¿Qué es USB PD (Power Delivery)?

¿Qué es USB PD (Power Delivery)? Aquí se explica en detalle. Se ofrece una guía funcional e información básica sobre los estándares PD como USB PD 3.0 y el más reciente USB PD 3.1, incluyendo la situación actual del USB.

Desde que presentamos nuestros productos USB PD en Techno Frontier 2018, hemos recibido muchas preguntas como "¿Qué es USB PD (Power Delivery)?". Por ello, en esta página proporcionamos una explicación. Este dispositivo, que permite cargar múltiples dispositivos, ajusta automáticamente la potencia según el equipo conectado, lo que resulta muy conveniente.

En la anterior edición de Techno Frontier, presentamos dos nuevos productos con USB PD (Power Delivery). Recibimos excelentes comentarios de los visitantes, por lo que estamos muy agradecidos. En respuesta a las recientes demandas de los clientes, Unifive ha desarrollado dos modelos de productos USB PD de 40W y 60W, ampliando posteriormente la gama, incluyendo también un modelo de 65W.

¿Qué es USB PD (Power Delivery)?

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

USB PD (USB Power Delivery) es una nueva tecnología USB que permite la transferencia de datos y el suministro de energía de alta potencia mediante un solo cable. Los adaptadores de corriente compatibles con USB PD, que evolucionan desde los USB tradicionales, permiten alimentar y transferir datos simultáneamente a través de un cable USB Type-C, maximizando el rendimiento del USB. Gracias a esta tecnología, se puede suministrar mucha más energía que con los métodos de carga convencionales, posibilitando la carga no solo de smartphones y tabletas, sino también de dispositivos más exigentes como computadoras portátiles.

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

• Comparado con los USB tradicionales como USB1.1 (2.5W), USB3.0 (4.5W) y USB-BC1.2 (7.5W), USB-PD permite suministrar hasta 100W.

• Permite intercambiar el rol entre fuente y receptor de energía (role swap), eliminando la rigidez entre lado que suministra y el que recibe. Por ejemplo, si la laptop estaba cargando una batería externa, con esta función se puede hacer lo contrario usando un cable Type-C.
• Optimización del suministro eléctrico para múltiples dispositivos conectados.

• Ajuste automático de energía según el dispositivo conectado.

Situación actual del USB

Hoy en día, se pueden ver puertos USB no solo en automóviles, sino también en autobuses públicos y aviones. Incluso se usan cotidianamente los puertos USB de las computadoras para obtener energía. El USB se ha vuelto un conector de carga omnipresente para dispositivos pequeños como smartphones.

Estos puertos USB tradicionales solían tener como objetivo principal la transferencia de datos mediante drivers USB. Sin embargo, los usuarios han comenzado gradualmente a usarlos también como fuente de alimentación.

USB PD 3.0: una carga confiable mediante un estándar seguro

USB-PD 3.0 es el último estándar definido por USB-IF (Implementers Forum), organismo que estandariza el USB. Este estándar ayuda a eliminar cables de mala calidad y productos que no cumplen con las especificaciones del mercado, permitiendo un uso seguro del USB-PD.

En comparación con la versión 2.0, USB-PD 3.0 tiene un role swap más rápido, y en caso de interrupciones en el suministro eléctrico, reduce el riesgo de pérdida de datos.

También se añadió una función de autenticación mutua entre dispositivos conocida como C-AUTH (USB Type-C Authentication), que verifica si el cable o dispositivo conectado es confiable y bloquea la funcionalidad en caso de ser problemático.

*Haga clic aquí para obtener una explicación sobre USB-TypeC

USB PD 3.1: evolución hacia 240W de suministro de energía

Actualmente, el estándar USB PD 3.0 es el predominante en el mercado, pero el 26 de mayo de 2021, USB-IF anunció la revisión 3.1 del estándar USB Power Delivery.

Esta revisión representa una actualización importante que permite suministrar hasta 240W a través de cables y conectores USB Type-C®. Hasta entonces, el suministro estaba limitado a 100W mediante soluciones de 20V usando cables Type-C de 5A.

Con esta revisión, también se actualizó la versión 2.1 de las especificaciones de USB Type-C para definir las condiciones de los cables de 240W, y se modificaron los protocolos y definiciones de suministro de energía. Esto permite aplicar USB PD a dispositivos que antes no podían ser cargados con 100W.

La nueva arquitectura de USB PD define protocolos de negociación de potencia más estrictos, asegurando un acceso y uso seguros de esta alta capacidad de suministro de energía. Además, los requisitos de seguridad para productos que consumen entre 100–240W son más exigentes que los productos de bajo consumo, y son regulados por normativas específicas de cada país.

Gracias a estas nuevas funciones de USB PD 3.1, será posible que dispositivos de alto consumo como laptops grandes migren del conector de corriente tradicional al USB Type-C.

Posibilidad de seleccionar tres nuevos voltajes fijos: mayor potencia con EPR (rango de potencia extendido)

Una de las principales características de USB PD 3.1 es que ahora permite seleccionar tres nuevos voltajes fijos. Además de los voltajes de 5V, 9V, 15V y 20V que ya estaban disponibles en los perfiles tradicionales SPR PDO y SPR APDO, ahora están disponibles 28V (más de 100W), 36V (más de 140W) y 48V (más de 240W). Gracias a EPR (Extended Power Range), función principal de USB PD 3.1, es posible suministrar energía con voltajes superiores a 20V. EPR permite el suministro de más de 100W, 140W y 180W usando 28V, 36V y 48V respectivamente.

