Как выбрать кабель USB-C?

Некоторые кабели способны обеспечивать лишь стандартную «медленную» зарядку, другие же – поддерживают разновидности быстрой. Скорость передачи данных при этом также может варьироваться от кабеля к кабелю. Кроме того, необходимо понимать, как именно на качество зарядки и передачи данных влияет длина кабеля и почему большинство USB-кабелей представлено в виде стандартных решений на 1, 3 или 5 метров.

Чтобы ответить на эти вопросы, для начала стоит вспомнить, чем является USB Type-C. Это спецификация USB для универсального двухстороннего 24-контактного разъема для USB-устройств и кабелей, первая версия которой появилась в августе 2014 года. Несмотря на то, что стандарт USB Type-C 1.0 вышел на рынок в то же время, что и USB 3.1, это разные вещи. USB-C – это в первую очередь про тип разъема и только потом – про скорости и сопутствующие технологии. Именно этот разъем, вероятнее всего, станет универсальным в зарядных проводных устройствах для большей части электронной техники на ближайшие как минимум несколько лет.

Впрочем, де-факто он уже им стал. Вопрос лишь в юридическом закреплении этого статуса, начало чему в некоторых регионах также положено: например, в ЕС принято решение об обязательном снабжении всех мобильных телефонов, планшетных компьютеров, цифровых камер, наушников и портативных игровых приставок портами USB-C до конца 2024 года. В связи с этим научиться разбираться в различиях кабелей стандарта очень желательно. Однако сразу оговоримся – на деле это не так просто. По внешнему виду кабеля можно лишь приблизительно оценить технические возможности конкретного провода. Более того, даже если купить десяток похожих друг на друга (как внешне, так и по заявленным характеристикам) кабелей одной длины, они будут по-разному показывать себя в деле, а результаты некоторых могут неприятно удивить.

Давайте рассмотрим основные пункты, на которые точно стоит обращать внимание при выборе кабеля.

Мощность и сила тока

Самое важное – электрические характеристики кабеля. Обязательно обратите внимание на заявленную производителем провода мощность и силу тока, которые он способен выдержать: первый параметр измеряется в ваттах (Вт), второй – в амперах (А), оба обычно указываются на упаковке, в которой поставляется кабель (бывает, что производитель дополнительно дублирует эту информацию на оплетке кабеля). От этих характеристик в первую очередь зависит скорость зарядки, включая поддержку определенных режимов так называемой быстрой зарядки. Мощность, начиная от которой зарядку можно считать быстрой, составляет 10 Вт и выше, вплоть до 150 и даже 240 Вт в самых современных ее исполнениях.

Мощность большинства фирменных зарядок современных смартфонов варьируется в диапазоне от 30 до 70 Вт, однако нередко для поддержки этих режимов требуется обязательное использование фирменных кабелей (про быстрые зарядки у нас был отдельный материал). Если вы не знаете, какая мощность нужна, можете изучить блок питания от смартфона или иного электронного устройства – на нем часто указываются поддерживаемые им сила тока (А) и напряжение (В). Достаточно умножить эти показатели, чтобы получить мощность в ваттах, на которую желательно ориентироваться при выборе кабеля под данную зарядку и устройство.

Необходимо понимать, что заряжаться гаджет будет и с кабелем на 2,5 Вт, но процесс будет чрезвычайно медленным. Минимально допустимой мощностью для современных устройств, пожалуй, можно считать 10 Вт. Несмотря на то, что мощность и сила тока взаимосвязанные величины, недостаточно оценить лишь один из них. Поэтому силу тока, поддерживаемую кабелем, стоит оценивать обособленно: если кабель рассчитан на 1 А, то от тока в 10 А он просто расплавится, именно поэтому этот параметр так важен.

Помимо безопасности, от силы тока также зависит скорость зарядки. В современных быстрых зарядках массово используются достаточно сильные токи, вплоть до 6 А и выше, но чаще всего 2/3/4,5 А. Большинство качественных кабелей рассчитаны на 5 А, хотя даже сегодня для многих устройств это избыточный запас. Если вы не пользуетесь сверхбыстрыми зарядками, вероятно, вам хватит 2 А. В противном случае, прежде чем покупать кабель, устойчивый к высоким амперам, убедитесь, что нужные вам режимы зарядки можно активировать не только на фирменных кабелях.

Толщина кабеля

Если очень кратко и упрощенно, то чем больше диаметр кабеля, тем на большую силу тока и мощность можно рассчитывать при его использовании. Пропускная способность кабеля напрямую зависит от его диаметра, однако речь идет о толщине именно внутренней части провода, а не внешней оплетке. Для оценки этого параметра используют систему ранжирования и маркировки проводов American Wire Gauge (AWG) с основными порядковыми номерами от 0 до 40: чем больше цифра, тем тоньше провод.

