مقالات عمومی
بررسی تمامی تبدیلهای USB کابل شارژ
معرفی تبدیل USB کابل شارژ
طی سالهای گذشته با پیشرفت تکنولوژی و در نتیجه افزایش تنوع دستگاههای الکترونیکی با کاربردهای مختلف، جای خالی یک استاندارد فراگیر برای ارتباط بین دستگاههای مختلف حس میشد که نتیجه آن معرفی USB بود. این استاندارد با توجه به افزایش روز افزون کاربردها، افزایش سرعت انتقال اطلاعات، افزایش امنیت ارتباطات و افزایش جریان و ولتاژ عبوری (البته صرفا در زمینه شارژ دستگاههای مختلف)، به مرور دچار تغییرات بسیاری شده است که به موارد مهم و کاربردی آن در زمینه حافظههای قابل حمل و انواع کابل شارژ میپردازیم.
انواع کانکتور USB در کابل شارژ
در ابتدا بهتر است با انواع کانکتور یا به عبارتی رابط، سوکت یا فیشهای مورد استفاده جهت پشتیبانی از نسخههای مختلف USB آشنا شویم.
USB Type A
شناختهشدهترین نوع درگاه USB که عموماً از همین درگاه به عنوان USB یاد میشود، USB Type A است که از ابتدای معرفی تا کنون همچنان مورد استفاده قرار گرفته و تا قبل از معرفی USB3.0 دچار هیچگونه تغییر فیزیکی نشد. با معرفی این نسخه با توجه به افزایش چند برابری در سرعت و جریان انتقالی، 5 پین جدید به همان فرم قبلی Type A افزوده شد تا علاوه بر موارد مذکور، همچنان قابلیت پشتیبانی از نسخههای قدیمی را نیز حفظ نماید.
Type B و USB Mini
دو نسخه دیگری که صرفا در برخی دستگاهها مورد استفاده قرار گرفتند و چندان همهگیر نشدند، Type B و USB Mini هستند که نوع اول معمولاً در پرینترها مورد استفاده قرار گرفته و نوع دوم نیز در بسیاری از دستگاههای کوچک مانند دوربینها، دستگاههای پخش موسیقی و… استفاده میشد که این دو فرم رابط USB با همهگیر شدن نسخههای جدیدتر تا حدود زیادی کنار گذاشته شدند.
Micro-USB
نسخه بعدی که برای مدت طولانی در بسیاری از دستگاهها از جمله تلفنهای همراه (البته به جز محصولات اپل) مورد استفاده قرار گرفت، کابل تبدیل Micro-USB است که معمولترین نوع آن یعنی USB2.0 در بازار به نام کابل شارژ یا کانکتور اندرویدی نیز شناخته میشود. نوع USB3.0 بزرگتر بوده و در واقع به صورت اضافه شدن یک قسمت جدا به نسخه USB2.0 طراحی شده است تا در مواقع اضطراری با استفاده از کابل USB2.0 نیز بتوان از دستگاه مربوطه، با سرعت انتقال محدود استفاده کرد (این نوع گاهاً با نام USB Micro-B نیز شناخته میشود). البته باید حتماً از میزان جریان مورد نیاز دستگاه مطمئن شد تا دچار آسیب نشود (مخصوصاً در مورد دستگاههای بدون باتری مانند هارد اکسترنال که حتما باید حداقل جریان ذکر شده در راهنمای محصول که معمولاً برای ظرفیتهای 1 و 2 ترابایت 1 آمپر است، امری بسیار مهم بوده و باید به محدودیت جریان خروجی پورت USB2.0 و توان انتقالی کابل توجه شود. همچنین در نسخههای قدیمی هاردهای اکسترنال مجهز به رابط USB2.0 معمولاً کابل شارژ با استفاده از دو عدد سوکت اتصال به کامپیوتر برای تامین برق مورد نیاز هارد دیسک تولید میشد که با معرفی USB3.0 محدودیت تامین جریان مذکور مرتفع شده و در نتیجه دیگر نیازی به دو سوکت جهت اتصال به کامپیوتر نمیباشد). همچنین Micro-USB دارای قابلیت پشتیبانی از انواع تکنولوژیهای شارژ سریع است که در صورت پشتیبانی، روی جعبه محصول قید میشود.
