Was ist USB PD (Power Delivery)? Funktionsweise von 100 W und 240 W sowie Unterschiede zwischen PD 3.0 und PD 3.1

USB PD (Power Delivery) ist ein Standard, der über USB Type-C eine Leistung von bis zu 100 W (SPR) und mit EPR gemäß USB PD 3.1 bis zu 240 W bereitstellt. UNIFIVE, ein Hersteller der weltweit kleinsten und leichtesten 65-W-USB-PD-Ladegeräte, erklärt die Funktionsweise, die Kabelanforderungen und die Unterschiede zwischen PD 3.0 und PD 3.1.

Grundlagen und Hauptfunktionen von USB PD

USB PD ist ein Stromversorgungsstandard, der Spannung und Stromstärke an das jeweilige Gerät anpasst

USB Power Delivery (USB PD, Power Delivery) ist ein Standard für die Stromversorgung über USB Type-C. Er wurde vom USB-IF (USB Implementers Forum), dem für die Entwicklung von USB-Standards zuständigen Gremium, festgelegt.

Die Stromquelle (Source) und das Gerät (Sink) kommunizieren über die CC-Leitung (Configuration Channel) von USB Type-C. Die Stromquelle legt durch diese Kommunikation Spannung und Stromstärke fest, bevor sie mit der Stromversorgung beginnt. Dadurch kann eine einzige Stromquelle jedes angeschlossene Gerät mit der jeweils passenden Leistung versorgen.

Der Leistungsbereich von USB PD ist in SPR (Standard Power Range) und EPR (Extended Power Range) unterteilt. SPR unterstützt eine Leistung von bis zu 100 W, EPR von bis zu 240 W.

Wichtiger Hinweis: USB PD ist ein Standard für die Stromversorgung. Die Geschwindigkeit der Datenübertragung richtet sich nach dem USB-Übertragungsstandard, den das Gerät und das Kabel unterstützen.

Hauptfunktionen von USB PD

• Im Vergleich zu herkömmlichem USB 1.1 (2,5 W), USB 3.0 (4,5 W) und USB BC 1.2 (7,5 W) kann deutlich mehr Leistung bereitgestellt werden. SPR unterstützt bis zu 100 W, während das mit USB PD 3.1 eingeführte EPR bis zu 240 W ermöglicht.
• Die Rollen der stromliefernden und stromempfangenden Seite können getauscht werden (Role Swap). Beispielsweise kann zunächst ein externer Akku über einen Computer geladen werden und anschließend der Computer über den externen Akku (bei Verwendung eines USB-Type-C-Kabels).
• Die Leistungsverteilung zwischen mehreren externen Geräten kann optimiert werden.
• Die Leistung wird automatisch an das angeschlossene Gerät angepasst.

Unterschied zwischen SPR und EPR

SPR ist der herkömmliche Leistungsbereich von USB PD. EPR ist ein mit USB PD 3.1 eingeführter Leistungsbereich. Die folgende Tabelle vergleicht SPR und EPR.

Hinweise zur Entwicklung von USB-PD-kompatiblen Geräten finden Sie unter Hinweise zur Entwicklung von USB-PD-kompatiblen Geräten.

Unterschied zwischen USB Type-C und USB PD

USB Type-C ist ein Standard für Stecker und Kabel. USB PD ist ein Standard für die Stromversorgung über USB Type-C.

USB-Type-C-Anschlüsse können sowohl zur Stromversorgung als auch zur Datenübertragung verwendet werden. Die Datenübertragungsgeschwindigkeit richtet sich nach dem USB-Übertragungsstandard, den das Gerät und das Kabel unterstützen, wie etwa USB 2.0 oder USB4. Die Stromversorgung über USB PD ist möglich, wenn sowohl das Netzteil als auch das Gerät USB PD unterstützen. Weitere Informationen zu USB Type-C finden Sie unter Was ist USB Type-C?.

USB-PD-Versionen und neu hinzugefügte Funktionen

USB-Anschlüsse waren ursprünglich hauptsächlich für die Datenübertragung vorgesehen. Heute werden USB-Anschlüsse an vielen Orten zum Aufladen verwendet, etwa in Autos, öffentlichen Bussen und Flugzeugen. Mit jeder neuen Version wurden die Stromversorgungsfunktionen von USB PD erweitert.

