Czym jest technologia USB Power Delivery (PD)? Wyjaśnienie USB-PD i jego rodzajów.

USB Power Delivery (PD) to technologia, która pozwala urządzeniu komunikować się z ładowarką i kablem w celu określenia jego zapotrzebowania na energię, zapewniając bezpieczne, szybkie i wydajne ładowanie. Kluczową różnicą jest to, że oferuje ona większą możliwość przesyłu energii w porównaniu z tradycyjnymi metodami ładowania USB. Co więcej, USB-PD można technicznie zintegrować z dowolnym portem USB-C, jeśli zażyczy sobie tego producent.

Nawet zastrzeżone standardy ładowania firm takich jak OnePlus , Xiaomi i Apple nie mogą konkurować z wszechstronnością USB-PD. Istnieją jednak różne poziomy USB-PD i nie każde urządzenie, które je obsługuje, obsługuje ten sam sposób zasilania. Przyjrzyjmy się więc bliżej, jak działa USB-PD.

Jak działa USB PD?

Jeśli masz nowszy smartfon, prawdopodobnie zauważyłeś, że ładuje się on znacznie szybciej niż starsze modele. Jest to prawdopodobnie zasługą USB-PD i możliwości konfiguracji własnego napięcia wyjściowego, w przeciwieństwie do starszych protokołów.

USB , najpopularniejszy protokół komunikacyjny, być może jest Ci już znany , ale jeśli chodzi o zasilanie, ładowanie baterii przez USB , które poprzedzało USB-PD, pozostawało w tyle za innymi standardami. Z biegiem czasu potrzebowaliśmy również sposobu na szybsze, bezpieczniejsze i wydajniejsze ładowanie urządzeń. Właśnie tutaj pojawiła się technologia USB Power Delivery.

Aby zrozumieć tę koncepcję, najpierw trzeba wiedzieć, czym jest energia.

Mówiąc prościej, moc to iloczyn prądu i napięcia (P = IV) , a zatem w przypadku PD wartości prądu i napięcia są dostosowywane w celu zapewnienia wymaganej wartości. Ta „wymagana wartość” jest ustalana poprzez negocjacje dotyczące dostarczania mocy między ładowarką a urządzeniem.

Ładowarka rozpoczyna ładowanie od wysłania sygnału o niskiej mocy do urządzenia. Urządzenie odpowiada, odbierając moc o maksymalnej pojemności. Następnie ładowarka dostosowuje napięcie wyjściowe i prąd do wymagań urządzenia.

Ma to na celu zapewnienie bezpiecznego przebiegu wysyłki i uniknięcie problemów ze zgodnością.

Szacunkowo, Twój telefon prawdopodobnie będzie ładował się z mocą co najmniej 15 W, jeśli obsługuje jakąkolwiek technologię szybkiego ładowania. Z kolei ładowanie baterii przez USB obsługuje maksymalne napięcie wyjściowe 5 V i natężenie 0.9 A , co odpowiada mniej więcej mocy 4.5 W.

Dlatego też USB typu C jest częściej używane niż typ A lub Micro USB, ponieważ może osiągnąć 3 ampery przy napięciu 5 V lub alternatywnie 1.5 ampera przy tym samym napięciu. A dzięki technologii PD Twoje urządzenie (jeśli obsługuje) może osiągnąć moc do 240 watów!

Rola USB typu C w USB PD

USB PD i USB Type-C są często mylone lub używane zamiennie, ale w rzeczywistości są to dwie różne technologie. USB PD to protokół, który pozwala urządzeniom negocjować ilość potrzebnej im energii, podczas gdy USB Type-C to po prostu standard złącza używany do obsługi USB PD.

Dlatego, chociaż USB PD wykorzystuje port USB typu C, nie wszystkie złącza USB typu C obsługują USB PD . Oznacza to, że aby skorzystać z szybkich prędkości ładowania oferowanych przez USB PD, musisz upewnić się, że zarówno Twoje urządzenie, jak i ładowarka obsługują USB PD.