USB Type-C
نسخه بعدی که در سالهای اخیر معرفی شده و با توجه به قابلیتهای بسیار و سهولت استفاده، به سرعت در حال فراگیر شدن و گرفتن جایگاه نسخههای قبلی است، کابل تبدیل USB Type-C نامیده میشود. این نسخه دارای جهت اتصال نبوده و با چرخاندن به راحتی داخل پورت قرار میگیرد. دارای اندازه بسیار مناسب نسبت به تعداد زیاد پینهای به کار رفته بوده و از همه مهمتر علاوه بر پشتیبانی از تمام استانداردهای فعلی، دارای قابلیتهای جدید نیز هست؛ از جمله پشتیبانی از USB3.2 Gen 2×2 که سریعترین نسخه فعلی مورد استفاده روی دستگاههای نیازمند سرعت بسیار بالا بوده و در آینده با فراگیر شدن USB4.0 نیز از این استاندارد پشتیبانی خواهد کرد. پورت Type-C (تایپ سی) دارای قابلیت جدید انتقال همزمان سیگنالهای صوتی و تصویری و تامین برق مورد نیاز دستگاه متصل است که در صورت تعبیه آداپتور یا اتصال به دستگاه دارای قابلیت ارسال سیگنالهای صوتی و تصویری، میتوان از این کانکتور استفاده نمود. لازم به ذکر است که این سوکت در حالت معمول دارای قابلیت انتقال توان 60 وات به صورت 3 آمپر و 20 ولت بوده و در برخی موارد به صورت کابل با هر دو سر Type-C تا توان 100 وات به صورت 5 آمپر و 20 ولت در دسترس است که آن را برای تامین نیروی مورد نیاز دستگاههای بزرگتری مانند لپتاپها و مانیتورها نیز قابل استفاده مینماید. البته طی سالهای اخیر با توجه به رقابت در زمینه سریعتر شارژ شدن باتری دستگاهها مخصوصا تلفنهای همراه، در برخی موارد تولیدکنندگان، کابلها و آداپتورهایی با قابلیت توانهای بالاتر را به صورت اختصاصی برای برخی از محصولات خود طراحی میکنند که از همین کانکتور استفاده مینمایند. لازم به ذکر است که طبیعتاً قابلیتهای مذکور در تمامی محصولات موجود در بازار وجود نداشته و تولیدکنندگان با توجه به نیازهای مختلف، محصولاتی متفاوت را روانه بازار میکنند که در بسیاری از موارد با توجه به عدم نیاز به بسیاری از این قابلیتها، محصولی محدودتر و البته ارزانتر و مطابق با نیاز، طراحی و تولید میشود.
Lightning
علاوه بر انواع کانکتور USB، کانکتورهای دیگری نیز توسط برخی تولیدکنندگان محصولات الکترونیکی برای برقراری ارتباط سیمی مورد استفاده قرار میگیرند؛ شناخته شدهترین آنها که توسط کمپانی اپل مورد استفاده قرار میگیرد، تاندربولت و کابل تبدیل لایتنینگ هستند. لایتنینگ عموماً بر روی محصولات قابل حمل اپل از جمله آیفون استفاده شده و همانند تایپ سی، دو طرفه بوده و با وجود فشارهای اتحادیه اروپا جهت جایگزین نمودن آن با Type-C هنوز کمپانی اپل به طور کامل به این امر تن نداده و همچنان از کابلهای لایتنینگ به Type-A برای محصولات قدیمیتر و لایتنینگ به Type-C برای محصولات جدیدتر که از فناوری شارژ سریع PD یا Power Delivery پشتیبانی میکنند، با توان شارژ بالاتر از 10 وات استفاده میکند. پورت تاندربولت نیز قابلیتهای بسیار زیادی داشته و علاوه بر سرعت 40 گیگابیتی (که معادل سرعت استاندارد USB4.0 است) میتواند تا میزان 100 وات نیروی مورد نیاز محصولات را تامین نماید. این پورت همانند Type-C قابلیت انتقال تصویر را نیز در صورت پشتیبانی توسط دستگاههای متصل داشته و در نتیجه به صورت یک سر Type-C نیز موجود است.
