Qu'est-ce que l'USB PD (Power Delivery) ? Fonctionnement des puissances maximales de 100 W et 240 W et différences entre PD 3.0 et PD 3.1

L'USB PD (Power Delivery) est une norme permettant de fournir jusqu'à 100 W avec l'USB Type-C (SPR), et jusqu'à 240 W avec l'EPR de l'USB PD 3.1. UNIFIVE, qui produit en série des chargeurs USB PD de 65 W parmi les plus petits et les plus légers au monde, vous explique son fonctionnement, les exigences relatives aux câbles et les différences entre PD 3.0 et PD 3.1.

Principes de base et principales fonctions de l'USB PD

L'USB PD est une norme d'alimentation qui adapte la tension et le courant à l'appareil

L'USB Power Delivery (USB PD) est une norme permettant de fournir de l'énergie via un port USB Type-C. Elle est définie par l'USB-IF (USB Implementers Forum), l'organisme chargé d'élaborer les normes USB.

La source d'alimentation (source) et l'appareil (sink) communiquent via la ligne CC (Configuration Channel) de l'USB Type-C. La source d'alimentation détermine la tension et le courant au cours de cette communication avant de commencer à fournir de l'énergie. Une seule source d'alimentation peut ainsi fournir une puissance adaptée à chaque appareil connecté.

La plage de puissance de l'USB PD se divise en deux catégories: SPR (Standard Power Range) et EPR (Extended Power Range). La SPR permet de fournir jusqu'à 100 W, tandis que l'EPR prend en charge une puissance maximale de 240 W.

À retenir: L'USB PD est une norme d'alimentation électrique. La vitesse de transmission des données dépend de la norme de communication USB prise en charge par l'appareil et le câble.

Principales fonctionnalités de l'USB PD

• Il peut fournir une puissance supérieure à celle de l'USB 1.1 (2,5 W), de l'USB 3.0 (4,5 W) et de l'USB BC 1.2 (7,5 W). La puissance maximale est de 100 W avec le SPR et de 240 W avec l'EPR, ajouté avec l'USB PD 3.1.
• Les rôles de la source d'alimentation et de l'appareil alimenté peuvent être inversés (échange de rôles). Par exemple, après avoir chargé une batterie externe depuis un ordinateur, il est possible de charger l'ordinateur depuis la batterie externe (avec un câble USB Type-C).
• La répartition de la puissance entre plusieurs périphériques externes peut être optimisée.
• La puissance est automatiquement ajustée en fonction de l'appareil connecté.

Différences entre SPR et EPR

SPR correspond à la plage d'alimentation historique de l'USB PD. EPR est une plage d'alimentation ajoutée avec l'USB PD 3.1. Le tableau suivant compare SPR et EPR.

Les précautions à prendre lors de la conception d'appareils compatibles USB PD sont expliquées dans Précautions relatives à la conception d'appareils compatibles USB PD.

Différence entre l'USB Type-C et l'USB PD

L'USB Type-C est une norme relative aux connecteurs et aux câbles. L'USB PD est une norme permettant de fournir de l'énergie via l'USB Type-C.

Le connecteur USB Type-C peut être utilisé à la fois pour l'alimentation électrique et la transmission de données. La vitesse de transmission des données dépend de la norme de communication USB prise en charge par l'appareil et le câble, telle que l'USB 2.0 ou l'USB4. L'alimentation via USB PD n'est possible que si la source d'alimentation et l'appareil sont tous deux compatibles avec l'USB PD. Pour en savoir plus sur l'USB Type-C, consultez Qu'est-ce que l'USB Type-C ?.

Versions de l'USB PD et fonctionnalités ajoutées

À l'origine, les ports USB étaient principalement destinés au transfert de données. Aujourd'hui, ils sont utilisés pour la recharge dans de nombreux endroits, notamment dans les voitures, les bus publics et les avions. À chaque nouvelle version, l'USB PD a étendu ses fonctionnalités d'alimentation électrique.

USB PD 3.0: permutation de rôles plus rapide et fonction d'authentification

L'USB PD 3.0 est une norme élaborée par l'USB-IF. L'un des objectifs de l'USB PD 3.0 est d'identifier les câbles de mauvaise qualité et les Produits non conformes à la norme afin de garantir une utilisation sûre de l'USB PD.

Avec l'USB PD 3.0, la permutation de rôles est plus rapide qu'avec l'USB PD 2.0. Ainsi, même en cas d'interruption de l'alimentation électrique, le risque de corruption des données est réduit.

En outre, l'USB PD 3.0 a introduit une fonction d'authentification mutuelle entre les appareils appelée C-AUTH (USB Type-C Authentication). Les appareils vérifient mutuellement si les appareils et les câbles connectés sont des Produits fiables. En cas de problème, les fonctionnalités sont limitées.

