¿Qué es USB PD (Power Delivery)?

Explicamos en detalle qué es USB PD (Power Delivery). Presentamos información básica y explicaciones funcionales sobre el estándar PD USB PD 3.0, el estándar PD más reciente USB PD 3.1 y la situación actual del USB.

En la feria Techno Frontier 2018, tras anunciar nuestros productos USB PD, hemos recibido muchas preguntas como "¿Qué es USB PD (Power Delivery)?", por lo que explicaremos aquí. Este dispositivo, que permite cargar varios equipos, ajusta automáticamente la energía según el dispositivo conectado, siendo muy conveniente.

En la última Techno Frontier, presentamos dos nuevos productos USB PD (Power Delivery) de nuestra empresa. Recibimos reacciones muy positivas por parte de los asistentes, lo cual agradecemos sinceramente. En respuesta a las solicitudes recientes de nuestros clientes, en Unifive desarrollamos modelos USB PD de 40W y 60W, y seguimos ampliando la gama, incluyendo la versión de 65W.

¿Qué es USB PD (Power Delivery)?

USB PD: la nueva generación USB que permite transferencia de datos y suministro de energía de alta potencia

USB PD (Power Delivery) es una nueva tecnología USB que permite transferencia de datos y suministro de energía de alta potencia a través de un solo cable. Los adaptadores de corriente compatibles con USB PD han evolucionado desde los USB convencionales, permitiendo suministro de energía y datos al mismo tiempo mediante cables USB Type-C, maximizando el rendimiento del USB. Esta tecnología permite proporcionar más energía que los métodos convencionales de carga USB, soportando no solo smartphones y tabletas, sino también portátiles que requieren mayor potencia.

A continuación, se resumen brevemente las funciones de USB PD.

• A diferencia de USB 1.1 (2.5W), USB 3.0 (4.5W), y USB BC 1.2 (7.5W), USB PD puede suministrar hasta 100W.

• Eliminación de la fijación entre fuente y receptor de energía, permitiendo conmutación (role-swap) entre carga y descarga. Por ejemplo, una batería externa que antes se cargaba desde un PC, ahora puede cargar el PC gracias al role-swap (en el caso de cables Type-C).
• Optimización de energía entre múltiples dispositivos externos.

• Ajuste automático del suministro de energía según el dispositivo conectado.

Situación actual del USB

En la actualidad, los puertos USB pueden encontrarse en todo tipo de lugares como vehículos, autobuses y aviones. También es común obtener energía desde puertos USB de ordenadores. Sin duda, el USB se ha convertido en el conector de carga ubicuo para dispositivos pequeños como smartphones.

Originalmente, dichos puertos USB fueron diseñados principalmente para transferencia de datos mediante drivers USB, pero con el tiempo los usuarios comenzaron a utilizarlos también como fuente de alimentación para carga.

USB PD 3.0 para un uso seguro de USB PD

La última especificación USB PD 3.0, establecida por USB-IF (Foro de Implementadores USB), fue desarrollada para eliminar cables de baja calidad y productos que no cumplen normas, asegurando una utilización segura de USB PD.

Comparado con la versión 2.0, USB PD 3.0 mejora la velocidad del role-swap, reduciendo el riesgo de pérdida de datos en caso de interrupciones en el suministro eléctrico.

Además, se ha añadido una función de autenticación mutua llamada C-AUTH (USB Type-C Authentication), que verifica si el dispositivo o el cable conectado es confiable, bloqueando dispositivos problemáticos si es necesario.

*Haz clic aquí para una explicación sobre USB Type-C

USB PD 3.1: evolución con suministro de hasta 240W

Aunque USB PD 3.0 explicado anteriormente es actualmente el estándar principal, el 26 de mayo de 2021 USB-IF anunció la nueva especificación USB Power Delivery (USB PD) Revisión 3.1.

Esta importante actualización permite suministrar hasta 240W de energía a través de cables y conectores USB Type-C®. Anteriormente, USB PD estaba limitado a 100W usando cables USB Type-C con una capacidad de 5A a 20V.

Junto con esto, la especificación USB Type-C también fue actualizada en la versión 2.1, definiendo los requisitos para cables de 240W. También se actualizaron el protocolo de USB PD y la definición de energía, permitiendo aplicarlo a dispositivos que antes excedían los límites de 100W.

La nueva arquitectura USB PD establece un protocolo de negociación energética mucho más estricto para garantizar un acceso y uso seguros. Además, los requisitos de seguridad para productos que utilizan entre 100-240W son más exigentes que para los de bajo consumo, y están definidos por normas de seguridad basadas en la regulación de cada país donde se comercializa el producto.

Gracias a las nuevas funciones de USB PD 3.1, será posible que dispositivos de alta potencia como portátiles grandes migren de conectores de corriente tradicionales a USB Type-C.

Selección de 3 nuevos voltajes fijos con EPR (rango de potencia extendido)

Una de las características principales de la especificación USB PD 3.1 es la adición de tres nuevos niveles de voltaje fijo. A los valores anteriores de 5V, 9V, 15V y 20V en SPR PDO y SPR APDO, se suman ahora 28V (más de 100W), 36V (más de 140W) y 48V (más de 240W). Gracias al EPR (Extended Power Range), una función destacada de USB PD 3.1, se permite el suministro de energía a voltajes superiores a 20V. EPR añade soporte para suministro de energía superior a 100W, 140W y 180W en 28V, 36V y 48V respectivamente.