سرعت انتقال دیتا در انواع کابل شارژ
با پیشرفت روزافزون تکنولوژی و نیاز به سرعتهای بالاتر، طی هر نسل سرعت انتقال دیتا افزایش پیدا میکند. لازم به ذکر است که سرعت ارتباط معمولاً با واحد Mbps یا مگابیت بر ثانیه بیان میشود. اما چیزی که در هنگام انتقال فایلها به انواع حافظهها مشاهده میکنیم، MBps یا مگابایت بر ثانیه است که از تقسیم مگابیت بر ثانیه بر عدد 8 به دست میآید (چرا که هر بایت معادل 8 بیت است).
USB1.0
USB1.0 که نسل اول این درگاه است، دارای حداکثر سرعت اسمی 1.5 مگابیت بر ثانیه و USB1.1 دارای سرعت 12 مگابیت بر ثانیه است. این دو نسل در حال حاضر تقریباً منسوخ شده و صرفا دستگاههای بسیار قدیمی از این دو نسل استفاده میکنند. البته همچنان بر روی وسایل جانبی که به پهنای باند کمی نیاز دارند از سرعت همین دو نسخه در قالب USB2.0 استفاده میشود. معمولا قسمت پلاستیکی داخل پورت این نسل دارای رنگ سفید است.
USB2.0
USB2.0 که با عناوین Hi-Speed و High-Speed نیز شناخته میشود، دارای سرعت اسمی 480 مگابیت بر ثانیه یا به عبارتی 60 مگابایت بر ثانیه نیز هست. البته همانطور که اشاره شد، سرعت مذکور، حداکثر سرعت اسمی و به عبارتی تئوری بوده و معمولا بسته به پارامترهای مختلف به حداکثر سرعت پایینتری نسبت به این ارقام میتوان دست پیدا کرد. مثلا در هنگام کپی فایل حجیم از یک حافظه جانبی با توان دسترسی به حداکثر سرعت USB2.0، بر روی یک هارد دیسک، معمولا حداکثر رقم 30 تا 40 مگابایت بر ثانیه را مشاهده میکنیم.
لازم به ذکر است که با وجود گذشت بیش از 20 سال از معرفی USB2.0 با توجه به سادگی و سرعت کافی برای ارتباط بسیاری از دستگاهها و مخصوصا لوازم جانبی که نیاز به پهنای باند پایین و شدت جریان کمتر از حداکثر توان USB2.0 دارند، همچنان این نسل مورد استفاده قرار گرفته و حتی کابل Type-C بسیاری از تلفنهای همراه و لوازم جانبی همچنان به USB2.0 محدود شدهاند. این نسل از نسل قبلی USB نیز پشتیبانی میکند و معمولاً به رنگ مشکی تولید میشود.
USB3.0
اما همانطور که اشاره شد، با افزایش سرعت انتقال اطلاعات، استاندارد جدیدتری به نام USB3.0 معرفی شد که با توجه به محدودیتهای USB2.0 که از 4 پین جهت انتقال دیتا و نیروی لازم دستگاهها استفاده میکند، 5 پین دیگر نیز جهت افزایش سرعت، جریان و قابلیتها به USB2.0 اضافه شد تا در عین پشتیبانی از نسخههای قبلی USB، رابطی بسیار سریعتر متولد شود که با نام SuperSpeed نیز شناخته میشود و معمولاً کنار پورت با این نسخه عنوان SS مشاهده میشود. همچنین جهت سهولت شناسایی این پورت با سوکت Type-A معمولا به رنگ آبی تولید میشود؛ البته رنگ مورد استفاده به صورت یک استاندارد فراگیر نبوده و برخی تولیدکنندگان از رنگهای دیگر نیز استفاده میکنند. در نوع میکرو USB همانطور که قبلاً اشاره شد، سر این پورت پهنتر و دارای دو بخش در کنار هم بوده و در نوع Type-C صرفا با مشاهده عنوان SS میتوان از پشتیبانی نسل سوم مطمئن شد. البته تعداد پینهای به کار گرفته شده داخل سوکت Type-C با قابلیت پشتیبانی از نسل سوم معمولاً بیشتر بوده و در نسل دوم تولیدکننده از استفادهی این پینها صرف نظر میکند. با توجه به عدم سهولت مشاهده شده داخل پورت با توجه به کوچک بودن آن، از تغییر رنگ جهت شناسایی نوع پورت صرف نظر شده است.