USB PD 3.1 : l'évolution vers une alimentation jusqu'à 240 W

L'USB-IF a annoncé, le 26 mai 2021, les nouvelles spécifications de la révision 3.1 de l'USB Power Delivery (USB PD). USB PD 3.1 est une mise à jour majeure permettant de fournir jusqu'à 240 W via des câbles et connecteurs USB Type-C®. Jusqu'alors, USB PD était limité à 100 W maximum, avec une alimentation de 20 V utilisant un câble USB Type-C d'une intensité nominale de 5 A.

Parallèlement à USB PD 3.1, la spécification USB Type-C a également été mise à jour vers la version 2.1, qui définit les exigences relatives aux câbles de 240 W. Le protocole USB PD et les définitions de l'alimentation ont également été mis à jour. USB PD peut ainsi être utilisé avec de nombreux appareils pour lesquels une puissance de 100 W était insuffisante.

La nouvelle version d'USB PD définit un protocole de négociation de puissance plus strict qu'auparavant. Ce protocole permet d'utiliser en toute sécurité des puissances élevées. Par ailleurs, les exigences de sécurité applicables aux Produits utilisant une puissance comprise entre 100 W et 240 W sont plus strictes que celles applicables aux Produits à faible consommation. Ces exigences sont déterminées par les normes de sécurité applicables conformément à la réglementation du pays dans lequel les Produits sont commercialisés.

Grâce à USB PD 3.1, les Produits nécessitant une puissance élevée, tels que les ordinateurs portables de grande taille, peuvent désormais être alimentés via USB Type-C.

Tensions fixes de 28 V, 36 V et 48 V ajoutées avec l'EPR

La principale nouveauté de l'USB PD 3.1 est l'EPR (Extended Power Range, plage de puissance étendue). L'EPR permet de fournir de l'énergie à des tensions supérieures à 20 V.

Les tensions fixes du SPR sont de 5 V, 9 V, 15 V et 20 V. Avec l'EPR, trois tensions fixes ont été ajoutées: 28 V, 36 V et 48 V. La tension de 28 V est utilisée pour fournir une puissance supérieure à 100 W, celle de 36 V pour une puissance supérieure à 140 W et celle de 48 V pour une puissance supérieure à 180 W. Dans tous les cas, le courant maximal est de 5 A. Il est donc possible de fournir jusqu'à 140 W sous 28 V, 180 W sous 36 V et 240 W sous 48 V.

En outre, avec l'EPR, l'AVS (Adjustable Voltage Supply) permet également d'ajuster la tension dans une plage allant de 15 V à 48 V afin de fournir de l'énergie.

Mode EPR : un mécanisme permettant de fournir une puissance élevée en toute sécurité

Le mode EPR est un protocole de communication conçu pour fournir une puissance élevée en toute sécurité. Avant de passer en mode EPR, la source (côté alimentation) et le récepteur (côté appareil) vérifient mutuellement leurs capacités. Ils établissent ensuite un accord afin d'assurer une alimentation électrique sûre.

Mécanisme de détermination automatique de la puissance optimale via la ligne CC

L'USB Type-C dispose d'une ligne de signal dédiée appelée CC (Configuration Channel). Lorsqu'un appareil compatible USB PD est connecté, l'alimentation et l'appareil communiquent via la ligne CC. L'alimentation détermine automatiquement la puissance optimale pour l'appareil et commence immédiatement à l'alimenter.

Évolution des câbles Type-C : sécurité améliorée grâce à la compatibilité EPR

Parallèlement à l'USB PD 3.1, les spécifications des câbles USB Type-C ont également été mises à jour vers la version 2.1. Les câbles compatibles EPR sont équipés d'une puce appelée E-Marker. L'E-Marker indique que le câble prend en charge une tension de 50 V et un courant de 5 A. Cela améliore la sécurité et la fiabilité lors de la fourniture d'une puissance élevée.

Haute efficacité et miniaturisation grâce à l'association avec le GaN (semi-conducteur de puissance de nouvelle génération)

Le GaN (nitrure de gallium) attire l'attention en tant que matériau semi-conducteur de nouvelle génération. Les dispositifs de puissance utilisant le GaN se caractérisent par des pertes d'énergie plus faibles et une vitesse de commutation plus élevée que les dispositifs de puissance classiques en silicium. L'utilisation du GaN dans une alimentation USB PD permet de concilier haute efficacité et miniaturisation. Pour en savoir plus sur le GaN, consultez Qu'est-ce qu'un adaptateur secteur utilisant le GaN (nitrure de gallium)?.