Z drugiej strony, USB typu C ma funkcję ładowania zwrotnego , co oznacza, że ​​może przesyłać sygnały w obu kierunkach. To czyni go bardziej praktycznym, ponieważ można go używać do zasilania przenośnego dysku SSD za pośrednictwem telefonu, a nawet do ładowania telefonu poprzez podłączenie go do innego telefonu. Istnieją jednak pewne ograniczenia, takie jak ograniczenia producentów dotyczące niektórych funkcji USB-PD, więc indywidualne doświadczenia mogą się różnić.

Typy USB PD

Standard USB-PD szybko ewoluował, umożliwiając szybkie i wydajne ładowanie urządzeń. Należy jednak pamiętać, że nie wszystkie urządzenia obsługują technologię PD w ten sam sposób, stąd liczne modyfikacje wprowadzane na przestrzeni lat.

USB PD 1.0 zmieniło zasady gry, umożliwiając dostarczanie mocy do 100 W (20 V przy 5 A) , co stanowiło znaczący postęp w porównaniu z tradycyjnymi specyfikacjami zasilania USB. Poziom mocy był ustalany poprzez proces negocjacji między urządzeniem a ładowarką, a nie, jak dotychczas, ograniczony do stałych wartości napięcia i prądu.

Udoskonalenia w standardach USB PD 2.0 i 3.0 koncentrowały się przede wszystkim na funkcjach zarządzania energią. Dostarczały one bardziej szczegółowych informacji o ładowanym urządzeniu, na przykład informowały o zbyt wysokiej temperaturze akumulatora lub przekroczeniu oczekiwanego poziomu napięcia lub prądu. Te udoskonalenia znacząco zwiększyły zarówno bezpieczeństwo, jak i wydajność ładowania.

Skuteczność tych zmian zależy jednak od kompatybilności urządzenia i ładowarki. Chociaż prawdą jest, że pełne korzyści z konkretnej wersji standardu PD można uzyskać tylko wtedy, gdy zarówno urządzenie, jak i ładowarka obsługują tę wersję, USB PD zostało zaprojektowane z myślą o wstecznej kompatybilności.

Oznacza to, że urządzenie obsługujące technologię PD 3.0 nadal można ładować za pomocą ładowarki PD 2.0 lub 1.0, choć bez dodatkowych funkcji zarządzania energią, które wprowadzono w późniejszych wersjach.

Programowalny zasilacz USB (USB PPS)

Czy pamiętasz, jak omawialiśmy, że USB PD wykorzystuje zestaw zdefiniowanych poziomów napięcia? Tradycyjnie poziomy te wynosiły 5 V , 9 V , 15 V i 20 V , co przekładało się na typowe prędkości ładowania spotykane w urządzeniach o mocy 18 W lub 30 W. Ale co, jeśli optymalna prędkość ładowania dla Twojego urządzenia mieści się pomiędzy tymi poziomami, na przykład 44 W?

W przeszłości, w przypadku USB PD 2.0, użytkownik był ograniczony do stałych poziomów napięcia, co oznaczało, że urządzenie o mocy 44 W mogło ładować się tylko z niższą częstotliwością. Jednak wraz z wprowadzeniem programowalnego zasilacza (PPS) w USB PD 3.0, sytuacja ta uległa radykalnej zmianie. PPS umożliwia precyzyjną kontrolę napięcia i prądu, umożliwiając regulację w krokach co 20 mV i 50 mA . Ta precyzyjna kontrola oznacza, że ​​ładowarka może precyzyjnie obsługiwać praktycznie każdą częstotliwość ładowania w zakresie możliwości urządzenia.

Powszechne przyjęcie technologii USB PD z PPS może znacznie uprościć nasze rozwiązania ładowania. Głównym celem USB PD jest zwiększenie efektywności ładowania przy jednoczesnym zmniejszeniu ilości elektrośmieci. Dzięki wykorzystaniu PPS, jedna ładowarka może idealnie zasilać wiele urządzeń z pełną wydajnością, minimalizując potrzebę stosowania wielu ładowarek dedykowanych konkretnym urządzeniom.