Modo EPR: protocolo de seguridad para alta potencia

El modo EPR es un protocolo de comunicación para suministrar energía de alta potencia de forma segura. Antes de activar el modo EPR, la fuente (power source) y el receptor (sink) confirman sus capacidades y establecen un acuerdo para un suministro energético seguro.

A continuación, se presenta una tabla con la evolución de las especificaciones hasta la aparición de USB 3.1.

Experiencia de carga rápida y óptima con USB PD

No solo se trata de un suministro de energía de alta potencia. USB Type-C está equipado con una línea de señal dedicada llamada CC (Configuration Channel). Cuando se conecta un dispositivo compatible con USB Power Delivery, se detecta automáticamente la energía óptima para el dispositivo y comienza una carga rápida.

Evolución del cable Type-C: seguridad mejorada con compatibilidad EPR

Con la expansión de USB PD 3.1, las especificaciones del cable USB Type-C también se actualizaron a la versión 2.1. Los cables compatibles con EPR incorporan un chip llamado E-Marker, que indica que soportan 50V y 5A. Esto mejora la seguridad y confiabilidad durante la carga de alta potencia.

Alta eficiencia y miniaturización con tecnología GaN

El GaN (nitruro de galio) está ganando atención como un material semiconductor de próxima generación. Los dispositivos de alimentación con GaN tienen menos pérdida de energía y velocidad de conmutación más alta en comparación con los dispositivos de silicio tradicionales. Al adoptar la tecnología GaN en las fuentes de alimentación de USB PD 3.1, es posible lograr una mayor eficiencia y reducir el tamaño.

Historia cronológica de USB PD

Hasta aquí, hablamos sobre qué es USB PD y sobre el último estándar USB PD 3.1. A continuación, repasamos la evolución técnica hasta ahora en orden cronológico.

Antes de USB PD: baja potencia y proliferación de estándares (1996-2012)

• 1996: Se lanza USB 1.0. Aunque el objetivo inicial era la transferencia de datos, también permitía alimentar dispositivos periféricos. Sin embargo, la potencia era solo de 5V y 100mA, lo que lo hacía inadecuado para cargar.
• 2000: Se lanza USB 2.0. Aumentó significativamente la velocidad de transferencia de datos y la energía a 5V 500mA, permitiendo cargar teléfonos móviles, entre otros.
• 2007: Se lanza el estándar de carga de baterías USB BC 1.1. Aunque la tensión se mantuvo en 5V, la corriente aumentó a 1.5A, permitiendo una fuente de 7.5W.
• 2010: Se lanza USB BC 1.2. La especificación para la carga se volvió más robusta.
• Durante este período, la carga por USB se volvió más común, pero aún presentaba problemas como baja potencia y falta de estandarización, imposibilitando la carga de dispositivos que requieren más energía como una laptop.

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

• 2012: Se lanza USB PD 1.0. Con potencia máxima de 100W (20V 5A), permite cargar dispositivos grandes como laptops.
• USB PD 1.0 definía la capacidad de suministro mediante cinco perfiles estándar y negociaba tensión y corriente entre host y dispositivo para una carga segura. Sin embargo, los conectores existentes siempre tenían 5V aplicados, por lo que no era posible una carga bidireccional.
• 2014: Se lanza USB PD 2.0, que cambia de sistema de perfiles a PDO (Power Data Object), permitiendo una alimentación más flexible. Aparece el conector USB Type-C, acelerando la evolución de USB PD. El conector Type-C es pequeño, simétrico y se puede insertar sin preocuparse por la orientación.
• 2015: Se lanza USB PD 3.0, añadiendo la función PPS (suministro de energía programable), que permite ajustar el voltaje en pasos de 20mV y mejora significativamente la eficiencia de carga. PPS también optimiza la carga de baterías de iones de litio, entre otras. USB PD 3.0 también incorpora regulaciones de autenticación de dispositivos, lo que refuerza la seguridad.

USB PD 3.1 y tecnología GaN: más potencia y eficiencia (2021 en adelante)

• 2021: Se lanza USB PD 3.1, introduciendo EPR (Extended Power Range), permitiendo un suministro de potencia de hasta 240W (48V 5A). Además, la evolución de la tecnología GaN acelera tanto la eficiencia como la miniaturización de las fuentes de alimentación USB PD. Con el diseño de referencia como el EPC9195 basado en tecnología GaN, ahora es posible sacar el máximo provecho a USB PD 3.1.

El futuro de USB PD: suministro de energía para todo tipo de dispositivos

Se espera que USB PD no solo se use en laptops, smartphones y tabletas, sino también en electrodomésticos y equipos industriales. Con la evolución de USB PD 3.1 y la tecnología GaN, quizás en el futuro todos los dispositivos podrán cargarse con un solo cable USB Type-C.

En Unifive, tenemos una amplia gama de adaptadores de corriente compactos de próxima generación usando GaN con las soluciones PD más avanzadas.

También ofrecemos propuestas flexibles y personalizadas desde pequeños volúmenes. Si está interesado en muestras o tiene preguntas, no dude en contactarnos.

Contenidos relacionados