Wird der USB-C des neuen MacBooks explodieren, wenn er falsch angeschlossen wird? Sie müssen den Physikunterricht der Mittelstufe wiederholen

Warum haben einige Verbraucher das falsche USB-Typ-C-Datenkabel gekauft und ihre Laptops verbrannt? Wie vermeidet man ein falsches Einstecken der Typ-C-Schnittstelle? Was sind die Vorteile von USB 3.1? Worauf muss ich beim Kauf eines USB Typ-C Datenkabels achten?

Auf der Herbstkonferenz von Apple im Oktober dieses Jahres wurde das lang erwartete Macbook Pro endlich vorgestellt und es gab viel Jubel, aber auch pessimistische Stimmen. Insbesondere wurden beim MacBook sämtliche externen Schnittstellen gestrichen, darunter die Thunderbolt-Schnittstelle der vorherigen Generation, die SD-Kartenleser-Schnittstelle und der HDMI-Videoausgang. Apple hat sie alle in USB Typ C integriert, basierend auf dem Kommunikationsstandard USB 3.1. Es kann Dateien und digitale Medieninhalte mit einer maximalen Geschwindigkeit von 40 Gbit/s übertragen und unterstützt außerdem die Hochleistungsstromübertragung, wobei der ursprüngliche Stromanschluss ersetzt wird.

Die Logik von Apple ist nicht schwer zu verstehen. USB Typ-C ist die Standard-Peripherieschnittstelle, die in Zukunft weltweit zum Einsatz kommen wird. Viele Internetnutzer befürchten jedoch, dass es Chaos verursachen könnte, wenn eine Schnittstelle mehrere Funktionen erfüllt. Insbesondere die Funktion, die eine Ladeleistung von 100 W unterstützt. Wenn Sie das falsche Kabel kaufen und es in den falschen Anschluss stecken, explodiert das Telefon und der Verlust ist zu groß. Diese Sorge ist nicht unbegründet. Das ausländische Medienunternehmen Theverge berichtete von Tragödien mit Verbrauchern, die die falschen Kabel gekauft hatten.

Der Käufer aus dem Silicon Valley heißt Benson Leung. Sein Chromebook Pixel-Laptop verfügt über einen USB 3.0-Anschluss, der wie ein normaler USB-Anschluss aussieht. Es verfügt außerdem über ein Gerät mit einer USB-Typ-C-Schnittstelle, der gleichen Schnittstelle wie das neu erschienene Macbook Pro. Um das Gerät zu testen, kaufte er einen Surjtech USB-Adapter von Amazon. Unerwarteterweise brannte das Gerät nach dem Einstecken sofort durch. Beim Neustart des Computers wurde eine Meldung angezeigt, dass der USB-Controller nicht verifiziert werden konnte, was auf einen Hardwarefehler hindeutete.

Solche Unfälle sind besorgniserregend. Wie unsicher ist USB Typ-C? Welche Vorsichtsmaßnahmen sollten Verbraucher bei der Verwendung beachten? Um die Antworten zu finden, haben die Reporter von Transcend gezielt auf offizielle Dokumente zurückgegriffen und Branchenexperten konsultiert, um die Grundsätze grob zu verstehen.

Was genau ist USB 3.1?

Die meisten unserer heutigen USB-Sticks und Handy-Datenkabel verwenden das USB 2.0-Protokoll mit einer maximalen Übertragungsgeschwindigkeit von 480 Mbit/s. Die nächste Generation ist USB 3.0 und das leistungsstärkere 3.1, die 10- bzw. 20-mal schnellere Geschwindigkeiten von 5 Gbit/s bzw. 10 Gbit/s bieten. 3.1 hat eine schnellere Übertragungsrate als 3.0 und verfügt über eine zusätzliche PD-Funktion (Power Delivery), die Peripheriegeräte automatisch anpassen kann, um eine intelligente Stromversorgung zu erreichen.

USB 3.0/3.1 hat einen klaren Geschwindigkeitsvorteil. Ein Grund hierfür ist die höhere Übertragungsrate auf einem einzelnen Kanal. Ein weiterer Grund ist, dass zwei weitere Datenkanäle hinzugefügt werden. Im Vergleich zu einem Kanal ist die Geschwindigkeit von drei Übertragungskanälen natürlich viel höher, der Preis dafür ist jedoch eine kompliziertere Schnittstelle.

Das Bild oben zeigt die von USB 3.1 verwendete Typ-C-Pin-Definition. Es sieht so aus, als gäbe es 24 Kontaktpunkte, aber tatsächlich sind die Stiftmitten symmetrisch und gleichwertig, um das Vorwärts- und Rückwärtseinstecken zu unterstützen.