Korzyści z USB PD

Co zatem sprawia, że ​​USB PD jest o wiele lepszym rozwiązaniem niż którykolwiek inny standard?

1. Wyższy poziom energii: USB-PD może zapewnić do 240 W Z energii umożliwiającej efektywne ładowanie urządzeń o dużym poborze mocy, takich jak laptopy i konsole do gier.
2. Elastyczna regulacja mocy dzięki PPS: Funkcja programowalnego zasilania (PPS) umożliwia zasilanie urządzenia Wniosek o napięcie pośrednie w zakresie od 15 V do maksymalnego dostępnego napięcia stałego Z ładowarki. Ta elastyczność zapewnia urządzeniu odpowiednie napięcie do efektywnego ładowania, jednocześnie zwiększając prędkość ładowania i redukując generowanie ciepła.
3. Wprowadzenie nowych napięć elektrycznych w USB PD 3.0: USB PD 3.0 wprowadza nowe stabilne napięcia, takie jak 28 woltów، 36 woltów، Ć48 woltówKtóry zapewnia do 140 W، 180 W، Ć240 W Energii. Chociaż te poziomy nie dotyczą urządzeń mobilnych, zaspokajają one potrzeby urządzeń o wysokim zapotrzebowaniu na energię.
4. Dwukierunkowy przepływ energii: USB PD obsługuje dwukierunkowy przepływ energii, co oznacza, że ​​urządzenia mogą zarówno pobierać, jak i dostarczać energię. Dzięki temu laptop może na przykład ładować smartfon za pomocą kabla USB typu C z tego samego portu, z którego jest ładowany.
5. Inteligentne zarządzanie energią: Dzięki technologii USB PD każde urządzenie pobiera tylko tyle energii, ile potrzebuje, co poprawia wykorzystanie energii i zapobiega potencjalnym uszkodzeniom urządzenia.
6. Szeroki zakres zastosowań: USB PD nie ogranicza się do urządzeń o dużym poborze mocy. Obsługuje również urządzenia o niskim poborze mocy, takie jak słuchawki. Kluczową zaletą jest jego uniwersalność, eliminująca potrzebę stosowania osobnych ładowarek dla każdego urządzenia, o ile obsługuje ono USB PD. Ma to pozytywny wpływ na… Środowisko Zmniejsza Twój ślad węglowy.

Dlaczego firmy przestały rozwijać technologie ultraszybkiego ładowania?

Firmy telekomunikacyjne nieustannie przesuwają granice prędkości ładowania swoich urządzeń. Wydaje się, że co dwa tygodnie na rynku pojawia się nowy telefon, który obiecuje naładować baterię od zera do pełna w zaledwie kilka minut.

Xiaomi jest liderem tego trendu, oferując prędkości ładowania 67 W i 120 W dla swoich urządzeń. Oppo z kolei przesuwa granice jeszcze dalej, oferując możliwości ładowania przekraczające 200 W. Chociaż te wysokie prędkości mogą wydawać się korzystne pod względem oszczędności czasu, istnieje subtelny kompromis między żywotnością baterii a szybkością ładowania.

Badania i doświadczenie praktyczne wykazały, że ładowanie z ekstremalnie dużą prędkością może prowadzić do szybszej degradacji akumulatora z czasem. W rezultacie wiele firm znalazło rozwiązanie w okolicach 50 W. Ta prędkość ładowania jest wystarczająco szybka, aby zasilać urządzenie przez cały dzień, ale jednocześnie wystarczająco wolna, aby zminimalizować ryzyko uszkodzenia akumulatora w dłuższej perspektywie.

Na przykład nowy telefon Nothing Phone (2) oferuje szybkie ładowanie o mocy 45 W , podobnie jak Samsung Galaxy S23 Ultra . Z drugiej strony, najnowsza seria iPhone'ów 14 Pro może osiągnąć 35 W , ale Apple nigdy nie słynęło z przekraczania granic w tej dziedzinie.

