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Connectique USB : Les différents formats et normes
Connectique USB
Les différents formats et normes
Afin d'y voir un peu plus clair dans la jungle que représente l'USB et ses différentes évolutions, nous détaillerons au travers de cet article les différents formats de cette connectique maintenant largement répandue, mais également ses différentes normes, technologies associées et performances. Vous n'aurez ainsi plus aucun mal à vous repérer dans les différentes nomenclatures composant le monde de l'USB !
Normes & Performances
La norme USB ayant largement évoluée depuis sa création en 1996, elle se décline en différente versions, associées à des performances devenues de plus en plus élevées. Chaque version étant pensée pour remplacer petit à petit les précédentes, les anciennes versions tendent à disparaître au fil du temps.
USB 1.0 et USB 1.1
Première version de l'USB, l'USB 1.0 apparu en 1996 n'a finalement jamais été vraiment mise en place et est restée à l'état de concept. C'est avec l'USB 1.1 en 1998 que l'USB fait réellement son apparition. Cette norme reprend ainsi la base théorique de l'USB 1.0 tout en y apportant des corrections et en y intégrant deux modes de transmission :
- Le mode lent ou Low Speed dispose d'un débit de 1,5 Mbit/s et permet la connexion de périphériques ne nécessitant pas de transférer beaucoup de données. C'est notamment le cas d'appareils comme les souris ou claviers d'ordinateurs.
- Le mode pleine vitesse ou Full Speed propose lui un débit de 12 Mbit/s et est utilisé pour brancher des périphériques nécessitant de transférer plus de données. On le retrouve notamment sur les imprimantes, scanners ou disques durs, mais reste insuffisant pour de nombreux autres périphériques et le stockage de masse.
USB 2.0
En 2000 apparaît l'USB 2.0, optimisant sa vitesse de transmission pour atteindre un débit théorique de 480 Mbit/s. Il est ainsi nommé USB High Speed et dispose d'une bande passante suffisante pour être utilisé avec la grande majorité des périphériques.
Apparition de l'USB OTG
L'extension OTG pour On-The-Go apparaît en 2007 et est intégrée à la norme USB 2.0. Celle-ci offre la possibilité d'effectuer des transferts de données entre deux périphériques sans nécessiter l'utilisation d'un périphérique hôte, comme un ordinateur par exemple. Elle offre ainsi une meilleure flexibilité des connexions USB en supprimant l'architecture de fonctionnement maître-esclave. On peut ainsi, par exemple, échanger des fichiers audio directement entre un smartphone et un DAP, sans passer par un ordinateur.
USB 3.0 (ou USB 3.1 / 3.2 Gen 1)
C'est en 2008 qu'apparaît l'USB 3.0. Cette nouvelle version intègre le SuperSpeed, augmentant toujours plus la bande passante avec un débit théorique de 5 Gbit/s et pouvant fournir une puissance de 4,5W. Les connecteurs utilisant la norme USB 3.0 sont généralement signalés par un insert bleu. On retrouve parfois aussi un insert rouge, indiquant une puissance électrique possible plus importante (2A) pour une charge plus rapide de certains appareils.
USB 3.1 (ou USB 3.1 / 3.2 Gen 2)
L'USB 3.1 fait son apparition en 2014. Cette nouvelle itération de la norme USB double les débits de transmission de la version précédente avec une capacité de 10 Gbit/s. Cette nouvelle norme introduit également un nouveau format : l'USB-C. Par ailleurs, l'USB 3.1 Gen 2 reste rétrocompatible avec l'USB 3.1 Gen 1 (USB 3.0) et l'USB 2.0.
USB 3.2 Gen 2x2
Avec cette nouvelle version, les débits de la version précédente sont encore une fois doublés. L'USB 3.2 Gen 2x2 est ainsi capable de fournir un débit théorique de 20 Gbit/s.
