ประเภทสาย USB ความเร็ว พอร์ต และกำลังไฟฟ้า: คู่มือฉบับสมบูรณ์

ไม่มีใครที่สมเหตุสมผลจะโต้แย้งว่าการมาถึงของ USB เป็นสิ่งไม่ดี ก่อนที่เราจะได้พอร์ต USB ไอคอนิกนี้ โลกเต็มไปด้วยมาตรฐานการเชื่อมต่อที่笨重 และแตกต่างกัน PC แบบดั้งเดิมในช่วงต้นทศวรรษ 90 มีพอร์ต LPT, Serial, PS2, SCSI และ MIDI เพื่อนำเพียงไม่กี่อย่าง! ตอนนี้เรามี Universal Serial Bus แต่มันไม่ได้ "Universal" (สากล) เหมือนที่คาดหวัง!

เวอร์ชันและความเร็วของ USB

สำคัญที่จะต้องเข้าใจว่า แม้พอร์ต USB และสาย USB สองตัวอาจ ดู เหมือนกัน แต่ไม่ได้หมายความว่าพวกเขามีความสามารถเท่ากัน นั่นเป็นเพราะมาตรฐาน USB พัฒนาขึ้นตลอดปี ฮาร์ดแวร์ที่ส่งและรับข้อมูลเร็วขึ้น และการต่อสายภายในแตกต่างกันอย่างมาก

แต่วงจรสำคัญของ USB คือ ส่วน "Universal" ในทางปฏิบัติ หมายถึง หากสาย USB เข้าไปในพอร์ต มันจะทำงาน สิ่งแย่ที่สุดที่จะเกิดคือ มันจะ Default ไปที่มาตรฐานเก่าที่ช้าที่สุดที่ทั้งสองอุปกรณ์เข้าใจ ซึ่งหมายความว่าอุปกรณ์บางอย่างทำงานไม่ได้เพราะไม่สามารถผลักดันข้อมูลผ่านสายได้พอ

เมื่อคุณซื้ออุปกรณ์ USB ปริมาณนอก (Peripheral) มันจะระบุว่ามาตรฐานสูงสุดที่รองรับคืออะไร และ — บางครั้ง — ต้องการ หมายความว่าคอมพิวเตอร์ สาย และอุปกรณ์ ต้องปฏิบัติตามมาตรฐาน USB นั้นๆ เพื่อให้ทำงานได้ดีที่สุด

ขณะนี้มี USB 3 รุ่น (Generations) อยู่ในธรรมชาติ พร้อมรุ่นที่ 4 ยังไม่ปล่อย แต่กำลังพัฒนา นี่คือข้อมูลขั้นต่ำที่คุณต้องรู้:

• USB 1 มีความเร็วทฤษฎีสูงสุด 12 Mbps (เมกะบิตต่อวินาที) อุปกรณ์เก่าเหล่านี้จะทำงานกับ USB สมัยใหม่ แต่ไม่เกินความเร็วนั้น และมักช้ากว่า ยังเรียกว่า "Full Speed" USB ซึ่งอาจสับสน
• USB 2 เร็วกว่ามาก ความเร็วทฤษฎีสูงสุด 480 Mbps ชื่อการตลาดคือ "High Speed"
• USB 3 เป็นมาตรฐานล่าสุดในขณะเขียน มีความเร็วทฤษฎีสูงสุด 5 Gbps (กิกะบิตต่อวินาที) ชื่อการตลาดคือ "SuperSpeed"

USB 1.1 จริงๆ แล้วเป็นมาตรฐาน USB 1 ที่ได้รับการนำมาใช้กว้างที่สุด โดยเกือบไม่มีอุปกรณ์ USB 1.0 ที่ไปถึงมือผู้ใช้ USB 2.0 ได้รับการปรับปรุงครั้งเดียว แต่ USB 3 ได้รับการปรับปรุงมากที่สุด ด้วย USB 3.1 และ 3.2

เหล่านี้ แบ่ง ออกเป็น Generations (รุ่นย่อย) อีก USB 3.1 มี Gen 1 และ Gen 2 USB 3.2 มี Gen 1, 2 และ 2×2