Podobne prędkości ładowania

Czy zastanawiałeś się kiedyś, jak wspomnieliśmy wcześniej, dlaczego prędkość ładowania większości smartfonów wydaje się zmieniać w określonych przedziałach, takich jak 15 W , 18 W , 30 W lub 45 W , zamiast zmieniać się losowo, jak np. 17 W lub 19 W ? Ten schemat wynika przede wszystkim z protokołu USB Power Delivery (USB PD), który działa przy określonych poziomach mocy i charakteryzuje się ustalonymi napięciami i prądami.

Należy jednak pamiętać, że rzeczywista prędkość ładowania, jaką można osiągnąć, jest ograniczona przez konkretne poziomy mocy obsługiwane przez urządzenie i ładowarkę.

wpływ środowiska

Obecnie w użyciu są dziesiątki różnych standardów ładowania USB, każdy z własnym złączem i protokołem zasilania. To rozdrobnienie utrudnia konsumentom korzystanie z nich w różnych urządzeniach (na przykład ładowarka Samsung Super Fast Charge nie będzie działać z telefonem obsługującym technologię Super VOOC firmy Oppo ), a także prowadzi do powstawania dużej ilości elektrośmieci. Spójrz na poniższe różnice:

Wyobraź sobie, że możesz to wszystko zrobić za pomocą jednej ładowarki PD . Przecież jest ona w stanie zapewnić wszystkie wzmocnienia mocy wymienione w tabeli.

USB PD jest również wstecznie kompatybilne ze starszymi wersjami USB , więc można go używać z urządzeniami, które go nie obsługują. Pomyśl, ile zasobów, odpadów elektronicznych i pieniędzy można by zaoszczędzić, mając jedną ładowarkę do wszystkiego.

Niestety, firmy nie są skłonne tak łatwo rezygnować z zysków . Nawet Apple, największa firma na świecie, wycofała ładowarkę z pudełka iPhone'a lata temu, twierdząc, że wspiera zrównoważony rozwój środowiska.

Plotki sugerują jednak , że iPhone 15 , który będzie korzystał z portu Type-C , będzie działał wyłącznie z certyfikowanymi przez Apple ładowarkami MFi (Made for iPhone). Doprowadziłoby to do wzrostu ilości odpadów elektronicznych i uwydatniłoby wady takich sprytnych taktyk marketingowych.

USB PD jest powoli, ale systematycznie wdrażane przez coraz większą liczbę producentów. Mamy nadzieję, że ten trend się utrzyma i że USB PD stanie się w nadchodzących latach standardem branżowym.

Często zadawane pytania dotyczące USB PD

Czy zasilanie przez USB jest bezpieczne?

Tak, USB Power Delivery jest bezpieczne. Standard USB PD obejmuje szereg zabezpieczeń chroniących urządzenia i użytkowników przed uszkodzeniami. Ładowarka i urządzenie negocjują ilość dostarczanej mocy, zapewniając, że urządzenie nie otrzyma nadmiernej mocy.

Jak sprawdzić, czy moja ładowarka obsługuje technologię USB PD?

Szukaj symbolu „PD” na ładowarce. Jeśli działa ona z Twoim urządzeniem zgodnie z oczekiwaniami, oznacza to, że zarówno urządzenie, jak i ładowarka obsługują tę funkcję.

Czy USB PD PPS jest lepsze niż USB PD 2.0?

Tak, PPS pozwala na bardziej precyzyjną kontrolę napięcia. Oznacza to, że ładowarka może dostarczyć dokładnie takie napięcie, jakiego potrzebuje urządzenie, co potencjalnie przekłada się na szybsze ładowanie i mniejsze wydzielanie ciepła. Dodatkowo, ładowarka jest wyposażona w USB PD 3.0, co oznacza, że ​​może dostarczać więcej informacji o ładowanym urządzeniu.