Modo EPR: protocolo de seguridad para suministro de alta potencia

El modo EPR es un protocolo de comunicación para suministrar alta potencia de forma segura. La fuente (lado de energía) y el receptor (lado del dispositivo) verifican sus capacidades antes de entrar al modo EPR, y forman un acuerdo para un suministro seguro de energía.

A continuación, se presenta una tabla que resume de forma comprensible la evolución de USB hasta la aparición de USB 3.1.

La experiencia de carga más rápida y eficiente con USB PD

No se trata solamente de ofrecer energía de alta potencia. USB Type-C incorpora una línea de señal dedicada llamada CC (Configuration Channel), y al conectar dispositivos compatibles con USB Power Delivery, detecta automáticamente la energía óptima para el dispositivo e inicia una carga rápida automáticamente.

Evolución de los cables Type-C: mayor seguridad con soporte EPR

Con la expansión de USB PD 3.1, también se actualizó la especificación del cable USB Type-C a la versión 2.1. Los cables compatibles con EPR incorporan un chip llamado E-Marker que indica su compatibilidad con 50V y 5A, mejorando la seguridad y confiabilidad durante el suministro de alta potencia.

Alta eficiencia y tamaño reducido gracias a la tecnología GaN

GaN (nitruro de galio) es un material semiconductores de próxima generación que está ganando atención. Los dispositivos de potencia basados en GaN tienen menos pérdida de energía y mayor velocidad de conmutación que los basados en silicio. Usar tecnología GaN en fuentes de energía USB PD 3.1 permite alta eficiencia y reducción de tamaño.

Historia de USB PD en orden cronológico

Hasta ahora nos centramos en qué es USB PD y su última versión USB PD 3.1. A continuación, revisamos la historia de USB PD en orden cronológico para comprender mejor su evolución tecnológica.

Antes de USB PD: carga de baja potencia en medio de múltiples estándares (1996–2012)

• 1996: Aparece USB 1.0, inicialmente centrado en transferencia de datos, pero con capacidad de suministrar energía. Sin embargo, con 5V y 100mA, era muy limitado para carga.
• 2000: Sale USB 2.0, que mejora la velocidad de transferencia de datos y aumenta el suministro energético a 5V y 500mA, permitiendo la carga de teléfonos móviles.
• 2007: Se presenta el estándar de carga USB BC 1.1. Aporta corriente de hasta 1.5A a 5V, permitiendo hasta 7.5W.
• 2010: Aparece USB BC 1.2 con especificaciones de carga más estables.
• En este período, el uso de USB para carga aumenta, pero aún persistían problemas de baja potencia y proliferación de estándares. Dispositivos como algunos portátiles requerían más energía de la que USB podía proporcionar.

Nacimiento y evolución de USB PD: hacia carga bidireccional de alta potencia (2012–2021)

• 2012: Se lanza USB PD 1.0. Con potencia máxima de 100W (20V, 5A), introduce la posibilidad de cargar dispositivos grandes como portátiles.
• USB PD 1.0 definía capacidad de suministro mediante cinco "perfiles" estándar. Permitía una negociación de voltaje y corriente entre host y dispositivo, pero las conexiones USB existentes siempre tenían 5V, por lo que no permitían suministro bidireccional.
• 2014: Llega USB PD 2.0. Se abandona el enfoque de perfiles en favor de PDO (Power Data Object), que permite suministro energético más flexible. También se lanza el conector USB Type-C, que acelera la evolución del USB PD. Type-C es pequeño y reversible.
• 2015: Aparece USB PD 3.0. Se añade la función PPS (suministro de energía programable), que permite ajustes finos del voltaje en pasos de 20mV, mejorando considerablemente la eficiencia de carga. PPS también optimiza la carga de baterías como las de iones de litio. USB PD 3.0 incluye directrices de autenticación del dispositivo, mejorando la seguridad.

USB PD 3.1 y tecnología GaN: hacia mayores potencias y eficiencia (2021–)

• 2021: Se lanza USB PD 3.1. Se introduce EPR (Extended Power Range), permitiendo suministro de hasta 240W (48V, 5A). El avance de la tecnología GaN también permite aumentar la eficiencia y reducir el tamaño de fuentes USB PD. Surgen diseños de referencia como EPC9195, que maximizan el rendimiento de USB PD 3.1.

Futuro de USB PD: energía para todos los dispositivos

USB PD tiene aplicaciones esperadas no solo en móviles como portátiles, smartphones y tabletas, sino también en electrodomésticos y dispositivos industriales. Con la evolución de USB PD 3.1 y la tecnología GaN, es posible que en el futuro todos los dispositivos puedan cargarse mediante cables USB Type-C.

En Unifive, ofrecemos una amplia gama de adaptadores de corriente compactos de próxima generación con tecnología GaN para soluciones PD más recientes.

Aceptamos pedidos personalizados desde pequeñas cantidades y ofrecemos propuestas flexibles. Para muestras u otras solicitudes, no dude en contactar con nuestro equipo comercial.

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