USB PD 3.0: Schnellerer Rollenwechsel und Authentifizierungsfunktion

USB PD 3.0 ist ein vom USB-IF festgelegter Standard. Eines der Ziele von USB PD 3.0 besteht darin, minderwertige Kabel und Produkte, die den Standard nicht erfüllen, zu erkennen und dadurch eine sichere Verwendung von USB PD zu ermöglichen.

Bei USB PD 3.0 erfolgt der Rollenwechsel schneller als bei USB PD 2.0. Dadurch verringert sich das Risiko einer Beschädigung von Daten, selbst wenn die Stromversorgung unterbrochen wird.

Darüber hinaus wurde USB PD 3.0 um eine Funktion zur gegenseitigen Authentifizierung zwischen Geräten namens C-AUTH (USB Type-C Authentication) ergänzt. Die Geräte prüfen gegenseitig, ob das angeschlossene Gerät oder Kabel ein vertrauenswürdiges Produkte ist. Bei Problemen werden die Funktionen eingeschränkt.

USB PD 3.1: Weiterentwicklung auf bis zu 240 W Leistung

Das USB-IF veröffentlichte am 26. Mai 2021 die neue Spezifikation USB Power Delivery (USB PD) Revision 3.1. USB PD 3.1 ist eine umfassende Aktualisierung, die über USB Type-C®-Kabel und -Steckverbinder eine Leistungsversorgung von bis zu 240 W ermöglicht. Zuvor war USB PD bei einer Versorgungsspannung von 20 V über ein für 5 A ausgelegtes USB Type-C-Kabel auf maximal 100 W begrenzt.

Zeitgleich mit USB PD 3.1 wurde auch die USB Type-C-Spezifikation auf Release 2.1 aktualisiert, in dem die Anforderungen an Kabel für 240 W definiert wurden. Darüber hinaus wurden das USB PD-Protokoll und die Definitionen der Stromversorgung aktualisiert. Dadurch kann USB PD nun auch für viele Geräte verwendet werden, für die 100 W nicht ausreichten.

Das neue USB PD definiert ein strengeres Protokoll zur Aushandlung der Leistung als zuvor. Dieses Protokoll ermöglicht die sichere Nutzung hoher Leistungen. Dabei gelten für Produkte, die eine Leistung von 100 W bis 240 W nutzen, strengere Sicherheitsanforderungen als für Produkte mit geringerem Stromverbrauch. Die Sicherheitsanforderungen werden durch die geltenden Sicherheitsnormen bestimmt, die auf den Vorschriften des Landes basieren, in dem das Produkte verkauft wird.

Mit USB PD 3.1 können nun auch Produkte mit hohem Leistungsbedarf, wie etwa große Notebooks, über USB Type-C mit Strom versorgt werden.

Die mit EPR hinzugefügten festen Spannungen von 28 V, 36 V und 48 V

Die wichtigste neue Funktion von USB PD 3.1 ist EPR (Extended Power Range, erweiterter Leistungsbereich). EPR ermöglicht die Stromversorgung mit Spannungen von mehr als 20 V.

Die festen Spannungen von SPR sind 5 V, 9 V, 15 V und 20 V. Mit EPR wurden drei feste Spannungen hinzugefügt: 28 V, 36 V und 48 V. 28 V werden für eine Stromversorgung mit mehr als 100 W, 36 V für mehr als 140 W und 48 V für mehr als 180 W verwendet. Die maximale Stromstärke beträgt jeweils 5 A. Somit können bei 28 V bis zu 140 W, bei 36 V bis zu 180 W und bei 48 V bis zu 240 W bereitgestellt werden.

Darüber hinaus ermöglicht EPR mithilfe von AVS (Adjustable Voltage Supply) eine Stromversorgung mit einer einstellbaren Spannung im Bereich von 15 V bis 48 V.

EPR-Modus: Sichere Bereitstellung hoher Leistung

Der EPR-Modus ist ein Kommunikationsprotokoll zur sicheren Bereitstellung hoher elektrischer Leistung. Bevor Quelle (Stromversorgungsseite) und Senke (Geräteseite) in den EPR-Modus wechseln, überprüfen sie gegenseitig ihre Funktionen. Anschließend einigen sie sich auf eine sichere Stromversorgung.

