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快充技术重大更新,USB PD3.1发布,支持48V和240W输出

近日,USB PD3.0快充标准迎来最新升级,新的USB PD3.1快充标准将支持最高48V的电压输出,充电功率同步提升至240W。充电头网通过咨询业界专家,获得了关于USB PD3.1的一手资讯。



USB PD3.1正式发布



5月25日,USB-IF协会推出了USB Type-C线缆和接口标准v2.1版本,其中更新了有关供电能力的章节。USB PD3.1规范将原来的USB PD3.0内容

近日,USB PD3.0快充标准迎来最新升级,新的USB PD3.1快充标准将支持最高48V的电压输出,充电功率同步提升至240W。充电头网通过咨询业界专家,获得了关于USB PD3.1的一手资讯。

  

USB PD3.1正式发布

  

5月25日,USB-IF协会推出了USB Type-C线缆和接口标准v2.1版本,其中更新了有关供电能力的章节。USB PD3.1规范将原来的USB PD3.0内容归到标准功率范围(Standard Power Range,简称SPR)里面,最大功率保持100W不变;同时增加了扩展功率范围(Extended Power Range,简称EPR),最大功率由100W扩展到240W。

  

根据USB-IF协会公布的资料显示,在扩展功率范围EPR中,新增了28V、36V和48V三种固定电压档和三种可调电压档([**]djustable Voltage Supply,简称[**]VS)。

  

其中最大电流等级维持最大5[**]不变;100-140W功率是28V [**]VS,电压范围是15V-28V;大于140W到180W功率是36V [**]VS,电压范围是15V-36V;大于180W到240W是48V [**]VS,电压范围是15V-48V。

  

在USB PD3.1标准下,USB Type-C线缆分20V等级的普通线缆和50V等级的EPR线缆两种规格。超过100W的功率输出,不仅需要使用EPR(扩展功率)的5[**]线缆,而且还必须在Source,Sink和Cable之间通过EPR特定信息握手才能由SPR进入到EPR;如果线缆是固定在充电器上的Captive cable,则只需要Source和Sink之间握手即可。

  

由于电压等级大幅度调高,所以安全问题非常重要,EPR对连接器和线缆等的安规提出更高的要求。需要重点关注IEC 62368关于限功率电源(Limited Power Supply,简称LPS)的规定。

  

值得注意的是,本次USB PD3.1规范的制定中,华为、小米、立讯精密、慧能泰等多家国内公司都积极参与其中,为新标准做出了重要贡献,被写入标准起草企业目录。

  

USB-IF全称为USB Implementers Forum,成立于1995年,总部位于美国,由[**]pple苹果、HP惠普、Intel英特尔、Microsoft微软、Renesas瑞萨、ST意法半导体、TI德州仪器等公司共同开创。2020年12月,充电头网从USB-IF协会获取了一份最新的会员名单,会员总数累计已经突破12000家。

  

USB-IF是一个致力于发展Universal Serial Bus技术并推广其应用的非营利性组织,USB通过提供标准并统一化的传输接口规格,让计算机与外围配备间的连接传输变得轻松容易,省去使用外接卡或交换器的不便。一般应用USB规格的信息产品包罗万象,诸如计算机、相机、打印机、键盘、鼠标、屏幕、网络装置、手机及各种新式消费电子产品。

  

USB充电标准发展历程

  

充电头网这里整理一份USB充电标准的发展历程,方便大家了解各个阶段的变化。

  

2010年,USB-IF协会下属的BC(Battery Charging)小组制定BC1.2(Battery Charging V1·2)协议,主要用于规范电池充电的需求,该协议最早基于USB2.0协议来实现。后来的QC、[**]FC、SCP、FCP等几乎所有的私有快充标准(苹果除外)都是从BC1.2延伸而来。

  

2012年7月,USB-IF发布了基于当时普遍存在的USB-[**]和USB-B接口的USB PD1.0标准,描绘了通过USB 3.0 和USB 2.0 接口最高可达100W供电能力的美好想象,但其使用24MHz频率,耦合到电源线载波,由于信号完整性及双向功率传输问题,很快被USB PD2.0所替代。

  

2014年8月,USB-IF协会发布了具有革命性意义的Type-C 1.0接口标准和USB PD2.0 标准,通过USB-C连接器和在线缆中增加CC通信线,实现了功率双向传输和最大100W供电的设想,解决了USB PD1.0实行中遇到的难点。

  

2015年底,USB-IF协会推出了USB PD3.0标准,并在2017年2月发布了USB PD3.0标准的重要更新,在USB PD3.0标准的基础上增加了可编程电源PPS。PPS是安卓阵营占有率非常高的快充形式,通过20mv的精细调节,配合手机内置电荷泵,可实现100W大功率快充。

  

数十家快充芯片原厂获益

  

据充电头网不完全统计,目前已有赛普拉斯、慧能泰、天德钰、英集芯、智融、南芯、瑞芯微、芯海、美思半导体、云矽半导体、伟诠等35家芯片原厂推出了126款可用于USB PD快充充电器的DFP协议芯片,充分满足电源工厂现有的产品开发需求。

  

USB PD3.1规范的推出,将会带领USB PD快充芯片进入一个更大的市场,不仅局限于手机充电、笔记本电脑充电的应用。

  

除了供电芯片,USB PD快充市场的扩张,还将带动市场对双向充电协议芯片的需求,比如电动工具,服务器电源、通信电源等新兴的应用场景,产品升级都需要双向充电芯片。

  

行业意义

  

据了解,本次规范新增的28V、36V、48V电压,分别对应的是6节电池、8节电池和10节电池的应用。使得USB PD快充标准拓展了众多全新的应用领域,包括电脑、服务器、电机驱动和通信电源等。

  

由于端子和线缆的限制,USB-C传输电流限制为5[**],USB PD3.0的电压为20V,100W的功率,限制了大功率使用场景。USB PD3.1通过扩展电压至48V,电流5[**]不变,使得承载的功率提高到240W。

  

对于电脑应用而言,目前的USB PD3.0标准的最大100W功率仅够维持部分轻薄型笔记本电脑的供电需求,更大功率的游戏本还是需要继续使用传统的大型DC适配器。

  

USB PD3.1标准可提供最大240W的充电功率,这几乎覆盖了所有高性能独显游戏本、移动工作站以及部分台式机供电,同时还将进一步提升USB PD快充标准在消费类电源领域的普及率,用先进的USB PD3.1适配器取代传统笨重的电源适配器。

  

USB PD3.1规范覆盖了24V母线电机驱动的电源供应,比如电动工具市场。目前内置电池的电动工具普及度越来越高,仅2020年电动工具的出货量达到了4.9亿台,而大部分电动工具都是采用多串的锂电池组供电,USB PD3.1标准的发布将推动电动工具从传统线性充电向USB PD快充的迭代,并可简化充电电路设计,降低总体成本并改善快充体验。

  

除此之外,USB PD3.1标准还可应用于安防领域POE供电、两轮电动车、IOT物联网设备等领域,优化设备成本。

  

总结

  

USB PD3.1是非常有野心的标准升级,把USB PD的应用由传统的手机和笔记本电脑供电,扩充到便携式设备、物联网设备、智能家居、通信和安防设备、汽车和医疗等领域,让USB PD将成为真正大一统的供电标准,对地球环保、减少电子垃圾,万物互联起到重要的推动作用。