USB4
La norme USB4 annonce des débits de transmission s'élevant à 40 Gbit/s et intègre les différentes fonctionnalités proposées par la connectique Thunderbolt 3. Les câbles restent ici au format USB-C.
USB4 version 2.0
Toute dernière norme USB, la version 2.0 de l'USB4 vient encore une fois doubler la bande passante pour atteindre un débit théorique de 80 Gbit/s.
Les différents formats USB
Les connecteurs USB sont disponibles dans de nombreux formats. Certains sont aujourd'hui obsolètes quand d'autres coexistent toujours. Nous vous détaillons ici tous les formats d'USB :
USB Type-A (USB-A)
Les formats USB Type-A et USB Type-B sont apparus les premiers. L'USB-A se trouve généralement du côté hôte, par exemple sur un ordinateur, un clavier, un serveur, un hub, un chargeur ou d'autres périphériques tels que des clés USB ou disques durs externes. De format rectangulaire et disposant de 4 broches, son insertion ne peut se faire que dans un seul sens, demandant une certaine attention au moment du branchement. Dans sa version USB 3.0, plus rapide, le connecteur se dote de 9 broches et d'une couleur bleue facilement identifiable.
USB Mini-A
L'USB Mini-A est une version USB 2.0 plus compacte que l'USB Type-A. Il est utilisé dans le cadre de l'apparition de la spécification OTG (On-The-Go). Encore une fois, il s'agit d'une connectique hôte. Celle-ci est aujourd'hui très peu répandue.
USB Micro-A
Faisant suite à l'USB Mini-A, l'USB Micro-A vient une nouvelle fois réduire la taille du connecteur, tout en améliorant sa résistance mécanique. Comme le Mini-A, l'USB Micro-A n'est que très peu répandu.
USB Type-B (USB-B) 2.0
L'USB Type-B, généralement utilisé en complément de l'USB Type-A, se situe du côté du périphérique. En audio on peut notamment le retrouver en entrée d'un DAC ou d'un amplificateur par exemple. On peut sinon le retrouver sur des périphériques disposant généralement d'un câble d'alimentation indépendant, comme des imprimantes par exemple. De format carré avec deux angles biseautés, il se dote aussi de 4 broches.
USB Type-B (USB-B) 3.0
Déclinaison de l'USB Type-B, cette version SuperSpeed en USB 3.0 permet d'atteindre des débits plus élevés. Le connecteur en lui même se voit agrémenté d'un bloc rectangulaire supplémentaire avec un total de 9 broches.
USB Mini-B
L'USB Mini-B est une déclinaison cette fois plus petite de l'USB Type-B. Il fut utilisé principalement sur des appareils compacts tels que des téléphones mobiles ou appareils photos numériques mais est aujourd'hui obsolète.
USB Micro-B
L'USB Micro-B représente une nouvelle fois une réduction de la taille de son prédecesseur, l'USB Mini-B. Plus fin, il offre également une plus grande durabilité et est capable de supporter un cycle de connexion et déconnexion plus important.
USB Micro-B SuperSpeed 3.0 / 3.1
L'USB Micro-B SuperSpeed est le pendant miniaturisé de l'USB Type-B SuperSpeed. Il permet également d'atteindre des débits de transfert plus élevés.
USB Type-C (USB-C)
Faisant son apparition en 2014 avec la norme USB 3.0, l'USB Type-C est conçu dans une optique de normalisation de l'ensemble des connectiques USB, visant à remplacer progressivement l'ensemble des connecteurs précédemment énoncés. Son format réversible est bien plus pratique pour l'utilisateur puisqu'il permet un branchement quel que soit le sens du connecteur. De plus, il n'est ici plus question de connecteur hôte et de connecteur périphérique : l'USB Type-C peut être utilisé des deux côtés. Par ailleurs, l'USB-C est compatible avec de nombreuses technologies, comme l'USB Power Delivery permettant un transfert de puissance plus important qu'auparavant (jusqu'à 100W), ainsi que le transfert de flux vidéo grâce à l'implémentation de la technologie DisplayPort.