Automatische Bestimmung der optimalen Leistung über die CC-Leitung

USB Type-C verfügt über eine spezielle Signalleitung namens CC (Configuration Channel). Wenn ein USB-PD-kompatibles Gerät angeschlossen wird, kommunizieren die Stromquelle und das Gerät über die CC-Leitung. Die Stromquelle ermittelt automatisch die optimale Leistung für das Gerät und beginnt sofort mit der Stromversorgung.

Die Entwicklung von Type-C-Kabeln: Mehr Sicherheit durch EPR-Unterstützung

Mit USB PD 3.1 wurde auch die Spezifikation für USB-Type-C-Kabel auf Version 2.1 aktualisiert. EPR-kompatible Kabel sind mit einem E-Marker-Chip ausgestattet. Der E-Marker zeigt an, dass das Kabel 50 V und 5 A unterstützt. Dadurch werden Sicherheit und Zuverlässigkeit bei der Übertragung hoher elektrischer Leistung verbessert.

Hohe Effizienz und kompakte Bauweise durch die Kombination mit GaN (Leistungshalbleiter der nächsten Generation)

GaN (Galliumnitrid) gilt als vielversprechendes Halbleitermaterial der nächsten Generation. Leistungsbauelemente auf GaN-Basis zeichnen sich gegenüber herkömmlichen Silizium-Leistungsbauelementen durch geringere Leistungsverluste und höhere Schaltgeschwindigkeiten aus. Durch den Einsatz von GaN in USB-PD-Netzteilen lassen sich hohe Effizienz und eine kompakte Bauweise miteinander verbinden. Weitere Informationen zu GaN finden Sie unter Was ist ein AC-Netzteil mit GaN (Galliumnitrid)?.

Darüber hinaus verkleinern wir USB-PD-Ladegeräte auch durch innovative Schaltungskonzepte. Wir produzieren ein 65-W-USB-PD-Ladegerät mit einem Volumen von 46 cm3 in Serie, ohne Leistungshalbleiter der nächsten Generation einzusetzen. Weitere Informationen finden Sie unter 65-W-USB-PD-Ladegerät der weltweit kleinsten und leichtesten Klasse.

Die Geschichte von USB PD in chronologischer Reihenfolge

Hier werfen wir einen chronologischen Blick auf die Geschichte von USB PD. Die folgende Tabelle fasst die Standards bis zur Einführung von USB PD 3.1 und ihre wichtigsten Ausgangsleistungen zusammen.

Vor USB PD: Laden mit geringer Leistung und eine Vielzahl konkurrierender Standards (1996-2012)

• 1996: USB 1.0 wurde eingeführt. Ursprünglich diente es hauptsächlich der Datenübertragung, konnte aber auch Peripheriegeräte mit Strom versorgen. Die bereitgestellte Leistung war mit 5 V und 100 mA jedoch sehr gering und zum Laden ungeeignet.
• 2000: USB 2.0 wurde eingeführt. Die Geschwindigkeit der Datenübertragung wurde deutlich erhöht. Die Stromversorgung stieg ebenfalls auf 5 V und 500 mA, sodass USB zunehmend auch zum Laden von Mobiltelefonen und ähnlichen Geräten verwendet wurde.
• 2007: USB BC (Battery Charging) 1.1, ein Standard zum Laden von Akkus, wurde eingeführt. Die Spannung blieb bei 5 V, es konnten nun jedoch bis zu 1,5 A und damit eine Leistung von bis zu 7,5 W bereitgestellt werden.
• 2010: USB BC 1.2 wurde eingeführt. Die Spezifikationen für den Ladevorgang wurden zuverlässiger und eindeutiger definiert.
• In dieser Zeit begann sich das Laden über USB zu verbreiten. Allerdings bestanden weiterhin die Probleme einer unzureichenden Leistung und einer Vielzahl konkurrierender Standards. Geräte mit höherem Leistungsbedarf, beispielsweise Notebooks, konnten nicht über USB geladen werden.