Par ailleurs, notre entreprise miniaturise également les chargeurs USB PD grâce à une conception optimisée des circuits. Nous produisons en série un chargeur USB PD de 65 W d'un volume de 46 cc, sans utiliser de semi-conducteurs de puissance de nouvelle génération. Pour plus d'informations, consultez Chargeur USB PD de 65 W parmi les plus petits et les plus légers au monde.

Histoire chronologique de l'USB PD

Nous retraçons ici l'histoire de l'USB PD dans l'ordre chronologique. Le tableau suivant récapitule les normes antérieures à l'apparition de l'USB PD 3.1 ainsi que leurs principales puissances de sortie.

Avant l'USB PD: recharge à faible puissance et multiplication des normes (1996-2012)

• 1996: apparition de l'USB 1.0. Initialement conçu principalement pour le transfert de données, il permettait également d'alimenter des périphériques. Cependant, sa puissance de sortie, limitée à 5 V et 100 mA, était trop faible pour la recharge.
• 2000: apparition de l'USB 2.0. La vitesse de transfert des données a considérablement augmenté. L'alimentation est également passée à 5 V et 500 mA, ce qui a permis de l'utiliser pour recharger des téléphones portables et d'autres appareils.
• 2007: apparition de l'USB BC (Battery Charging) 1.1, une norme de recharge des batteries. La tension restait de 5 V, mais il devenait possible de fournir un courant maximal de 1,5 A, soit une puissance allant jusqu'à 7,5 W.
• 2010: apparition de l'USB BC 1.2. Les spécifications relatives au fonctionnement de la recharge sont devenues plus fiables.
• Durant cette période, la recharge par USB a commencé à se généraliser. Cependant, les problèmes liés au manque de puissance et à la multiplication des normes subsistaient. Les appareils nécessitant davantage de puissance, tels que les ordinateurs portables, ne pouvaient pas être rechargés par USB.

Naissance et évolution de l'USB PD: vers l'ère de la haute puissance et de l'alimentation bidirectionnelle (2012-2021)

• 2012: lancement de l'USB PD 1.0. Il permet de fournir jusqu'à 100 W (20 V et 5 A), rendant ainsi possible la recharge d'appareils de grande taille tels que les ordinateurs portables.
• Avec l'USB PD 1.0, la capacité d'alimentation était définie selon cinq "profils" standard. Un mécanisme de négociation de la tension et du courant entre l'hôte et l'appareil a également été mis en place afin d'assurer une alimentation sécurisée. Cependant, comme les connecteurs USB classiques étaient constamment soumis à une tension de 5 V, l'alimentation bidirectionnelle n'était pas possible.
• 2014: lancement de l'USB PD 2.0. Le système de profils a été remplacé par le système PDO (Power Data Object), permettant une alimentation plus flexible. Le connecteur USB Type-C a également fait son apparition, accélérant l'évolution de l'USB PD. Compact et symétrique, le connecteur USB Type-C peut être inséré sans avoir à se soucier de son orientation.
• 2015: lancement de l'USB PD 3.0. Des spécifications relatives à l'authentification des appareils ont été intégrées à l'USB PD 3.0, améliorant ainsi la sécurité.
• Par la suite, la fonction PPS (Programmable Power Supply) a été ajoutée à l'USB PD 3.0. Le PPS permet de régler précisément la tension par paliers de 20 mV. Il permet ainsi d'optimiser la recharge des batteries lithium-ion et d'autres types de batteries.

USB PD 3.1 et technologie GaN: vers une puissance et une efficacité encore accrues (à partir de 2021)

• En 2021, USB PD 3.1 a fait son apparition. L'EPR (Extended Power Range) a été introduite, permettant de fournir jusqu'à 240 W (48 V, 5 A). Par ailleurs, les progrès de la technologie GaN (nitrure de gallium) favorisent l'amélioration du rendement et la miniaturisation des alimentations USB PD. Des conceptions de référence utilisant le GaN, telles que l'EPC9195, ont également fait leur apparition.

Nos adaptateurs secteur compatibles USB PD

L'USB PD devrait être utilisé dans de nombreux domaines, non seulement pour les ordinateurs portables, les smartphones et les tablettes, mais aussi pour les Produits électroménagers et les équipements industriels. Nous avons présenté des Produits compatibles USB PD lors du TECHNO-FRONTIER 2018. Depuis, nous continuons à élargir notre gamme d'adaptateurs secteur compatibles USB PD.

L'un de nos points forts est la miniaturisation des alimentations électriques. Une alimentation plus compacte permet également de concevoir des appareils plus petits. La miniaturisation des alimentations contribue aussi à réduire le coût global des appareils.

Nous produisons en série un chargeur USB PD 65 W parmi les plus petits et les plus légers au monde

Nous produisons en série un chargeur USB PD de 65 W. Ce chargeur présente un volume de 46 cm3 et un poids de 65 g. Il figure parmi les chargeurs USB PD de 65 W les plus petits et les plus légers au monde (*).