Wie Sie dem Anschlussbild oben entnehmen können, besteht USB 3.1 aus drei Teilen mehr als USB 2.0:

Zwei Hochgeschwindigkeitsdatenkanäle (ein Paar in der oberen linken Ecke, ein weiteres Paar in der oberen rechten Ecke)

Ein Paar Kommunikationsleitungen zur Steuerung der Spannungsausgabe (die gelben Teile CC1 und CC2 in der Abbildung)

Für zukünftige USB-Versions-Upgrades reservierte Anschlüsse (SBU1 und SBU2)

Das Bild unten zeigt einen Querschnitt eines USB 3.0-Standarddatenkabels, das von einem ausländischen Internetnutzer hergestellt wurde. Es hat eine Steuerleitung und eine reservierte Leitung weniger als die Version 3.1. Die vier vertikal in der Mitte angeordneten Drähte sind vollständig mit USB 2.0 kompatibel. Die drei zusätzlichen Adern links und rechts sind die beiden zusätzlichen Hochgeschwindigkeitsdatenübertragungskanäle des 3.0-Standards.

Aufgrund fehlender Steuerleitungen unterstützt USB 3.0 keine automatische Spannungsregelung. Die zwei zusätzlichen Steuerleitungen von USB 3.1 ermöglichen Geräten die Koordination der Versorgungsspannung, unterstützen eine dynamische Ausgabe von 5 V bis 20 V und unterstützen eine Leistungsabgabe von bis zu 100 W.

Dies löst die bisherigen Zweifel der Verbraucher: Was passiert, wenn das Telefon explodiert, wenn die Leistung 100 W beträgt? USB 3.1 gibt standardmäßig eine Spannung von 5 V aus. Wenn das Peripheriegerät eine höhere Eingangsspannung unterstützt, sendet es ein Signal an das Hostgerät. Nachdem beide Parteien verhandelt und bestätigt haben, erhöht der USB 3.1-Controller die Ausgangsspannung.

Einige Benutzer sind immer noch besorgt. Selbst wenn die Spannung übereinstimmt, was passiert, wenn die Stromstärke nicht übereinstimmt? Wenn sie in den Laden gehen und für die Verwendung eines Projektors das falsche Kabel kaufen und das Gerät nur 1 A unterstützt, das Datenkabel aber dem 4 A-Standard entspricht, wäre das gefährlich? Das ist etwas unprofessionell und kann auf keinen Fall passieren.

Bei einer Konstantspannungsstromversorgung wird der Betriebsstrom der Datenleitung durch das stromverbrauchende Gerät bestimmt, nicht durch das Ladegerät oder das Kabel. Der vom iPhone 6s unterstützte maximale Ladestrom beträgt 1 A. Wenn wir zum Laden ein Ladegerät und ein Datenkabel verwenden, das eine 3-A-Ausgabe unterstützt, beträgt der Strom des Datenkabels immer noch nur 1 A. Der auf dem Ladegerät angegebene Ausgangsstrom stellt den maximalen Strom dar, den das Ladegerät ausgeben kann, nicht den Arbeitsstrom. Gleiches gilt für das Datenkabel. 3A bedeutet, dass dieses Datenkabel einen maximalen Strom von 3A übertragen kann.

Wenn Sie es immer noch nicht verstehen, können Sie im Physiklehrbuch der Mittelschule den Abschnitt über das Ohmsche Gesetz nachschlagen, dann werden Sie es verstehen. Die linke Seite des Gleichheitszeichens stellt den Strom dar und die rechte Seite des Gleichheitszeichens ist die Spannung geteilt durch den Widerstand. Wenn die Spannung unverändert bleibt, wird der Strom durch R bestimmt und R stellt Ihr Smartphone dar. Sie müssen sich also keine Sorgen machen, dass Ihre geliebten elektronischen Geräte durch Hochspannungsdatenkabel explodieren.

Einige ältere Smartphones unterstützen USB 3.0/3.1 nicht, verwenden aber dennoch die Typ-C-Schnittstelle. Ist es gefährlich, alte und neue Geräte zu mischen? Mach dir keine Sorge. Obwohl das Telefon die Typ-C-Schnittstelle unterstützt, wird die interne Steuerleitung nicht wirklich verwendet. Da kein Ladeverhandlungsprozess stattfindet, gibt die Schnittstelle beim Anschließen an ein neues MacBook nur die Standardspannung von 5 V aus und funktioniert genauso wie USB 2.0.