Die Entstehung und Weiterentwicklung von USB PD: Aufbruch in das Zeitalter hoher Leistung und bidirektionaler Stromversorgung (2012-2021)

• 2012: USB PD 1.0 wurde eingeführt. Damit war eine Stromversorgung mit bis zu 100 W (20 V/5 A) möglich, sodass auch größere Geräte wie Notebooks aufgeladen werden konnten.
• Bei USB PD 1.0 wurde die Leistungsfähigkeit der Stromversorgung anhand von fünf standardisierten "Profilen" definiert. Zudem wurde ein Mechanismus eingeführt, bei dem Host und Gerät Spannung und Stromstärke aushandeln, um eine sichere Stromversorgung zu gewährleisten. Da bei herkömmlichen USB-Anschlüssen jedoch ständig eine Spannung von 5 V anlag, war keine bidirektionale Stromversorgung möglich.
• 2014: USB PD 2.0 wurde eingeführt. Das Profilsystem wurde durch das PDO-System (Power Data Object) ersetzt, wodurch eine flexiblere Stromversorgung möglich wurde. Außerdem kam der USB-Type-C-Anschluss auf den Markt und beschleunigte die Weiterentwicklung von USB PD. Der USB-Type-C-Anschluss ist kompakt und symmetrisch aufgebaut. Daher kann er unabhängig von der Ausrichtung eingesteckt werden.
• 2015: USB PD 3.0 wurde eingeführt. USB PD 3.0 enthielt Vorgaben zur Geräteauthentifizierung und erhöhte dadurch die Sicherheit.
• Später wurde USB PD 3.0 um die PPS-Funktion (Programmable Power Supply) erweitert. Mit PPS lässt sich die Spannung präzise in Schritten von 20 mV anpassen. Dadurch konnte der Ladevorgang von Lithium-Ionen-Akkus und ähnlichen Batterien optimiert werden.

USB PD 3.1 und GaN-Technologie: Auf dem Weg zu höherer Leistung und Effizienz (seit 2021)

• 2021: USB PD 3.1 wurde eingeführt. Mit der Einführung von EPR (Extended Power Range) wurde eine Stromversorgung mit bis zu 240 W (48 V, 5 A) möglich. Gleichzeitig hat sich die GaN-Technologie (Galliumnitrid) weiterentwickelt, wodurch USB-PD-Netzteile effizienter und kompakter werden. Zudem sind Referenzdesigns auf GaN-Basis wie das EPC9195 auf den Markt gekommen.

Unsere USB-PD-kompatiblen AC-Adapter

USB PD dürfte in verschiedensten Bereichen zum Einsatz kommen, darunter nicht nur Laptops, Smartphones und Tablets, sondern auch Haushaltsgeräte und Industrieanlagen. Auf der TECHNO-FRONTIER 2018 präsentierten wir USB-PD-kompatible Produkte. Seitdem haben wir unser Sortiment an USB-PD-kompatiblen AC-Adaptern kontinuierlich erweitert.

Eine unserer Stärken ist die Miniaturisierung von Netzteilen. Kleinere Netzteile ermöglichen auch eine kompaktere Bauweise der Geräte selbst. Die Miniaturisierung von Netzteilen trägt zudem dazu bei, die Gesamtkosten der Geräte zu senken.

Wir fertigen einen der weltweit kleinsten und leichtesten 65-W-USB-PD-Ladeadapter in Serie

Wir fertigen einen 65-W-USB-PD-Ladeadapter in Serie. Dieser Ladeadapter hat ein Volumen von 46 cc und wiegt 65 g. Damit gehört er zu den weltweit kleinsten und leichtesten 65-W-USB-PD-Ladeadaptern (*).

Die Schaltungstechnik dieses Ladeadapters wurde von einem Partnerunternehmen entwickelt. Wir waren für das Leiterplattendesign der Hochgeschwindigkeitsschaltung, die Entstörung, das Wärmemanagement im kompakten Gehäuse und die Einhaltung der Sicherheitsnormen verantwortlich und entwickelten daraus ein serienreifes Produkte. Dieses Beispiel zeigt, dass sich Netzteile durch innovative Schaltungs- und Konstruktionslösungen auch ohne Leistungshalbleiter der nächsten Generation verkleinern lassen. Weitere Informationen finden Sie im Fallbeispiel zur Serienfertigung eines 65-W-USB-PD-Ladeadapters.

* Vergleich mit anderen 65-W-USB-PD-Ladeadaptern. Nach Recherchen des Anbieters des Produkte (Stand: Juni 2025).

