Beth yw USB Power Delivery?

Mae USB Power Delivery (USB PD) yn brotocol codi tâl sy'n trafod trosglwyddo pŵer rhwng dyfeisiau dros gysylltiad USB, gan gyflenwi o 5 wat hyd at 240 wat. Yn wahanol i borthladdoedd USB safonol sydd wedi'u cyfyngu i 5 folt, mae USB PD yn addasu foltedd yn ddeinamig rhwng 5V a 48V, gan alluogi popeth o ffonau smart i liniaduron pŵer uchel i wefru trwy un math o gebl.

Mae'r hud y tu ôl i USB PD yn digwydd mewn dau gam gwahanol nad yw'r rhan fwyaf o ddefnyddwyr byth yn eu gweld.

Pan fyddwch yn plygio dyfais i mewn i wefrydd USB PD, mae'r Sianel Ffurfweddu (CC) yn pinio ar y cysylltydd USB-C yn cychwyn sgwrs ar unwaith. O fewn milieiliadau, mae'r gwefrydd yn cyhoeddi pa folteddau a cheryntau y gall eu darparu, tra bod eich dyfais yn ymateb â'r hyn sydd ei angen arni. Mae'r ysgwyd llaw hwn yn defnyddio'r protocol Power Delivery Objects (PDO)-yn y bôn, dewislen o opsiynau pŵer yn amrywio o 5V sylfaenol hyd at allu uchaf y gwefrydd.

Unwaith y byddant yn cytuno ar gontract pŵer, mae'r trydan gwirioneddol yn llifo trwy'r pinnau VBUS. Mae eich dyfais yn monitro'r broses codi tâl yn gyson, a dyma lle mae pethau'n mynd yn glyfar: os yw batri eich ffôn yn cynhesu neu'n cyrraedd trothwyon penodol yn ystod gwefru batri ïon lithiwm, gall aildrafod canol sesiwn, gan ofyn am lai o bŵer i amddiffyn y celloedd. Mae'r charger yn ymateb o fewn microseconds, gan addasu ei allbwn. Mae hyn yn ôl-ac-ymlaen yn parhau trwy gydol y sesiwn codi tâl cyfan.

Mae'r camu foltedd yn gweithio mewn cynyddrannau sefydlog ar gyfer PD safonol: 5V ar gyfer dyfeisiau sylfaenol, 9V ar gyfer llawer o ffonau, 15V ar gyfer rhai tabledi, a 20V ar gyfer gliniaduron. Ond mae protocolau mwy newydd fel PPS ac AVS- y byddwn yn eu harchwilio yn ddiweddarach-yn taflu'r strwythur anhyblyg hwn ar gyfer rhywbeth llawer mwy hyblyg.

USB Power Delivery

Ni ymddangosodd USB PD dros nos. Roedd y fanyleb gyntaf yn 2012 yn capio pŵer ar 60 wat, a oedd yn ymddangos yn chwyldroadol ar y pryd. Erbyn 2014, dyblodd USB PD 2.0 hynny i 100 wat, gan ei gwneud yn ymarferol i godi tâl ar liniadur. Cyflwynodd y fersiwn hon y proffiliau foltedd sefydlog (5V, 9V, 15V, 20V) y mae llawer o ddyfeisiau'n dal i'w defnyddio heddiw.

Daeth rhyddhau USB PD 3.0 yn 2017 â Chyflenwad Pŵer Rhaglenadwy, gan ganiatáu i ddyfeisiau ofyn am unrhyw foltedd rhwng 3.3V a 21V mewn cynyddrannau 20mV bach. Yna yn 2021, ychwanegodd USB PD 3.1 Ystod Pŵer Estynedig, gan wthio'r nenfwd i 240 wat trwy opsiynau 28V, 36V a 48V newydd. Daeth MacBook Pro 16-modfedd Apple yn un o'r dyfeisiau cyntaf i drosoli hyn gyda'i ofyniad codi tâl 140W.

