USB PD (Power Delivery): cos'è? Come funzionano i limiti massimi di 100 W e 240 W e quali sono le differenze tra PD 3.0 e PD 3.1?

USB PD (Power Delivery) e uno standard che consente di erogare fino a 100 W (SPR) tramite USB Type-C e fino a 240 W con EPR di USB PD 3.1. UNIFIVE, che produce in serie caricabatterie USB PD da 65 W tra i piu piccoli e leggeri al mondo, ne illustra il funzionamento, i requisiti dei cavi e le differenze tra PD 3.0 e PD 3.1.

Fondamenti e funzioni principali di USB PD

USB PD è uno standard di alimentazione che determina tensione e corrente in base al dispositivo

USB Power Delivery (USB PD) è uno standard per l'alimentazione elettrica tramite USB Type-C. È stato definito dall'USB-IF (USB Implementers Forum), l'organizzazione responsabile della definizione degli standard USB.

L'alimentatore (source) e il dispositivo (sink) comunicano tramite la linea CC (Configuration Channel) di USB Type-C. L'alimentatore avvia l'erogazione di energia dopo aver determinato tensione e corrente mediante questa comunicazione. Ciò consente a un singolo alimentatore di fornire a ciascun dispositivo collegato la potenza appropriata.

L'intervallo di alimentazione di USB PD è suddiviso in SPR (Standard Power Range) ed EPR (Extended Power Range). SPR consente di erogare fino a 100 W, mentre EPR arriva fino a 240 W.

Punto chiave: USB PD è uno standard per l'alimentazione elettrica. La velocità di trasmissione dei dati dipende dallo standard di comunicazione USB supportato dal dispositivo e dal cavo.

Funzioni principali di USB PD

• Può fornire una potenza maggiore rispetto ai precedenti standard USB 1.1 (2.5 W), USB 3.0 (4.5 W) e USB BC 1.2 (7.5 W). SPR supporta fino a 100 W, mentre EPR, introdotto con USB PD 3.1, supporta fino a 240 W.
• È possibile invertire i ruoli del dispositivo che fornisce l'alimentazione e di quello che la riceve (role swap). Ad esempio, dopo aver caricato una batteria esterna dal computer, è possibile caricare il computer dalla batteria esterna (con un cavo USB Type-C).
• È possibile ottimizzare la distribuzione dell'energia tra più dispositivi esterni.
• La potenza viene regolata automaticamente in base al dispositivo collegato.

Differenze tra SPR ed EPR

SPR è l'intervallo di alimentazione tradizionale di USB PD. EPR è l'intervallo di alimentazione aggiunto con USB PD 3.1. La tabella seguente mette a confronto SPR ed EPR.

Le precauzioni da osservare durante la progettazione di dispositivi compatibili con USB PD sono illustrate in Precauzioni per la progettazione di dispositivi compatibili con USB PD.

Differenze tra USB Type-C e USB PD

USB Type-C è uno standard per connettori e cavi. USB PD è uno standard per l'alimentazione elettrica tramite USB Type-C.

I connettori USB Type-C possono essere utilizzati sia per l'alimentazione sia per la trasmissione dei dati. La velocità di trasmissione dei dati dipende dallo standard di comunicazione USB supportato dal dispositivo e dal cavo, come USB 2.0 o USB4. L'alimentazione tramite USB PD è possibile solo se sia l'alimentatore sia il dispositivo supportano USB PD. Per maggiori informazioni su USB Type-C, consulta Che cos'è USB Type-C?.

Versioni di USB PD e funzionalita aggiunte

In origine, le porte USB erano destinate principalmente al trasferimento dei dati. Oggi vengono utilizzate per la ricarica in molti luoghi, come automobili, autobus pubblici e aerei. Con ogni nuova versione, USB PD ha ampliato le proprie funzionalita di alimentazione.

USB PD 3.0: role swap piu rapido e funzione di autenticazione

USB PD 3.0 e uno standard definito dall'USB-IF. Uno degli obiettivi di USB PD 3.0 e consentire l'uso sicuro di USB PD identificando i cavi di bassa qualita e i Prodotti non conformi allo standard.

In USB PD 3.0, il role swap e diventato piu rapido rispetto a USB PD 2.0. Di conseguenza, anche in caso di interruzione dell'alimentazione, il rischio di danneggiamento dei dati e minore.

Inoltre, USB PD 3.0 ha introdotto una funzione di autenticazione reciproca tra dispositivi denominata C-AUTH (USB Type-C Authentication). I dispositivi verificano reciprocamente se il dispositivo o il cavo collegato e un Prodotti affidabile. In caso di problemi, le funzionalita vengono limitate.

USB PD 3.1: evoluzione dell'alimentazione fino a 240 W

Il 26 maggio 2021, USB-IF ha annunciato le nuove specifiche USB Power Delivery (USB PD) Revision 3.1. USB PD 3.1 rappresenta un importante aggiornamento che consente di erogare fino a 240 W di potenza tramite cavi e connettori USB Type-C®. In precedenza, USB PD era limitato a un massimo di 100 W, con un'alimentazione a 20 V tramite cavi USB Type-C con corrente nominale di 5 A.

Contestualmente a USB PD 3.1, anche le specifiche USB Type-C sono state aggiornate alla Release 2.1, definendo i requisiti per i cavi da 240 W. Sono state inoltre aggiornate le definizioni del protocollo e dell'alimentazione USB PD. Di conseguenza, USB PD può ora essere utilizzato anche con molti dispositivi per i quali 100 W non erano sufficienti.