Такая система нумерации сложилась исторически и связана с особенностями обработки металлов волочением, когда заготовка раз за разом протягивалась через отверстие с меньшим, чем у нее, сечением. Номер AWG указывает на количество таких протягиваний. Обычно при описании USB-кабелей используются два значения AWG: одно указывает на диаметр проводника питания, а второе – на диаметр проводника передачи данных. В большинстве стандартных проводов используется связка 28/28 AWG, тогда как в быстрых зарядках толщину провода питания увеличивают до 24 AWG, а иногда до 21 AWG. Чем меньше значение AWG для проводника питания, тем большую мощность можно передавать с помощью такого кабеля.

Толщина провода, ответственного за передачу данных, также может меняться, но это случается реже. От толщины проводов зависят их токи плавления: чем тоньше проводник, тем меньше сила тока, при которой он плавится. Следовательно, кабели, пригодные для быстрых и сверхбыстрых зарядок, несколько толще стандартных. Другой вопрос, можно ли на глаз по толщине проводов определить, какой из них лучше. Это не представляется возможным, так как разница диаметров 21 AWG и 28 AWG составляет лишь 0,4 мм. Кроме того, провод может выглядеть толще за счет внешней оплетки, тканевой или силиконовой, а сами проводящие жилы при этом могут быть тонкими и некачественными.

Тем не менее будьте готовы к тому, что производители довольно редко указывают калибр кабеля, так что в оценке проводов по внешнему виду, скорее всего, придется ориентироваться на субъективные ощущения «хороший»/«плохой».

Длина кабеля

Длина – это, пожалуй, самый болезненный вопрос не только для USB, но и для всех проводных соединений. Когда была представлена первая версия USB, предполагалось, что устройства, соединяемые с помощью этой технологии, находятся в непосредственной близости друг от друга, на расстоянии до 3 метров. Именно такая максимально возможная длина кабеля заложена в стандарте USB 1.0. При этом скорость передачи данных тогда не превышала 12 Мбит/с. В USB 2.0 максимальную длину увеличили до 5 метров, а скорость передачи данных – до 480 Мбит/с. Интересно, что до сих пор многие USB-кабели на рынке не могут передавать данные со скоростью выше максимальной для USB 2.0, – обращайте на это внимание при выборе кабеля, если нуждаетесь в большей скорости. В технических спецификациях USB более поздних поколений официальных ограничений по длине кабеля нет, что не означает отсутствия лимитов на практике. Главное требование – соответствие скоростным характеристикам стандарта, которые находятся в прямой зависимости от длины используемых кабелей. Для USB 3.2 Gen 1/USB 3.0/USB 3.1 Gen 1 это скорость до 5 Гбит/с, для USB 3.2 Gen 2/USB 3.1/USB 3.1 Gen 2 – до 10 Гбит/с, а для USB 4 – до 40 Гбит/с. При использовании в реальных проектах выяснилось, что максимально допустимая длина кабеля для USB 3.2 Gen 1 и Gen 2, как и прежде, колеблется в диапазоне от 1 до 3 метров, а для USB 4 и того меньше – до 1 метра.

На самом деле усредненное для разных версий стандарта значение в 3 метра обусловлено вполне естественными причинами. Чем длиннее кабель, тем больше его сопротивление, из-за которого сигнал постепенно слабеет и затухает, вследствие чего после определенного уровня его расшифровка становится слишком сложной или невозможной. Кроме того, стандарт USB устроен таким образом, что следующий пакет данных отправляется лишь после подтверждения получения предыдущего, и на этот процесс выделяется определенное время, при превышении которого пакет считается потерянным и отправляется повторно. Очевидно, что начиная с определенной длины кабеля количество пакетов, которые не укладываются в эти тайминги, становится слишком большим, а связь – ненадежной. Впрочем, значительное падение скорости происходит еще раньше. Как показывает практика, это все те же от 1 до 5 метров (в зависимости от используемой версии USB).

Так что же делать, если насущно необходимо соединить USB-устройства, находящиеся на расстоянии более 5 метров? Один из реальных примеров – подключение веб-камеры, размещенной на другом конце домохозяйства. Выход есть, ведь указанные ранее лимиты в 1-3-5 метров относятся исключительно к стандартным пассивным USB-кабелям. На больших расстояниях необходимо использовать активные или оптоволоконные USB-кабели. В первом случае в кабель встроены специальные чипы, усиливающие сигнал, что позволяет справиться с его затуханием и искажением, однако не решает полностью проблему высоких задержек между передаваемыми пакетами.