Yn fwyaf diweddar, cyrhaeddodd USB PD 3.2 ym mis Hydref 2024 gyda mandad: rhaid i unrhyw ddyfais sy'n gofyn am fwy na 27 wat bellach gefnogi Cyflenwad Foltedd Addasadwy (AVS) ar gyfer Ystod Pŵer Safonol. Daeth cyfres iPhone 17 y ffôn clyfar mawr cyntaf i weithredu hyn, gan alluogi eu gwefru deinamig 40W. Yn seiliedig ar ddata o gofnodion ardystio USB-IF, derbyniodd dros 15,000 o ddyfeisiau ardystiad PD 3.2 rhwng mis Hydref 2024 a dechrau 2025.

Mae gwefru batri ïon lithiwm yn gofyn am reolaeth foltedd a chyfredol manwl gywir i wneud y mwyaf o gyflymder a hirhoedledd. Mae cell lithiwm nodweddiadol yn gweithredu rhwng 3.0V pan fydd wedi'i disbyddu a 4.2V pan gaiff ei wefru'n llawn, ond mae'r rhan fwyaf o ddyfeisiau'n defnyddio celloedd lluosog mewn cyfres-gallai eich gliniadur fod â chyfluniad 3S4P (tair cell mewn cyfres, pedair ochr yn ochr) sy'n gofyn am 12.6V am dâl llawn.

Dyma lle daw hyblygrwydd USB PD yn hollbwysig. Heb addasiad foltedd deinamig, byddai angen i wefrydd drosi 20V i lawr i ba bynnag foltedd sydd ei angen ar eich system rheoli batri, gan wastraffu ynni fel gwres. Gyda PPS neu AVS, gall y gwefrydd ddarparu rhywbeth llawer agosach at y foltedd targed-dyweder, 11V yn lle 20V ar gyfer y batri gliniadur hwnnw-gan leihau colledion trosi o tua 15% i lawr i 3-5%.

Mae'r algorithm gwefru foltedd cyson (CC/CV) y mae celloedd lithiwm ei angen yn cyd-fynd yn berffaith â galluoedd PPS. Yn ystod y cyfnod gwefru cyflym cychwynnol, mae PPS yn cynnal cerrynt cyson tra bo foltedd yn codi. Unwaith y bydd y gell yn agosáu at 4.2V, mae'r protocol yn newid i foltedd cyson tra bod cerrynt yn tapio i ffwrdd. Mae rhai ffonau clyfar bellach yn osgoi eu rheolyddion foltedd mewnol yn gyfan gwbl, gan ganiatáu i'r gwefrydd PD fwydo'r batri yn uniongyrchol-Mae technoleg Codi Tâl Cyflym Iawn Samsung yn cyflawni dros 99% o effeithlonrwydd gan ddefnyddio'r dull hwn.

Mae rheoli tymheredd yn ystod gwefru batri ïon lithiwm hefyd yn elwa o alluoedd trafod USB PD. Os yw system rheoli batri yn canfod celloedd sy'n cyrraedd 45 gradd, gall ofyn am bŵer is ar unwaith, gan atal y senarios ffo thermol a oedd yn effeithio ar systemau gwefru cyflym hŷn.

Nod Cyflenwad Pŵer Rhaglenadwy a Chyflenwad Foltedd Addasadwy yw gwella effeithlonrwydd codi tâl, ond maent yn gweithio'n wahanol ac yn gwasanaethu gwahanol ddibenion.

Mae PPS yn gweithredu mewn-amser real. Mae'n addasu foltedd mewn camau 20mV a cherrynt mewn cynyddrannau 50mA, gan olrhain foltedd eich batri wrth iddo ddringo o wag i lawn. Mae gwefrydd PPS yn cyfathrebu'n gyson â'ch dyfais, gan ddiweddaru cyflenwad pŵer o bosibl gannoedd o weithiau yn ystod un sesiwn wefru. Mae hyn yn ei gwneud yn ddelfrydol ar gyfer batris ffôn clyfar, sy'n elwa o gyfateb foltedd manwl gywir trwy gydol y gromlin wefr. Mae PPS yn cynyddu ar 100W ac yn gweithredu rhwng 5V a 21V.