รุ่น Generations เหล่านี้แตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญด้านประสิทธิภาพ USB 3.1 Gen 1 ทำงานที่ 5 Gbps แต่ Gen 2 เร็วขึ้นสองเท่า! รุ่น USB 3.2 ทำงานที่ 5, 10 และ 20 Gbps ตามลำดับ

หมายเหตุเกี่ยวกับ Thunderbolt 3 ผ่าน USB-C

Thunderbolt 3 เป็นมาตรฐานการส่งข้อมูลที่แยกจาก USB แต่มันใช้พอร์ต USB-C เดียวกัน! นี่ไม่สับสนขนาดที่คิด ลองแยกสิ่งที่คุณต้องรู้:

• อุปกรณ์ USB-C ใดๆ จะทำงานในพอร์ต Thunderbolt 3 ใดๆ ได้
• อุปกรณ์ Thunderbolt จะ ไม่ ทำงานในพอร์ต USB-C ธรรมดาที่ไม่มี Thunderbolt
• พอร์ต Thunderbolt USB-C บ่อยครั้งมีกราฟิกสายฟ้าขนาดเล็กข้างๆ
• สาย USB-C ทำงานเป็นสาย Thunderbolt ได้ แต่วันราคาถูกอาจไม่รองรับความเร็วได้อย่างเหมาะสม
• สาย Thunderbolt ทำงานเป็นสาย USB-C ได้เช่นกัน

Thunderbolt เป็นเทคโนโลยีที่น่าสนใจ แต่นี่คือบทความเกี่ยวกับ USB ดังนั้นเราจะหยุดที่นี่

ประเภทพอร์ต USB (USB Port Types)

ตอนนี้เราครอบคลุม Generations ของ USB แล้ว มาพูดถึงพอร์ตทางกายภาพจริงๆ ก่อนจะทำนั้น นี่คือเคล็ดลับเร็ว — พอร์ต USB 3 โดยปกติจะเป็นสีน้ำเงินด้านใน! ทำให้แยกแยะจากพอร์ต USB รุ่นเก่าได้ง่าย

พอร์ต USB ต้นฉบับ เรียกว่า พอร์ต Type A นี่คือประเภทพอร์ตที่เราทุกคนรู้จักและรัก ซึ่งพบได้ในทุกอย่าง ตั้งแต่ทีวีจอแบนไปจนถึงนาฬิกานาฬิกา พอร์ต USB 1 และ USB 2 Type-A มีขาเพียง 4 ขา สองขาสำหรับข้อมูล สองขาสำหรับไฟฟ้า พอร์ต USB 3 Type-A มีขาทั้งหมด 9 ขา แต่เข้ากันได้แบบ Backward-compatible

ต่อไปคือ พอร์ต Type B ที่น้อยกว่า มักพบบนอุปกรณ์อย่างพิมพ์หรือฮาร์ดดิสก์ภายนอก เป็นพอร์ตหญิง (Female Port) สำหรับอุปกรณ์ที่ไม่ใช่ "Host Device" เช่นคอมพิวเตอร์ พอร์ต USB 1 และ 2 Type-B ไม่ เข้ากันได้ทางกายภาพกับพอร์ต USB 3 Type-B

สุดท้ายคือ พอร์ต Type-C ล่าสุด พอร์ตขนาดเล็ก สายต่อหนาแน่น ที่สามารถเสียบได้ทั้งสองด้าน (Reversible) หมายความว่าไม่เหมือน Type A หรือ B คุณสามารถเสียบได้ทุกทิศทาง ด้วยตัวแปลง นี่เข้ากันได้กับ USB ทุกอย่าง ยกเว้น USB 1 แทนที่ประเภทการเชื่อมต่ออื่นๆ ตั้งแต่ USB 3.2 เป็นต้นไป

นั่นคือสิ้นสุดสำหรับพอร์ตที่เรียกว่า "Standard" แตกมีเวอร์ชัน "Mini" และ "Micro" ของพวกเขาสำหรับอุปกรณ์ที่เล็กเกินไปสำหรับพอร์ต USB-A ขนาดเต็ม Game Controllers, สมาร์ทโฟน และอุปกรณ์ขนาดเล็กอื่นๆ อาจมี Mini- และ Micro- เวอร์ชันของ Type-A และ Type-B พอร์ต มีพอร์ต Type-AB ด้วย สำหรับอุปกรณ์ที่ทำหน้าที่เป็น Host และ Peripheral ทั้งคู่