اما مهمترین مشخصات که با معرفی نسل سوم تغییر کرد، سرعت انتقال دیتا بود که خود با توجه به نیاز به سرعت بیشتر و امنیت بهتر به مرور زمان در چند نسل با سه سرعت اسمی 5، 10 و 20 گیگابیت بر ثانیه معرفی شد. با توجه به سردرگم کننده بودن عناوین ذکر شده بر روی کالاها، قابلیتهای عمدهی مواردی که تا به امروز روانه بازار شدهاند عنوان میشوند.
USB3.0 دارای حداکثر سرعت اسمی 5 گیگابیت بر ثانیه یا به عبارتی 625 مگابایت بر ثانیه بوده و از سیگنال کدگذاری 8B/10B استفاده میکند (که با توجه به عدم نیاز اطلاع مصرف کننده از این فاکتور، از پرداختن به توضیح آن صرف نظر میکنیم).
- USB3.1 نسل 1 (GEN1) همانند نسل قبلی دارای حداکثر سرعت اسمی 5Gbps بوده و تغییر آن در استفاده از سیگنال کدگذاری 128B/132B است.
- USB3.1 نسل 2 (GEN2) دارای حداکثر سرعت اسمی دو برابر نسل قبل یعنی 10Gbps یا به عبارتی 1250MBps است. این نسل نیز از سیگنال کدگذاری 128B/132B استفاده میکند. این نسل گاهاً با عنوان SuperSpeed+ یا SS+ شناخته شده و در برخی موارد با رنگ پورت Type_A آبی فیروزهای عرضه میشود.
- USB3.2 نسل 1×1 (USB3.2 Gen1x1) در واقع USB3.0 با همان مشخصات است (5Gbps).
- USB3.2 نسل 2×1 (USB3.2 Gen2x1) در واقع USB3.1 Gen 2 با همان مشخصات است (10Gbps).
- USB3.2 نسل 2×2 (USB3.2 Gen2x2) دارای قابلیت حداکثر سرعت اسمی 20Gbps یا به عبارتی 2500MBps است که با استفاده از سیگنال کدگذاری 128B/132B و از طریق دو لاین ارتباطی Gen2x1 و صرفاً از طریق رابط Type-C میتواند به این سرعت دست پیدا کند (با توجه به محدودیت Type-A با 9 پین در برابر Type-C با 24 پین و قابلیت پشتیبانی از 2 لاین دیتا). در برخی موارد USB3.2 در نسخه Type-A روی مادربوردها با رنگ قرمز یا نارنجی عرضه میشود. لازم به ذکر است گاهاً پورتی به رنگ زرد بر روی برخی مادربوردها مشاهده میشود که نشان دهنده نسل USB نیست، بلکه این پورت در صورت خاموش بودن کامپیوتر و به شرط اتصال آن به برق، همیشه دارای خروجی ولتاژ است. البته در برخی موارد، تمامی پورتها با رنگ معمول دارای این قابلیت هستند.
با توجه به عدم استفاده از USB4.0 به طور گسترده از طرف تولیدکنندگان سخت افزار در بازار تا زمان نگارش این مقاله، صرفا به اشاره به حداکثر سرعت اسمی در دو نسخه 20Gbps و 40Gbps به صورت پیشفرض و پشتیبانی از تاندربولت 3 بسنده میکنیم.