Mae AVS yn cymryd agwedd wahanol. Mae'n addasu foltedd mewn camau 100mV mwy ac yn canolbwyntio ar un-tracio amser neu achlysurol yn hytrach na thracio parhaus. Meddyliwch amdano fel gosod foltedd sefydlog gwell yn hytrach na thweaking yn gyson. Mae AVS yn cefnogi pŵer llawer uwch-hyd at 240W-a gall weithredu rhwng 9V a 48V. Y fasnach -i ffwrdd? Llai o reolaeth gronynnog.

At ddibenion ymarferol, mae PPS yn parhau i fod yn well ar gyfer gwefru ffonau clyfar oherwydd ei fod yn fanwl gywir a'i -addasiad amser real. Mae AVS yn disgleirio ar gyfer gliniaduron a monitorau sydd angen pŵer uchel ond nad oes angen ail-yn-ail addasiadau. O 2025 ymlaen, mae tua 65% o ffonau blaenllaw Android yn cefnogi PPS, tra bod mabwysiadu AVS mewn dyfeisiau defnyddwyr yn parhau i fod o dan 5% yn ôl data profi ChargerLAB.

Mae'r dryswch yn lluosi oherwydd bod PPS yn ddewisol tra daeth AVS yn orfodol yn PD 3.2 ar gyfer dyfeisiau sy'n gofyn am dros 27W. Efallai y bydd eich gwefrydd yn cefnogi'r ddau, un, neu'r naill-ac yn aml nid oes labeli clir i ddweud wrthych pa un.

Mae USB PD yn defnyddio Gwrthrychau Cyflenwi Pŵer i gyfathrebu galluoedd, ond mae'r pŵer gwirioneddol a ddarperir yn dibynnu ar y negodi rhwng y ddwy ochr.

Gallai gwefrydd 100W hysbysebu chwe PDO sefydlog:

5V @ 3A (15W)

9V @ 3A (27W)

15V @ 3A (45W)

20V @ 3A (60W)

20V @ 5A (100W)

Hefyd o bosibl APDO PPS yn cynnig 5V-21V @ 5A.

Mae'ch dyfais yn edrych ar y ddewislen hon ac yn dewis yr hyn sydd ei angen arni. Byddai llun ffôn 27W yn gofyn am 9V @ 3A. Byddai gliniadur 60W yn gofyn am 20V @ 3A. Os yw'r ddwy ddyfais yn gwefru ar yr un pryd trwy wefrydd aml-borth, mae'r pŵer yn cael ei rannu'n ddeinamig yn aml, gyda dyfeisiau cysylltiedig yn aildrafod wrth i chi blygio i mewn neu ddad-blygio rhai eraill.

Dyma lle gall pethau rwystro defnyddwyr. Rydych chi'n plygio'ch gliniadur 100W i wefrydd 100W ac yn meddwl tybed pam ei fod yn gwefru'n araf. Efallai mai'r ateb yw bod eich gliniadur yn gofyn am gyfuniadau foltedd penodol nad ydynt yn rhestr PDO y gwefrydd hwnnw, neu nad yw'r cebl yn cynnal 5A, gan eich cyfyngu i uchafswm o 60W. Mae'r gliniadur yn disgyn yn ôl i ba bynnag broffil sy'n gweithio, yn aml dim ond 45W neu 60W.

Mae -geblau wedi'u marcio yn datrys y broblem hon. Mae'r ceblau hyn yn cynnwys sglodyn (e-marciwr) sy'n nodi eu galluoedd yn ystod yr ysgwyd llaw cychwynnol. Ni fydd y gwefrydd yn danfon mwy na 60W heb gadarnhau y gall y cebl drin 5A. Mae'r nodwedd ddiogelwch hon yn atal gorboethi, ond mae'n golygu efallai mai eich cebl USB $5 generig-C cyffredinol yw'r dagfa, nid eich gwefrydd.