La technologie du circuit de ce chargeur a été développée par une entreprise partenaire. Nous avons pris en charge la conception du circuit imprimé de commutation à haute vitesse, la réduction du bruit, la conception de la dissipation thermique dans un boîtier compact et la conformité aux normes de sécurité afin d'en faire un Produits adapté à la production en série. Cet exemple montre qu'il est possible de réduire la taille d'une alimentation grâce à des innovations au niveau du circuit et de la conception, sans recourir à des semi-conducteurs de puissance de nouvelle génération. Pour en savoir plus, consultez l'étude de cas sur la production en série du chargeur USB PD 65 W.

* Comparaison avec des chargeurs USB PD de 65 W. Selon une étude menée par le distributeur du Produits (en juin 2025).

Gamme de produits standard: jusqu'a 100 W (20 V/5 A)

Nous proposons une gamme standard d'adaptateurs secteur compatibles USB PD. La puissance de sortie maximale est de 100 W (20 V/5 A), soit la limite du SPR. Des modeles avec cable USB-C integre et des modeles dotes d'un port USB Type-C (receptacle) sont disponibles. Le tableau suivant presente les puissances de sortie (PDO) des principaux modeles.

Certains modeles prennent egalement en charge Quick Charge (QC) et le mode Apple. Pour plus de details sur les normes de securite et les specifications, consultez la page de chaque Produits. Tous les modeles sont disponibles dans les listes suivantes.

• Adaptateurs secteur PD (avec cable USB-C integre)
• Adaptateurs secteur USB PD
• Adaptateurs secteur PD medicaux (pour dispositifs medicaux)

Pour les puissances de sortie non disponibles dans notre gamme standard, nous proposons des alimentations sur mesure

Nous proposons des alimentations sur mesure pour répondre à vos besoins spécifiques, tels que les combinaisons de tension et de courant (PDO) non disponibles dans notre gamme standard, la longueur du câble, la forme du connecteur et l'étiquette. Nos solutions personnalisées comprennent des modèles semi-personnalisés, qui consistent à modifier uniquement les éléments nécessaires à partir d'un produit standard, et des modèles entièrement personnalisés, conçus de A à Z. N'hésitez pas à nous communiquer vos exigences si vous avez besoin d'une puissance supérieure à 100 W.

Notre approche en matière de personnalisation est présentée dans Qu'est-ce que la personnalisation d'une alimentation électrique?. Vous trouverez des exemples d'alimentations sur mesure sur la page Solutions personnalisées. Pour savoir comment choisir l'adaptateur recommandé en fonction de votre appareil, consultez Points à prendre en compte lors de la conception d'appareils compatibles USB PD.

Questions fréquentes sur l'USB PD

L'USB PD peut-il fournir une puissance supérieure à 100 W?

Oui. L'EPR, ajouté avec l'USB PD 3.1, permet de fournir jusqu'à 240 W (48 V et 5 A). Toutefois, l'alimentation, l'appareil et le câble doivent tous être compatibles avec l'EPR. Nos produits standard offrent une puissance maximale de 100 W. Pour une puissance supérieure à 100 W, n'hésitez pas à nous consulter au sujet d'une alimentation sur mesure.

Quelle est la différence entre l'USB PD et Quick Charge (QC)?

L'USB PD est une norme d'alimentation électrique définie par l'USB-IF. Quick Charge (QC) est une technologie de charge rapide développée par Qualcomm. Certains de nos produits standard sont compatibles à la fois avec l'USB PD et QC. Les différences entre ces deux technologies sont expliquées dans l'article Quelles sont les différences entre PD 3.0 et QC 3.0?.

Comment réduire la taille d'un chargeur USB PD?

Il existe 2 méthodes principales. La première consiste à utiliser des semi-conducteurs de puissance de nouvelle génération, tels que le GaN (nitrure de gallium), afin de réduire les pertes et la production de chaleur. La seconde consiste à optimiser la topologie du circuit afin de remplacer les composants volumineux par des composants plus petits. Grâce à cette seconde méthode, notre entreprise produit en série un chargeur USB PD de 65 W d'un volume de 46 cc et d'un poids de 65 g.

Pouvez-vous fabriquer une alimentation USB PD avec une tension qui ne figure pas parmi vos produits standard?

Oui. Nous pouvons répondre à vos besoins avec une alimentation sur mesure. Veuillez nous indiquer les combinaisons de tension et de courant requises (PDO), ainsi que le câble, le connecteur, l'environnement d'utilisation et les normes de sécurité applicables.

Nous contacter au sujet des adaptateurs secteur compatibles USB PD

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