ก่อนพอร์ต USB-C สมาร์ทโฟนส่วนใหญ่มีพอร์ต Micro-B พอร์ต Mini-B พบได้บนอุปกรณ์อย่างคอนโทรลเลอร์ PlayStation 3

ในขณะที่พอร์ต Micro-B ยังใช้กันอย่างกว้างขวางสำหรับสมาร์ทโฟน พาวเวอร์แบงก์ และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ขนาดเล็กสมัยใหม่ USB-C กำลังกลายเป็นมาตรฐานใหม่สำหรับ ทุก อุปกรณ์ที่ใช้ USB ไม่ว่าขนาด

มาตรฐานกำลังไฟฟ้า USB (USB Power Standards)

USB มากกว่าการถ่ายโอนข้อมูลระหว่างอุปกรณ์ มันยังเป็นวิธีถ่ายโอนพลังงาน ด้วยข้อยกเว้นของอุปกรณ์มือถือของ Apple เกือบทุกสมาร์ทโฟนสมัยใหม่ใช้พอร์ต USB ประเภทหนึ่งประเภทหนึ่ง สำหรับการชาร์จและข้อมูล

จริงๆ แล้ว อุปกรณ์มากมายที่ไม่ถ่ายโอนข้อมูลเลย ก็ยังใช้ USB สำหรับชาร์จ ตัวอย่างเช่น พาวเวอร์แบงก์ไปจนถึงโดรนเล่นของเล็กๆ สาย USB บางเส้นส่งแค่ไฟฟ้า ขาดสายต่อสำหรับการถ่ายโอนข้อมูล สายไฟที่มาพร้อมพาวเวอร์แบงก์ บางครั้งเป็นประเภทนี้

มันมีประโยชน์จริงที่จะใช้สายเฉพาะไฟฟ้า เพื่อป้องกันการติดไวรัสของอุปกรณ์มือถือ ตัวอย่างเช่น ที่สนามบินที่มีเครื่องชาร์จ แฮกเกอร์สามารถสลับกับอุปกรณ์ติดมัลแวร์ได้ สาย USB ที่เรียกว่า "Data Blocker" ป้องกันการโจมตีแบบนี้ได้

ในแง่ของพลังงานจริงที่ผ่านสาย USB มีความหลากหลายมาก อย่างไรก็ตาม สิ่งหนึ่งที่คุณควรรู้คือ หากคุณเสียบอุปกรณ์ USB เข้าพอร์ตที่ยอมรับมาตรฐาน USB มันจะดึงพลังงานแค่ที่มันต้องการ หรือแค่ที่พอร์ตจ่ายได้ ขึ้นอยู่กับว่าอันไหนต่ำกว่า

ดังนั้นคุณไม่ต้องกังวลเรื่องการเสียบโทรศัพท์เข้าชาร์จเจอร์ที่มีไฟฟ้าสูงกว่าที่มันมาด้วย ตราบใดที่อุปกรณ์ทั้งสองและสายมาจากผู้ผลิตที่น่าเชื่อถือ ไม่ใช่เรื่องที่ต้องคิด

สิ่งสำคัญที่ต้องรู้คือ บางแหล่งจ่ายไฟ USB ไม่ได้ชาร์จหรือจ่ายไฟอุปกรณ์ของคุณได้ดี USB จ่ายไฟตาม Generation ของฮาร์ดแวร์ USB 1.0 และ 2.0 ให้กระแส 500 mAh USB 3.0 ให้ได้ถึง 900 mAh USB 3.1 ให้ได้ถึง 3000 mAh (3A)!