USB Power Delivery

Mae un o nodweddion mwyaf clyfar USB PD yn gadael i ddyfeisiau newid pwy sy'n darparu pŵer heb ddatgysylltu.

Lluniwch orsaf ddocio yn pweru'ch gliniadur tra'ch bod chi'n gweithio. Y doc hwnnw yw'r "ffynhonnell" a'ch gliniadur yw'r "sinc." Os bydd rhywun yn baglu dros linyn pŵer y doc, byddai USB traddodiadol yn torri pŵer ar unwaith-a allai lygru data ar yriannau cysylltiedig. Mae Cyfnewid Rôl Cyflym (FRS) yn canfod y golled pŵer ac, o fewn 150 microseconds, yn troi'r rolau. Daw'ch gliniadur yn ffynhonnell, sydd bellach yn pweru'r doc a'i berifferolion o'i fatri ei hun.

Mae'r gallu deugyfeiriadol hwn yn ymestyn y tu hwnt i senarios brys. Gallwch chi wefru'ch ffôn o fatri eich gliniadur, hyd yn oed tra bod y gliniadur ei hun yn gwefru o addasydd wal. Gall banciau pŵer dderbyn a darparu pŵer trwy'r un porth USB-C. Mae rhai batris e-feic bellach yn defnyddio USB PD i wefru tra'n pweru'ch ffôn a'ch goleuadau ar yr un pryd.

Mae ysgwyd llaw'r FRS yn digwydd trwy'r pinnau CC. Pan fydd ffynhonnell yn colli pŵer, mae'n tynnu'r llinell CC i'r llawr am 60-120 microseconds - signal bwriadol, nid damwain. Mae'r sinc, sydd bob amser yn monitro, yn dal y signal hwn ac yn cynnig dod yn ffynhonnell newydd ar unwaith. Mae'r cyfnewid cyfan wedi'i gwblhau cyn i foltedd VBUS ostwng o dan 5V, gan gynnal pŵer di-dor i ddyfeisiau i lawr yr afon.

Mae USB PD yn cynnwys haenau lluosog o amddiffyniad, ond nid yw'r ecosystem yn berffaith.

Mae pob trafodiad PD yn cynnwys amddiffyniad gorgyfredol. Mae'r gwefrydd yn monitro faint o gerrynt sy'n llifo mewn gwirionedd a bydd yn cau i lawr os yw'n fwy na 10% yn fwy na'r terfyn a drafodwyd. Mae amddiffyniad gorfoltedd yn gweithio'n debyg-os yw VBUS yn codi mwy na 10% yn uwch na'r foltedd y cytunwyd arno, dylai'r ddwy ddyfais ddatgysylltu.

Mae synhwyro tymheredd yn digwydd ar y ddau ben. Mae chargers yn cynnwys thermistors a fydd yn lleihau pŵer neu'n cau i lawr yn gyfan gwbl uwchlaw 85 gradd. Mae dyfeisiau hefyd yn monitro tymheredd batris a chylched gwefru, gan ofyn am bŵer is pan fydd pethau'n mynd yn rhy gynnes.

Y broblem? Nid yw pob cynnyrch USB-C yn dilyn y fanyleb. Mae profion annibynnol gan sefydliadau fel tîm Benson Leung wedi dod o hyd i geblau sy'n gorwedd am eu galluoedd, gwrthyddion tynnu-i fyny coll a ddylai ddangos terfynau cerrynt, a gwefrwyr sy'n darparu folteddau ansefydlog yn ystod trafodaethau. Gall y rhain allan o-gynnyrch penodol niweidio dyfeisiau neu, o leiaf, arwain at godi tâl araf neu fethiant.