Câbles Lightning
Bien qu'il ne s'agisse pas réellement d'une connectique USB, le Lightning est cependant l'alternative propriétaire proposée par Apple sur ses appareils et fonctionne de manière tout à fait similaire à l'USB. Tout comme l'USB Type-C, il s'agit d'une connectique réversible pouvant être utilisée dans les deux sens.
USB et alimentation
Si l'USB a d'abord été un moyen de transférer des données, il est également possible de l'utiliser pour fournir une alimentation électrique. Là encore, plusieurs normes sont apparues pour s'adapter à des besoins évoluant sans cesse.
USB Battery Charging
Sur les premières versions de l'USB, le courant de charge disponible n'était que de 1500mA max sans transfert de données simultané ou 500mA avec des transferts en parallèle. Certains chargeurs pouvaient atteindre les 2.4A de courant.
USB Power Delivery
Le protocole USB Power Delivery est une technologie de charge rapide implémentée par l'USB Implementers Forum avec l'apparition du connecteur USB Type-C
USB Power Delivery (USB-PD) 3.0
L'USB-PD 3.0 est capable de fournir jusqu'à 100W de puissance pour une tension maximale de 20V. De plus, ce mode d'alimentation est bidirectionnel. Par exemple, une batterie portable pourra de manière classique recharger un smartphone mais pourra elle-même être rechargée par un smartphone.
USB Power Delivery (USB-PD) 3.1
Afin d'élargir le nombre d'appareils pouvant utiliser l'USB-C comme source de charge, la version 3.1 de l'USB-PD est capable de délivrer une puissance jusqu'à 240W avec une tension de 48W et un courant de 5A. Bien entendu, une telle puissance nécessite des câbles adaptés et certifiés USB EPR.
Quick Charge
La technologie Quick Charge est un protocole propriétaire développé par Qualcomm et permettant d'augmenter la tension de charge des appareils mobiles afin d'en recharger les batteries plus rapidement. Ainsi, avec la Quick Charge il devient possible de dépasser les 5V et 2A permis par le protocole de charge USB standard.
Quick Charge 1.0
Cette première mouture du protocole Quick Charge permet de délivrer une tension jusqu'à 6.3V pour un courant de 2A et une puissance maximale de 10W. Elle introduit aussi les fonctions de limite de courant d'entrée automatique et une détection automatique de la source d’alimentation.
Quick Charge 2.0
Avec la version Quick Charge 2.0 on voit les performances de charge augmenter largement avec une tension maximale pouvant atteindre 20V et un courant pouvant aller jusqu'à 3A pour une puissance max de 18W. Cette version s'accompagne de l'apparition de la fonctionnalité Dual Charge visant à réduire la température du périphérique chargé en divisant l'alimentation en deux lignes.
Quick Charge 3.0
La puissance maximale délivrée par le protocole Quick Charge 3.0 augmente une nouvelle fois avec une possibilité de fournir jusqu'à 36W, 22V et 4.6A. Côté nouvelles fonctionnalités, on retrouve ici la technologie INOV qui vient définir le niveau optimal de transfert de puissance pour un meilleur rendement, mais également de nouvelles améliorations en termes de durabilité et de température.
Quick Charge 4 et 4+
Quick Charge 4 et 4+ permettent de délivrer une puissance max de 100W en Quick Charge ou de 27W via la compatibilité USB-PD (Power Delivery). Encore une fois, cette nouvelle itération du protocole de charge s'accompagne d'améliorations concernant le rendement mais aussi un système de protection supplémentaire contre les surtensions, surintensités et la surchauffe.
Quick Charge 5
Dernière version à ce jour du protocole Quick Charge, cette version permet une puissance pouvant monter jusqu'à 100W avec de nouveau une compatibilité avec le protocole USB-PD PPS. La fonction de double charge pour charger des doubles cellules de batterie fait aussi son apparition et la gestion thermique est à nouveau améliorée.
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