นี่คือเพียงตัวเลขขั้นต่ำที่ผู้ผลิตต้องปฏิบัติตามเพื่อผ่านการรับรอง คุณอาจสังเกตว่าชาร์จเจอร์รถและชาร์จเจอร์ iPad ของ Apple มักมีค่า 2.1A ซึ่งไม่ใช่ส่วนหนึ่งของมาตรฐาน USB ใดๆ เพื่อใช้พลังงานเพิ่มเติม อุปกรณ์ต้องคุยกับชาร์จเจอร์เพื่อ Negotiate (เจรจา) ว่าอยากได้พลังงานเท่าไหร่

หากไม่สามารถเจรจาได้ มันจะ Default ไปที่ขั้นต่ำ ซึ่งมักเป็น 500 mAh ทั้งที่คุณต้องรู้คือ ชาร์จเจอร์และอุปกรณ์ทั้งสองต้องรองรับมาตรฐาน "Quick Charging" เดียวกันสำหรับพลังงานที่สูงกว่ามาตรฐาน USB

นอกเหนือจากการจ่ายไฟกำลังสูงของ USB 3 รุ่นล่าสุด มาตรฐาน Quick Charging อื่นๆ ทั้งหมดไม่ใช่มาตรฐานอุตสาหกรรม ดังนั้นไม่มีการรับประกันว่าโทรศัพท์ "ชาร์จเร็ว" ของคุณจะชาร์จได้เร็วที่สุดบนชาร์จเจอร์บุคคลที่สาม

บนโทรศัพท์ Android ตัวอย่าง จะมีการแจ้งเตือนบอกว่าอุปกรณ์กำลังชาร์จช้าหรือเร็ว พร้อมประมาณเวลา

การใช้ USB บน Mac

USB เป็นฟีเจอร์ของคอมพิวเตอร์ Apple เกือบนานเท่า USB เอง iMac ปี 1998 ครั้งแรก กำจัดพอร์ตทั้งหมดเหลือเพียง 2 พอร์ต USB และ 2 พอร์ต FireWire ไม่เกินจริงที่จะพูดว่า Apple มีบทบาทสำคัญในการนำ USB มาใช้ทั่วไป

Mac สมัยใหม่ก็ทำสิ่งรاديคอลเกี่ยวกับเทคโนโลยี USB กำจัด ทุกพอร์ต แลกกับพอร์ต USB-C เพียงหนึ่งหรือสองพอร์ต นี่หมายความว่าหากคุณต้องการใช้อุปกรณ์ที่ไม่ใช้ USB-C โดยพื้นฐาน โซลูชันเดียวคือ USB-C Hub

ข่าวดีคือ USB-C มีแบนด์วิดท์และพลังงานมากพอ ที่จะเพิ่มอุปกรณ์ Hub ราคาถูกให้คุณการเชื่อมต่อที่คุณต้องการใดๆ ตรวจสอบให้แน่ใจว่าหาอันที่ทดสอบความเข้ากันได้กับ Mac โดยเฉพาะ MacBook ที่มีพอร์ต USB-C สองพอร์ต สามารถทำงานกับอุปกรณ์ "Dual-Hub" ที่เสียบพอร์ต USB-C ทั้งสองและรวมมันเพื่อใช้กับ Hub

หมายเหตุสุดท้ายเกี่ยวกับ USB 4

ก่อนที่เราจะปิดบัญชีเรื่อง USB เราต้องพูดสั้นๆ เกี่ยวกับอนาคต USB 4 กำลังจะมาถึง ดังนั้นการเตรียมพร้อมสำหรับมันเป็นความคิดที่ดี มาตรฐานใหม่นี้รองรับแบนด์วิดท์สูงสุด 40 Gbps แต่เข้ากันได้แบบ Backward-compatible เฉพาะกับ USB 3.2 และ USB 2.0

ในทางปฏิบัติ นี่ไม่น่าจะรบกวนใคร เนื่องจากฮาร์ดแวร์ USB 1 ล้าสมัยโดยสิ้นเชิงแล้ว พอร์ต USB-C ปัจจุบันจะเป็นหลักของ USB 4 และดังนั้น USB ทั้งหมดกำลังถูกทำให้เป็นหนึ่งเดียว ทำให้ความกังวลเรื่องว่าพอร์ตต่างๆ จะทำงานร่วมกันได้หรือไม่ กลายเป็นเรื่องของอดีต ในไม่กี่ปีข้างหน้า คุณจะไม่ต้องจำอะไรที่คุณอ่านในบทความนี้เลย