Mae ansawdd cebl yn bwysicach nag y mae'r rhan fwyaf o bobl yn ei sylweddoli. Profodd astudiaeth a gyhoeddwyd yn 2024 gan Granite River Labs 200 o geblau USB-C ar hap o farchnadoedd ar-lein a chanfuwyd bod 38% wedi methu manylebau trydanol sylfaenol. O'r rhai sy'n cefnogi 100W, ni allai 12% gynnal foltedd sefydlog o dan lwyth llawn, gan achosi gostyngiadau mewn foltedd a ysgogodd gau diogelwch mewn dyfeisiau cysylltiedig.

Mae'r rhif watedd ar wefrydd yn dweud wrthych beth yw ei allu mwyaf, nid yr hyn y bydd eich dyfais yn ei dderbyn. Efallai na fydd gwefrydd 65W sy'n hysbysebu "PD 3.0" ond yn darparu 45W i'ch gliniadur penodol os nad yw'r proffiliau foltedd yn cyd-fynd â'r hyn y mae eich system rheoli batri yn gofyn amdano.

Gwiriwch am y manylion hyn:

Rhestr foltedd: Mae gwefrwyr da yn rhestru eu PDOs yn glir. Chwiliwch am "5V/3A, 9V/3A, 15V/3A, 20V/3.25A" neu debyg.

Cefnogaeth PPS: Os oes gennych ffôn Android, mae "PPS 5-21V @ 5A" yn golygu gallu codi tâl cyflym llawn.

AVS ar gyfer dyfeisiau -pŵer uchel: Dylai dyfeisiau sydd angen dros 27W o ddiwedd 2024 gefnogi AVS, felly edrychwch am "AVS 9-20V" mewn manylebau gwefrydd.

Ardystiad: USB{0}}Mae ardystiad IF (rhif TID) yn cadarnhau bod y gwefrydd wedi pasio prawf cydymffurfio.

Ar gyfer ceblau, mae'r marciau'n bwysig. Mae cebl â sgôr "USB 2.0" yn ymdrin â chyflymder data hyd at 480 Mbps yn unig ond gall barhau i gefnogi cyflenwad pŵer 240W-data ac mae graddfeydd pŵer ar wahân. Chwiliwch am:

5Aneu100W+marcio ar gyfer rhaglenni pŵer uchel

E-sglodyn marcioei angen ar gyfer unrhyw beth dros 60W

Ardystiad USB-IF(er bod hyn yn brinnach ar geblau)

Mae gwefrwyr aml-borth yn cyflwyno cymhlethdod. Gallai gwefrydd porth deuol 100W ddarparu 100W o un porth, neu 65W + 30W pan fydd y ddau yn weithredol. Mae'r rhai gorau yn defnyddio dyraniad pŵer deinamig, gwirio dyfeisiau cysylltiedig bob ychydig eiliadau ac ailddosbarthu pŵer yn ôl yr angen. Mae modelau cyllideb yn defnyddio cynlluniau dyrannu sefydlog sy'n gwastraffu capasiti-ffôn 30W sengl ar wefrydd 100W wedi'i ffurfweddu ar gyfer 65W + 35dim ond 35W y byddai rhaniad W yn ei gael.

Na. Mae trafod pŵer yn sicrhau mai dim ond yr hyn y maent yn gofyn amdano y mae dyfeisiau'n ei dderbyn. Bydd gwefrydd 100W wedi'i gysylltu â ffôn sydd ond yn cefnogi 18W yn darparu 18W yn union ar ôl negodi. Nid yw'r capasiti ychwanegol yn cael ei ddefnyddio.

Nid yw pob cebl USB-C yn cefnogi cyflenwi pŵer yn iawn. Mae'n rhaid i geblau gael eu graddio ar gyfer eich anghenion pŵer-60W ac o dan waith gyda cheblau safonol, ond mae angen ceblau â sgôr o 5A{- gyda sglodyn e-farciwr ar gyfer 100W ac uwch. Bydd defnyddio cebl sydd wedi'i danraddio naill ai'n cyfyngu ar gyflymder gwefru neu o bosibl yn gorboethi.

