淺談USB PD3.1快充規范

淺談Power Delivery起源與規格

過往產品的充電裝置多由各家廠牌使用各自的接口,導致裝置汰換時將造成許多浪費。由于USB的普及,市面大部分的產品都透過此接口傳輸數據,進而促使人們欲提升USB供電能力的想法。過去即使透過USB Battery Charging 1.2(BC1.2) 方式最多也只能提供7.5W (5V 1.5A),則電子產品需要較長的時間來充電。淺談PD快充起源與規格


USB-IF (USB Implementers Forum) 于2012年發表第一版USB Power Delivery規范 (USB Power Delivery Specification Revision 1.0, Version 1.0),其規格使供電能力大幅提升到最高100W (20V 5A)。隨著更多功能的加入,規范不斷更新,現已來到USB Power Delivery Specification Revision 3.1(后續以PD及PD Spec簡稱)。USB-C新版規格降臨:支持最高240W功率、需要升級線纜


隨著市場發展越來越成熟,Type-C接口漸漸成為市面上的主流,且多數產品支持PD,這些產品使用Configuration Channel (CC) pin傳輸PD溝通的訊息與協議,透過VBUS腳位供電。以下我們透過歷史文章匯總來了解PD概念。改變充電設計方式,采用USB PD和Type-C


淺談USB PD3.1快充規范

5月25日,USB-IF協會推出了USB Type-C線纜和接口標準v2.1版本,其中特別更新了有關供電能力的章節。USB PD3.1規范將原來的USB PD3.0內容歸到標準功率范圍(Standard Power Range,簡稱SPR)里面,最大功率保持100W不變;同時增加了擴展功率范圍(Extended Power Range,簡稱EPR),最大功率由100W擴展到240W。USB C,USB PD,USB 3.1到底是啥關系?圖片

根據USB-IF協會公布的資料顯示,在擴展功率范圍EPR中,新增了28V、36V和48V三種固定電壓檔和三種可調電壓檔(Adjustable Voltage Supply,簡稱AVS)


其中最大電流等級維持最大5A不變;100-140W功率是28V AVS,電壓范圍是15V-28V;大于140W到180W功率是36V AVS,電壓范圍是15V-36V;大于180W到240W是48V AVS,電壓范圍是15V-48V。


在USB PD3.1標準下,USB Type-C線纜分20V等級的普通線纜和50V等級的EPR線纜兩種規格。超過100W的功率輸出,不僅需要使用EPR(擴展功率)的5A線纜,而且還必須在Source,Sink和Cable之間通過EPR特定信息握手才能由SPR進入到EPR;如果線纜是固定在充電器上的Captive cable,則只需要Source和Sink之間握手即可。具體可以查閱歷史GRL發布的技術文獻:淺談PD快充起源與規格;依供電端與耗電端區分Power角色,廣義可分為下列三種:

淺談USB PD3.1快充規范


同時具有作為Source和Sink功能,CC pin上同時設有Rp與Rd

對接的兩端透過CC與VBUS偵測是否有合適的裝置連接上:由于電壓等級大幅度調高,所以安全問題非常重要,EPR對連接器和線纜等的安規提出更高的要求。需要重點關注IEC 62368關于限功率電源(Limited Power Supply,簡稱LPS)的規定。值得特別注意的是,本次USB PD3.1規范的制訂中,華為、小米、立訊精密、慧能泰等多家國內公司都積極參與其中,為新標準做出了重要貢獻,被寫入標準起草企業目錄


目前,業界標準基于USB Type-C 方面的USB PD充電協議僅開放到100W ,雖然對于多數手機與入門級游戲筆電等已經夠用,不過對于動輒使用到150W 以上甚至240W 的電競筆電等還是不夠的,隨著本次協會將USB PD 3.1開放到240W ,這就意味著除了少數超頻型電競筆電外,未來的USB PD 將可提供充足的功率,因此可以使用在高性能PC,大屏幕顯示器,帶有USB的打印機等,甚至,USB PD將成為大一統的標準供電接口,USB Type-C 要一統筆電充電的日子已經到來!


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