USB-C-zu-Micro-USB-Adapter

Ich habe eine Wärmebildkamera von Seek Thermal, die man mit einer Handy-App verwendet. Es ist ein älteres Modell, als es zwei Varianten gab – mit Micro-USB- und mit Lightning-Anschluss. Nachdem die Kamera nun schon zwei Handys überlebt hat, heißt das, dass ich inzwischen einen Adapter auf USB-C brauche. Aber das ist ja eigentlich nichts Besonderes, oder?

Bedauerlicherweise, wie man inzwischen bei USB-C zu erwarten weiß, ist es nicht ganz so einfach. Wenn man einen Adapter kauft, der richtig aussieht, heißt das noch lange nicht, dass er auch funktioniert und es gibt auch keine klaren Merkmale, nach denen man Ausschau halten kann¹. Daher dieser kurze Beitrag als Fokus auf diesen winzigen Aspekt von USB-C in der Praxis.

Auslöser für meine Beschäftigung mit dem Thema war, dass ich mein bis dahin treuer Adapter von USB-C (männlich) auf Micro-USB (weiblich) einen Sturz nicht überlebt hat und der bestellte Ersatz nicht funktionieren wollte. Ich würde natürlich lieber meinen neuen Adapter zum Funktionieren überreden, als immer weitere zu kaufen, bis ich einen finde, der das tut, was ich will. Meine Vermutung ist, dass mein Verwendungszweck eher selten ist: Wahrscheinlicher ist, dass jemand einen solchen Adapter kauft, der ein bestehendes Micro-USB-Kabel mit USB-C-Geräten benutzen will. Im Gegensatz zu meinem Anwendungsfall ist hier der Host auf Seiten der Micro-USB-Buchse und in diese Richtung funktioniert mein neuer Adapter durchaus. Die Datenleitungen sind also da, was schon mal Hoffnung auf eine erfolgreiche Aktivierung macht.

Beginnen wir zunächst genau mit diesem Fall und leiten uns her, wie der Adapter intern aufgebaut sein müsste. Das Device zeigt seine Verbindung dem Host mit einem Widerstand an einer Datenleitung an (D+ oder D− je nach USB-Standard) – das ist also mit einer einfachen Verbindung der vier USB-2.0-Leitungen schon abgedeckt. Ein USB-C-Device allerdings möchte noch über das Stromversorgungsvermögen des Hosts informiert werden, was über einen Pull-Up an einer CC-Leitung geschieht. Nachdem ein Micro-USB-Verbinder keine CC-Pins hat, muss dieser Widerstand im Adapter sein. Der Widerstandswert kommuniziert den Maximalstrom und 56 kΩ erlauben dem Device maximal 500 mA zu verbrauchen, womit wir auf der sicheren Seite sind.

Nur einer der beiden CC-Leitungen wird verwendet, aber das ist hier kein Problem, da der Adapter einen USB-C-Stecker hat (genau wie USB-C-Kabel auch nur eine CC-Leitung durchverbinden). Die bekannten Probleme von Geräten, die CC-Widerstände einsparen und dann je nach Kabelorientierung nicht funktionieren, treten mit Devices und ihren Pull-Downs auf, also nichts worum wir uns hier Gedanken machen müssen.

Für diese Richtung sind wir fertig! Wollen wir den Adapter nun aber in die andere Richtung verwenden und ein USB-Device mit Micro-USB-Stecker mit einem Host mit USB-C-Buchse verbinden, funktioniert nichts. Ein USB-C-Gerät gibt sich mit einem 5,1 kΩ-Pull-Down an einer CC-Leitung zu erkennen. Hier gibt es keinen Pull-Down und mein Handy erkennt nicht, dass irgendwas mit der Micro-USB-Buchse verbunden wurde und beginnt keinen Verbindungsprozess.

Die offensichtliche Lösung wäre es, den Pull-Down in den Adapter einzubauen. Damit wäre allerdings der Adapter alleine schon ein USB-C-Device, was auch zu Problemen führen könnte, wenn die Micro-USB-Buchse hostseitig ist. Außerdem ist nun der 56 kΩ-Pull-Up, den wir vorhin eingebaut haben, parallel zu einem Pull-Up in einem USB-C-Host, was die angekündigte Stromversorgungskapazität verfälscht.

Es scheint also als könnte so ein Adapter grundsätzlich nur für eine Richtung gebaut werden, oder?

Vor USB-C ermöglichte USB On-The-Go, dass ein Gerät wahlweise als Host oder als Device arbeitet, je nachdem was angeschlossen ist. Die Auswahl des Betriebsmodus erfolgt automatisch über einen fünften Pin, „ID“: Bei einem Device ist er mit Masse verbunden und bei Hosts nicht verbunden. Ein On-The-Go-Gerät kann somit erkennen, ob ID mit Masse verbunden ist und dann als Host aktiv werden oder sich sonst als Device präsentieren.

In unserem Fall können wir diesen Pin im Adapter benutzen: Mit einem Micro-USB-Device und mit Masse verbundenem ID hat der Adapter jetzt einen 5,1 kΩ-Pull-Down an einer CC-Leitung² und wird vom USB-C-Host als Device erkannt. In die andere Richtung bleibt ID offen und es ergibt sich ein 56,1 kΩ-Pull-Up. Perfekt!

Diese Schaltung lässt sich recht einfach in den existierenden Adapter einbauen, indem man den existierenden Pull-Up (aus dem ersten Schaltbild) entfernt und durch die Reihenschaltung der beiden Widerstände ersetzt. Der gemeinsame Anschluss der beiden Widerstände wird dann mit einem Stück Draht mit dem ID-Pin der Micro-USB-Buchse verbunden. Die verbesserte Adapterplatine würde dann auch problemlos in das Adaptergehäuse passen – wenn es noch existieren würde.