Tri rheswm cyffredin: nid yw'r cebl wedi'i raddio am gerrynt uchel, mae batri eich dyfais yn boeth ac mae wedi arafu cyflymder codi tâl er diogelwch, neu nid yw'r gwefrydd yn cefnogi'r foltedd penodol y mae eich dyfais yn gofyn amdano. Mae rhai dyfeisiau hefyd yn cyfyngu ar gyflymder codi tâl pan fydd y sgrin ymlaen neu pan fydd y ddyfais yn cael ei defnyddio.

Mae USB{0}}C yn cyfeirio at siâp y cysylltydd ffisegol-y plwg bach, cildroadwy. USB PD yw'r protocol cyfathrebu sy'n galluogi codi tâl cyflym a chyflenwi pŵer uchel trwy'r cysylltydd hwnnw. Gallwch gael USB-C heb PD, ond mae USB PD angen USB-C.

USB Power Delivery

Addawodd USB PD ddileu'r drôr o chargers perchnogol, ac fe'i cyflwynir yn rhannol. Gallwch nawr wefru ffonau, tabledi, gliniaduron, a llawer o ategolion o'r un gwefrydd-cyhyd â'ch bod yn deall y gofynion pŵer a chymorth protocol.

Ond mae cydnawsedd tameidiog yn esblygiad y fanyleb. PPS vs AVS, SPR vs EPR, y gofyniad AVS gorfodol ar ôl 27W, nodweddion dewisol y mae gweithgynhyrchwyr yn eu gweithredu'n anghyson-mae'r rhain yn creu dryswch. Mae'n bosib na fydd dyfais o 2020 yn cyflymu- gwefru â gwefrydd 2025 er bod y ddau yn honni cefnogaeth "USB PD 3.0".

Roedd mandad yr Undeb Ewropeaidd yn gofyn am USB-C ar y rhan fwyaf o ddyfeisiau erbyn 2024 yn cyflymu mabwysiadu ond hefyd yn amlygu'r bylchau cydnawsedd hyn. Mae grwpiau diwydiant bellach yn gwthio am safonau labelu cliriach, ond o ddechrau 2025, mae angen i chi wirio cefnogaeth protocol penodol o hyd yn hytrach nag ymddiried mewn hawliadau "codi tâl cyflym" cyffredinol.

Ar gyfer dyfeisiau â batris ïon lithiwm, mae USB PD yn welliant sylweddol mewn effeithlonrwydd o gymharu â chodi tâl foltedd sefydlog. Mae gallu'r protocol i baru foltedd ffynhonnell yn agos â gofynion batri yn lleihau gwres gwastraff ac yn galluogi codi tâl cyflymach heb orboethi. Wrth i fabwysiadu PPS barhau i dyfu-yn enwedig yng nghanol-ystod dyfeisiau Android a oedd yn arfer dibynnu ar safonau perchnogol-rydym yn symud yn nes at godi tâl cyflym gwirioneddol gyffredinol.

Mae'r cebl yn parhau i fod y cyswllt gwan. Hyd nes y bydd e{1}}sglodion marcio yn dod yn orfodol ar gyfer yr holl geblau USB-C a bod dilysu gwell yn atal cynhyrchion nad ydynt yn cydymffurfio rhag dod i mewn i'r farchnad, mae angen i ddefnyddwyr roi sylw i fanylebau. Mae'r addewid o "un cebl i bopeth" yn real, ond dim ond os yw'r cebl hwnnw'n bodloni safonau USB-IF. Gwiriwch y sgôr, edrychwch am ardystiad, a lle bo modd, defnyddiwch geblau gan yr un gwneuthurwr â'ch dyfeisiau pŵer uchel.