همچنین رابط تاندربولت شرکت اینتل که قبلا به آن اشاره شد، معمولا بر روی برخی محصولات High End وجود داشته و معمولاً به صورت پورت خروجی Type-C با علامت آذرخش کنار آن قابل شناسایی است. در نتیجه همه خروجیهای Type-C از این رابط پشتیبانی نمیکنند و در صورت نیاز باید در زمان خرید به مشخصات محصول دقت نمود. حداکثر سرعت اسمی این رابط در نسخه سوم و چهارم 40Gbps و دارای قابلیت انتقال صوت و تصویر نیز (به شرط پشتیبانی دستگاههای مورد استفاده) هست. این رابط از USB4.0 نیز پشتیبانی میکند.
قابلیتهای شارژ
با افزایش ظرفیت باتری محصولات دیجیتال و رقابت برای کاهش مدت زمان شارژ شدن مخصوصاً در زمینه تلفنهای همراه، لازم است در زمان خرید کابل و شارژر به مشخصات محصول دقت شود. معمولاً در زمینه شارژ، از استانداردهای شدت جریان USB2.0 و USB3.0 پیروی نشده و شاهد جریان و حتی در برخی تکنولوژیهای ملقب به شارژ سریع (فست شارژ) شاهد ولتاژ بالاتر و گاهاً متغیر نیز هستیم که در بسیاری از موارد از کانکتور USB2.0 استفاده کرده و صرفاً تفاوت در نوع شارژر و همچنین آلیاژ و تعداد رشتههای مورد استفاده در کابل است و بسته به نوع تکنولوژی مورد استفاده از ورودی Type-A و در برخی موارد صرفاً از ورودی Type-C استفاده میشود.
برای مثال جریان اسمی خروجی USB2.0 حدود 500 میلی آمپر ساعت (0.5Ah) و USB3.0 حدود 900 میلی آمپر ساعت (0.9Ah) با ولتاژ ثابت 5 ولت باشد، این مقادیر به صورت استاندارد جهت تامین برق مصرفی دستگاههای بدون منبع تغذیه یا باتری جدا تعیین شده (برای مثال فلش مموری، هارد اکسترنال، موس و کیبورد و …) تا در صورت عدم امکان تامین توان مورد نیاز، دستگاه دچار اختلال عملکرد و یا دچار آسیب نشود (مثلاً برای هارد اکسترنال اتصال به پورت USB2.0 و مخصوصاً تلفن همراه یا تلویزیون – مگر در صورت ذکر پشتیبانی از هارد دیسک یا تامین توان خروجی 1Ah کنار پورت تلویزیون – یا استفاده از کابل افزایش طول یا هاب USB مخصوصاً انواع ارزان قیمت آن به هیچ وجه پیشنهاد نمیشود، چرا که میتواند باعث آسیب جدی به هارد دیسک و چه بسا از کار افتادن و از دست رفتن کامل یا بخشی از اطلاعات و در صورت نیاز، تحمیل هزینههای گزاف بازیابی اطلاعات در صورت امکان بازیابی شود).
اما در زمینه کابل شارژ، معمولا شاهد توان انتقال جریانهای 2 آمپر و حتی بالاتر و همچنین ولتاژهای بالاتر از 5 ولت پیشفرض USB، گاها تا 20 ولت هستیم. همچنین در برخی موارد تولیدکننده قابلیت انتقال دیتا را حذف نموده و کابل صرفا جهت شارژ دستگاه تولید میشود. گاهی نیز صرفاً از یک پین اضافه USB3.0 استفاده شده و پینهای دیتای این نسخه استفاده نمیشود.
با توجه به اینکه در این زمینه مسئله مهم و اصلی پارامترهای انتقال نیرو بوده و بحث سرعت انتقال دیتا در اولویت نیست، باید با استانداردهای شارژ موجود در بازار آشنا شویم.
تولیدکنندگان مختلف جهت شارژ سریعتر و افزایش طول عمر باتری دستگاه، چند تکنولوژی را وارد دنیای محصولات دیجیتال کردهاند که معمولترین آنها تکنولوژی کوئیک شارژ کوالکام (شناخته شده با عبارت QC) که از برخی تکنولوژیهای شارژ سریع تولیدکنندگان دیگر نیز پشتیبانی میکند (برای مثال Adaptive Fast Charge سامسونگ، Mi Fast Charge شیائومی، Boost Master ایسوس و …)، و تکنولوژی پاور دلیوری شرکت کوالکام (با عبارت PD) است.