Standardproduktreihe: bis zu 100 W (20 V/5 A)

Wir bieten standardmäßig USB-PD-kompatible AC-Adapter an. Die maximale Ausgangsleistung beträgt 100 W (20 V/5 A) und entspricht damit der Obergrenze von SPR. Es sind sowohl Ausführungen mit fest angeschlossenem USB-C-Kabel als auch Ausführungen mit USB-Type-C-Anschluss (Buchse) erhältlich. Die folgende Tabelle zeigt die Ausgangsprofile (PDO) repräsentativer Modelle.

Einige Modelle unterstützen auch Quick Charge (QC) und den Apple-Modus. Einzelheiten zu Sicherheitsnormen und technischen Daten finden Sie auf der Seite des jeweiligen Produkte. Alle Modelle finden Sie in den folgenden Übersichten.

• PD-AC-Adapter (mit fest angeschlossenem USB-C-Kabel)
• USB-PD-AC-Adapter
• Medizinische PD-AC-Adapter (für medizinische Geräte)

Nicht im Standardsortiment verfügbare Ausgangsleistungen realisieren wir mit kundenspezifischen Netzteilen

Kombinationen aus Spannung und Strom (PDO), die bei Standardprodukten nicht verfügbar sind, sowie Kabellängen, Steckerformen, Etiketten und weitere Merkmale können wir mit kundenspezifischen Netzteilen realisieren. Unsere kundenspezifischen Lösungen umfassen sowohl teilkundenspezifische Ausführungen, bei denen nur die erforderlichen Bereiche eines Standardprodukts geändert werden, als auch vollständig kundenspezifische Ausführungen, die von Grund auf neu entwickelt werden. Bitte teilen Sie uns auch Ihre Anforderungen mit, wenn eine Stromversorgung von mehr als 100 W erforderlich ist.

Unser Konzept für kundenspezifische Lösungen erläutern wir unter Was bedeutet die kundenspezifische Anpassung eines Netzteils?. Beispiele für kundenspezifische Netzteile finden Sie auf der Seite Kundenspezifische Lösungen. Hinweise zur Auswahl eines geeigneten Adapters für Ihr Gerät finden Sie unter Wichtige Hinweise zur Entwicklung USB-PD-kompatibler Geräte.

Häufig gestellte Fragen zu USB PD

Ist mit USB PD eine Stromversorgung von mehr als 100 W möglich?

Ja. Mit dem in USB PD 3.1 eingeführten EPR ist eine Stromversorgung von bis zu 240 W (48 V, 5 A) möglich. Allerdings müssen das Netzteil, das Gerät und das Kabel EPR unterstützen. Unsere Standardprodukte unterstützen maximal 100 W. Für eine Stromversorgung von mehr als 100 W beraten wir Sie gerne zu kundenspezifischen Netzteilen.

Was ist der Unterschied zwischen USB PD und Quick Charge (QC)?

USB PD ist ein vom USB-IF festgelegter Standard für die Stromversorgung. Quick Charge (QC) ist eine von Qualcomm entwickelte Schnellladetechnologie. Zu unseren Standardprodukten gehören auch Modelle, die sowohl USB PD als auch QC unterstützen. Die Unterschiede zwischen den beiden Technologien erläutern wir unter Was ist der Unterschied zwischen PD 3.0 und QC 3.0?

Welche Möglichkeiten gibt es, USB-PD-Ladegeräte kleiner zu machen?

Es gibt zwei Hauptmethoden. Die erste besteht darin, Halbleiter der nächsten Generation wie GaN (Galliumnitrid) einzusetzen, um Verluste und Wärmeentwicklung zu reduzieren. Die zweite besteht darin, die Schaltung so zu optimieren, dass große Bauteile durch kleinere ersetzt werden können. Mit der zweiten Methode produziert unser Unternehmen USB-PD-Ladegeräte mit 65 W, einem Volumen von 46 cm3 und einem Gewicht von 65 g in Serie.

Können Sie USB-PD-Netzteile mit Spannungen herstellen, die bei Standardprodukten nicht verfügbar sind?

Ja. Unser Unternehmen kann dafür ein kundenspezifisches Netzteil entwickeln. Bitte teilen Sie uns die erforderlichen Kombinationen aus Spannung und Stromstärke (PDO), die Kabel, die Steckverbinder, die Einsatzumgebung und die Sicherheitsnormen mit.

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