Für andere Geräte gilt das gleiche Prinzip. USB 3.1 passt die Spannung und Kommunikationsgeschwindigkeit automatisch an, sodass sich Verbraucher darüber keine Gedanken machen müssen. Bei Geräten, die das 3.1-Protokoll unterstützen, kommunizieren die Schnittstellen miteinander und verhandeln die Übertragungsrate und die Versorgungsspannung. Bei USB 1.0 und USB 2.0 kann die Kompatibilität auch durch den selektiven Verzicht auf die Nutzung bestimmter Leitungen erreicht werden.

Wenn die USB-Schnittstelle zur Übertragung von HDMI-Videosignalen verwendet wird, wie müssen Videokabel und Datenkabel unterschieden werden? Die Antwort ist, dass es nicht notwendig ist, sie zu unterscheiden, da sie intern eigentlich gleich sind. Die drei Hochgeschwindigkeitsdatenkanäle in USB 3.1 können Word-Dokumente übertragen. Warum können damit also keine Videodaten mit hoher Geschwindigkeit an einen Fernseher oder Projektor übertragen werden? Der Fachbegriff hierfür lautet „Port-Multiplexing“.

Der Laptop des amerikanischen Käufers brannte jedoch versehentlich durch, weil er das falsche Datenkabel verwendet hatte. Wie erklären Sie das? Die Antwort steht am Ende seiner langen Rezension. Achten Sie auf den Inhalt im roten Kasten. Der Kern ist wie folgt: Ich habe ein Typ-C-Entwicklungsboard und ein Multimeter verwendet, um dieses Datenkabel sorgfältig zu untersuchen. Es stellte sich heraus, dass der Hersteller das Kabel falsch angeschlossen hatte. Der Minus- und Pluspol der Stromversorgung sind vertauscht angeschlossen.

Bei einem so geringfügigen Fehler ist es kein Wunder, dass das Datenkabel die niedrigste Bewertung von 0,5 Sternen erhält und das Produkt aus den Regalen genommen wird.

Natürlich können gewöhnliche Datenkabel keine hohen Leistungen von 100 W oder sogar 60 W unterstützen. Dazu ist ein verpackter Chip erforderlich, der dem USB 3.1-Controller im neuen MacBook seine maximale Tragfähigkeit mitteilt.

Wie soll ich wählen?

Dies ist ein USB-Datenkabel vom Typ A auf Typ C. Dieses Kabel unterstützt zweifellos USB 2.0. Ob USB 3.0 und 3.1 unterstützt wird, hängt von der Schnittstelle und dem internen Aufbau des Kabels ab.

Der Anschluss links im obigen Bild ist ein normaler USB Typ-A. Wenn es nur 4 Kontakte hat, unterstützt es nur USB 2.0. Wenn es 9 Kontakte hat, kann es möglicherweise Übertragungsgeschwindigkeiten von USB 3.0 und 3.1 erreichen, die Ausgangsspannung kann jedoch nur die Standardspannung von 5 V betragen.

Die linke Seite des obigen Bildes zeigt die Definition des USB 3.0/3.1 Typ-A-Steckers und die rechte Seite die Definition der USB 3.1 Typ-A-Buchse. Die beiden sind vollständig kompatibel, aber bei der Betrachtung der Buchse kann man feststellen, dass keine Stromsteuerleitungskontakte vorhanden sind, was zeigt, dass der Typ-A-Stecker von Natur aus keine intelligente Spannungsregelung unterstützt.

Um ein wirklich voll funktionsfähiges USB 3.1-Kabel zu kaufen, das Hochgeschwindigkeitsübertragung und Spannungsregulierung unterstützt, ist eine notwendige Voraussetzung, dass beide Enden eine Mehrkontaktschnittstelle wie Typ C verwenden und das andere ein integrierter Chip ist. Ob ein Chip vorhanden ist, muss beim Händler erfragt werden, da man das optisch nicht so genau erkennen kann.

Wenn Sie sich also den Ärger ersparen möchten, kaufen Sie für Ihr MacBook einfach einen USB-Typ-C-Anschluss mit einem integrierten Chip an beiden Enden, der für die meisten Peripheriegeräte ausreicht. Wenn Sie unbedingt eine höhere Sendeleistung benötigen, kaufen Sie diese entsprechend Ihrem Bedarf. Aber auch wenn Sie die falschen kaufen und sie verwechseln, ist das ok. Der USB 3.1-Controller kommuniziert mit dem Chip im Datenkabel und die Ausgangsleistung überschreitet nicht seine Belastbarkeit.

Sie müssen sich lediglich darum kümmern, dass Sie kein gefälschtes Stromkabel kaufen und den USB 3.1-Hostcontroller mit Betrugsmethoden austricksen. Allerdings entspricht die tatsächliche Strombelastbarkeit nicht den Anforderungen und es besteht tatsächlich Überhitzungs- und Brandgefahr.

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