В редких случаях при использовании активных USB-кабелей удается обойтись без дополнительных источников питания. Активные кабели, способные выдавать скорость на уровне USB 3.2 Gen 1 (он же USB 3.1 Gen 1), то есть до 5 Гбит/с, могут достигать 20–25 метров в длину. Но стоят такие модели достаточно дорого (на рынке присутствуют предложения от 7 до 25 тыс. рублей), из-за чего их вряд можно считать массовым продуктом. Если же пользователь готов обойтись скоростью на уровне USB 2.0 (до 480 Мбит/с), то можно найти кабели длиной 10–15 метров за 2-3 тыс. рублей. Некоторые USB-удлинители имеют возможность последовательного соединения нескольких единиц в единую линию длиной до 30–60 метров. Такие гирлянды почти всегда нуждаются в дополнительном питании. Кроме того, на практике есть множество неочевидных сценариев, в которых эти связки могут работать нестабильно или не обеспечивать должные скоростные характеристики. Самый просто ориентир: чем длиннее гирлянда, тем меньше скорость.

Помимо прочего, большинство активных USB-кабелей длиной более 3 метров реализованы на базе «старых» разъемов USB Type-A, тогда как удлинители с разъемом USB Type-C обычно ограничены этой же длиной. Поэтому в ряде случаев может понадобиться еще и переходник с USB 3.0 Type-C на USB 3.0 Type-A. В качестве альтернативы активным USB-кабелям можно использовать оптоволоконные. В них для передачи данных используется свет, в то время как питание передается по встроенным в кабель медным проводам. В любом случае, чтобы понимать, насколько мощные устройства можно подключить с помощью конкретного кабеля, нужно знать максимально допустимую для него силу тока и мощность, а также необходимость дополнительного питания. Оптоволоконные USB-кабели стоят еще дороже активных собратьев.

Если нужно обеспечить более приемлемую по соотношению «цена – качество» связь USB-устройств на действительно большом расстоянии, стоит обратить внимание на удлинитель-переходник USB-Ethernet. Такое устройство состоит из двух частей, соединяющихся между собой с помощью витой пары (обычный Ethernet-кабель) длиной до 100 метров. При этом одна из частей снабжена USB-портом типа «штекер» (male), а другая – USB-портом типа «разъем» (female). Опять же, скорость такой связки чаще всего будет в пределах стандарта USB 2.0, а в некоторых случаях может быть ограничена даже на уровне USB 1.1 (до 12 Мбит/с). К тому же пользователь может столкнуться с недостаточностью питания, что решается покупкой аналогичных решений с дополнительным питанием.

Итого

Для того чтобы получить нужные пользователю скорости передачи данных и зарядки, необходимо, чтобы все элементы цепи поддерживали одни и те же технологии и стандарты. Фактические скорости зависят от используемого адаптера питания, подключенного устройства, а также от всех дополнительных устройств (переходников, концентраторов) и кабелей, участвующих в усилении сигнала. Очевидно, что основной используемый кабель также должен быть совместим с нужной версией USB и поддерживать определенную силу тока/напряжение/мощность. Только тогда можно рассчитывать на получение нужных расчетных характеристик.

Чем более сложной является цепь, тем больше вероятность получения на практике заниженных скоростей передачи данных и зарядки. Кроме того, не стоит забывать, что в реальности можно столкнуться с ситуацией, когда смартфон и «умный» чип в зарядке или кабеле – особенно если все элементы от разных производителей – не могут с ходу «договориться» о наиболее оптимальном режиме работы. В таком случае также будет выбран компромиссный, а значит, и более медленный вариант. Именно поэтому универсальная рекомендация использовать фирменные аксессуары продолжает оставаться актуальной.

В то же время, благодаря способности современных устройств к самостоятельному выбору оптимальных параметров зарядки и популяризации стандарта USB-PD (Power Delivery), шансов, что универсальный кабель сработается с портфолио гаджетов конкретного пользователя, становится все больше. Поэтому умение беглым взглядом оценивать технические характеристики на упаковке кабеля/удлинителя/адаптера все же приветствуется. Такой вариант может быть дешевле и ни в чем не уступать оригиналу.

Самым сложным и спорным в контексте USB-кабелей остается вопрос их удлинения. Сделать это совсем без потери качества невозможно, а все заявленные в спецификациях скоростные характеристики идут в жесткой сцепке с другими физическими параметрами кабеля, в частности толщиной и длиной. В этих вопросах нет четкой стандартизации, а большинство практических решений являются результатом своего рода технической импровизации. Тем не менее, если в рамках проекта требуется удлинение USB-кабеля не более чем на 10–15 метров, можно обойтись готовыми профессиональными решениями по относительно адекватной цене.

Однако не стоит рассчитывать на сверхбыструю зарядку при использовании проводов длиной более 3–5 метров, ведь чем длиннее проводник, тем больше его электрическое сопротивление и меньше сила тока. Потери в характеристиках из-за сопротивления можно компенсировать с помощью увеличения толщины проводника (так как его сопротивление обратно пропорционально площади его поперечного сечения), но это повлияет на внешний вид и конечную стоимость кабеля. Таким образом, для быстрой зарядки лучше использовать USB-кабели длиной 1–3 метра.