VBUS(Voltage Bus，电压总线) 是什么？

VBUS(Voltage Bus，电压总线) 是什么？

一、核心定义：VBUS 是什么？

VBUS 是USB（通用串行总线）规范中用于标识和提供电源正极的术语。简单来说，它就是USB接口上那条供电的导线或电源电压。

• V 代表 Voltage（电压）。
• BUS 代表 总线。

所以，VBUS 直译就是“电压总线”，即USB系统中的主电源线路。

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二、技术细节与作用

1. 电压标准

• 在传统的 USB-A 和 USB-B 接口中，VBUS 提供 +5V 的直流电压。
• 在 USB-C 接口中，由于引入了强大的USB Power Delivery（PD）协议，VBUS的电压可以是可协商的，包括 5V, 9V, 12V, 15V, 20V 等，从而能够为笔记本电脑、显示器等更大功率的设备供电。

2. 主要作用

• 为设备供电：这是最基本的功能。例如，U盘、键盘、鼠标等小功率设备完全依靠VBUS提供的5V电源工作，不需要额外的电源适配器。
• 为设备电池充电：手机、平板、蓝牙耳机等设备通过VBUS为内置电池充电。这就是我们常说的“USB充电”。
• 设备检测与枚举：当一个USB设备插入主机或集线器时，主机通过检测VBUS上的电压变化来感知有新设备连接，然后开始一系列的通信过程（称为“枚举”）来识别设备并加载合适的驱动程序。

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三、在电路图和实际接口中的位置

为了更直观地理解，我们来看一下它在不同USB接口中的引脚定义。

1. USB-A 接口（最常见的方口）

在一个标准的USB-A接口（无论是2.0还是3.0）中，通常有4个引脚：

引脚编号	信号名称	功能描述	通常的线缆颜色
1	VBUS	+5V 电源	红色
2	D-	数据负差分信号	白色
3	D+	数据正差分信号	绿色
4	GND	电源地	黑色

结论： 在USB-A口中，最边上的两个引脚就是VBUS和GND。

2. USB-C 接口（正反插的椭圆口）

USB-C接口更为复杂，有24个引脚。它的一个关键特点是对称设计，所以正反插都能用。因此，它有多组VBUS和GND引脚来保证可靠的大电流供电。

在一个USB-C接口中：

• 有4个VBUS引脚（A4, A9, B4, B9）
• 有4个GND引脚（A1, A12, B1, B12）

这种多引脚设计使得USB-C能够支持高达100W（20V/5A）的功率传输。

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四、相关概念辨析

理解VBUS时，经常需要和另外两个关键信号一起看：

1. GND：

   • VBUS是电源的正极（+），那么GND就是电源的负极（-） 或参考地。电流从主机的VBUS流出，经过设备，最后从GND流回主机，形成一个完整的回路。

2. D+ 和 D-：

   • 这是一对差分数据线，专门用于传输数据。USB设备通过这两根线与主机进行通信（传输文件、指令等）。
   • 关键点：VBUS只负责供电，不参与数据传输。 数据传输完全由D+和D-负责（对于USB 2.0而言）。

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五、实际应用场景举例

1. 手机充电：
   当你的手机通过USB线连接到充电器或电脑时，充电器的VBUS（+5V或更高协商电压）通过线缆连接到手机的VBUS引脚，为手机电池充电。

2. 电路设计：
   如果一个工程师要设计一个通过USB供电的小设备（比如一个USB小灯），他需要从USB连接器的VBUS引脚取电，并最终连接到GND形成回路。

3. 故障排查：
   如果一个USB设备无法被识别或无法充电，技术人员可能会用万用表测量VBUS引脚上是否有正确的+5V电压，以此来排查是电源问题还是设备本身的问题。

总结

VBUS就是USB接口里的“火线”或“正极电源线”。

• 功能：提供电源。
• 电压：通常是+5V，USB-C可协商更高电压。
• 搭档：必须与GND（地线）配对使用。
• 区分：与负责数据传输的D+和D-引脚完全独立。