理高達 60 W 功率 (3 A 時為 20 V)。

筆記型電腦的 USB-C 連接埠運用 USB-C 標準的多重協定功能，因此可支援如此多樣的介面。

結論

USB-C 連接器支援的數據傳輸量高達 40 Gbps，電力傳輸 (PD) 功率高達 120 W，更可反轉使用。為了協助充分利用 USB-C 連接器的功能，Tripp Lite by Eaton 提供多種 USB-C 解決方案，涵蓋纜線、配接器和擴充底座等形式，只需單一 USB-C 連接器就可發揮強大的功能與連接能力。