این دو تکنولوژی از یکدیگر متفاوت بوده و در نسخههای (ورژنهای) مختلف از ولتاژها و جریانهای مختلفی جهت شارژ استفاده میکنند. هرچند که در نگاه اول تفاوت چندانی بین این دو تکنولوژی دیده نمیشود، اما هر یک دارای قابلیتهای خاص خود هستند. برخی محصولات صرفاً از یک تکنولوژی پشتیبانی کرده و نیاز به شارژر با این قابلیت را دارا هستند (برای مثال گوشیهای آیفون 8 به بعد صرفاً با استفاده از شارژر PD قابلیت شارژ سریع داشته و با استفاده از شارژری که صرفا از QC پشتیبانی کند با سرعت شارژر ساده شارژ خواهند شد. همچنین کابل مورد استفاده باید به صورت Type-C به لایتنینگ بوده و قابلیت پشتیبانی از PD را داشته باشد). از دیگر خصوصیات کاربردی PD قابلیت شارژ دو طرفه بوده و یک پورت میتواند به طور همزمان به عنوان ورودی و خروجی استفاده شود. از طرفی حداکثر توان اسمی آخرین نسل از PD به 240 وات ساعت رسیده که در مقایسه با QC با حداکثر توان 100 وات برتری دارد. البته تولیدکنندگان مختلف به صورت اختصاصی از توانهای بالاتر نیز در محصولات بالا رده خود استفاده میکنند، اما در عموم محصولات بازار از توانهای پایینتر متناسب با نیاز محصول استفاده میشود.
تکنولوژیهای دیگری که از روشهای متفاوت (مانند افزایش و کنترل جریان با استفاده از ولتاژ ثابت) و به صورت انحصاری توسط برخی تولیدکنندگان استفاده میشود نیز وجود دارد اما با توجه به سهم کمتر آنها از بازار از پرداختن به آن خودداری میکنیم. از جمله این تکنولوژیها میتوان به SuperCharge هواوی، SuperVOOC اوپو، Warp وان پلاس و … اشاره نمود.
با توجه به موارد ذکر شده در هنگام خرید کابل و شارژر باید به هماهنگی با کالاهایی که قصد شارژ آن را داریم، از نظر تکنولوژی شارژ مورد استفاده، جریان قابل ارائه و پشتیبانی از شارژ سریع با شدت جریان مورد نیاز، نوع پورت لازم (مثلاً استفاده از خروجی Type-C شارژر برای استفاده از PD)، طول کابل و قابلیت انتقال دیتا توجه نموده و از انتخاب درست خود مطمئن شویم. این مشخصات معمولاً به صورت کامل روی بسته بندی محصول همراه با استانداردهای انحصاری مورد تایید برخی کمپانیها برای لوازم جانبی ذکر میشود. همچنین برخورداری از ضمانت یک شرکت معتبر علاوه بر اطمینان خاطر در صورت بروز مشکل برای کالا، اصالت و کیفیت کالا را نیز تایید مینماید.
قابلیت انتقال تصویر
قبلاً در مورد پورت Type-C و همچنین رابط ThunderBolt به قابلیت انتقال صدا و تصویر اشاره شد. لازم به ذکر است که برای استفاده از این قابلیت، در ابتدا باید از پشتیبانی خروجی تصویر از طریق این پورتها و سوکتها (که در برخی موارد روی لپتاپ یا دسکتاپ تعبیه میشود) و پشتیبانی دریافت سیگنال تصویر و برق مورد نیاز (توسط مانیتور یا تلویزیون) مطمئن شده و سپس اقدام به خرید کابلی کنیم که مجهز به سوکتهای متناسب با دستگاههای مورد استفاده و قابلیت انتقال صدا و تصویر و یا برق مورد نیاز با وات مورد نظر باشد، نمود (برخی مانیتورها و تلویزیونها تصویر، صدا و برق مصرفی خود را از طریق یک کابل تاندربولت تامین میکنند که این کابل میتواند بسته به دستگاههای مورد استفاده دارای ورودی و خروجی Type-C یا تاندربولت باشد).