Il nuovo USB PD definisce un protocollo di negoziazione della potenza più rigoroso rispetto al passato. Questo protocollo consente di utilizzare in sicurezza livelli di potenza elevati. I requisiti di sicurezza per i Prodotti che utilizzano da 100 W a 240 W sono inoltre più severi rispetto a quelli previsti per i Prodotti a basso consumo energetico. I requisiti di sicurezza sono determinati dagli standard di sicurezza applicabili in base alle normative del Paese in cui il Prodotti viene commercializzato.

Grazie a USB PD 3.1, anche i Prodotti ad alto consumo energetico, come i notebook di grandi dimensioni, possono essere alimentati tramite USB Type-C.

Le tensioni fisse di 28 V, 36 V e 48 V aggiunte con EPR

La principale novità di USB PD 3.1 è EPR (Extended Power Range, intervallo di potenza esteso). EPR consente di erogare energia a tensioni superiori a 20 V.

Le tensioni fisse di SPR sono 5 V, 9 V, 15 V e 20 V. Con EPR sono state aggiunte tre tensioni fisse: 28 V, 36 V e 48 V. La tensione di 28 V viene utilizzata per erogare più di 100 W, quella di 36 V per erogare più di 140 W e quella di 48 V per erogare più di 180 W. In tutti i casi, la corrente massima è di 5 A. Pertanto, è possibile erogare fino a 140 W a 28 V, 180 W a 36 V e 240 W a 48 V.

Inoltre, con EPR, la funzione AVS (Adjustable Voltage Supply, alimentazione a tensione regolabile) consente di erogare energia regolando la tensione in un intervallo compreso tra 15 V e 48 V.

Modalità EPR: un meccanismo per erogare in sicurezza potenze elevate

La modalità EPR è un protocollo di comunicazione progettato per erogare in sicurezza potenze elevate. Prima di entrare in modalità EPR, la sorgente (lato alimentatore) e il sink (lato dispositivo) verificano reciprocamente le proprie funzionalità. Quindi concordano le condizioni per un'alimentazione sicura.

Meccanismo per determinare automaticamente la potenza ottimale tramite la linea CC

USB Type-C dispone di una linea di segnale dedicata chiamata CC (Configuration Channel). Quando si collega un dispositivo compatibile con USB PD, l'alimentatore e il dispositivo comunicano tramite la linea CC. L'alimentatore determina automaticamente la potenza ottimale per il dispositivo e avvia immediatamente l'erogazione.

Evoluzione dei cavi Type-C: maggiore sicurezza grazie al supporto EPR

In concomitanza con USB PD 3.1, anche le specifiche dei cavi USB Type-C sono state aggiornate alla versione 2.1. I cavi compatibili con EPR integrano un chip chiamato E-Marker. L'E-Marker indica che il cavo supporta 50 V e 5 A. Ciò aumenta la sicurezza e l'affidabilità durante l'erogazione di potenze elevate.

Alta efficienza e dimensioni compatte grazie alla combinazione con il GaN (semiconduttore di potenza di nuova generazione)

Il GaN (nitruro di gallio) sta attirando l'attenzione come materiale semiconduttore di nuova generazione. Rispetto ai tradizionali dispositivi di potenza al silicio, i dispositivi di potenza basati sul GaN sono caratterizzati da minori perdite di energia e da una maggiore velocita di commutazione. L'uso del GaN negli alimentatori USB PD consente di ottenere contemporaneamente un'elevata efficienza e dimensioni compatte. Per ulteriori informazioni sul GaN, consultare Che cos'e un adattatore CA basato sul GaN (nitruro di gallio).

Inoltre, la nostra azienda riduce le dimensioni dei caricabatterie USB PD anche grazie a soluzioni innovative nella progettazione dei circuiti. Produciamo in serie un caricabatterie USB PD da 65 W con un volume di 46 cc senza utilizzare semiconduttori di potenza di nuova generazione. Per maggiori dettagli, consultare Caricabatterie USB PD da 65 W tra i piu piccoli e leggeri al mondo.

Storia di USB PD in ordine cronologico

Qui ripercorriamo la storia di USB PD in ordine cronologico. La tabella seguente riassume gli standard precedenti all'introduzione di USB PD 3.1 e le relative potenze principali.

Prima di USB PD: ricarica a bassa potenza e proliferazione degli standard (1996-2012)

• 1996: venne introdotto USB 1.0. Inizialmente, lo scopo principale era il trasferimento dei dati, ma poteva anche alimentare le periferiche. Tuttavia, la potenza erogata era estremamente ridotta, pari a 5 V e 100 mA, e non era adatta alla ricarica.
• 2000: venne introdotto USB 2.0. La velocità di trasferimento dei dati aumentò notevolmente. Anche l'alimentazione salì a 5 V e 500 mA e iniziò a essere utilizzata per ricaricare telefoni cellulari e altri dispositivi.
• 2007: venne introdotto USB BC (Battery Charging) 1.1, uno standard per la ricarica delle batterie. La tensione rimase a 5 V, ma divenne possibile erogare una corrente massima di 1,5 A, per una potenza fino a 7,5 W.
• 2010: venne introdotto USB BC 1.2. Le specifiche del funzionamento della ricarica furono definite con maggiore precisione.
• In questo periodo, la ricarica tramite USB iniziò a diffondersi. Tuttavia, persistevano i problemi della potenza insufficiente e della proliferazione degli standard. I dispositivi che richiedevano più potenza, come i computer portatili, non potevano essere ricaricati tramite USB.

La nascita e l'evoluzione di USB PD: verso l'era dell'alimentazione ad alta potenza e bidirezionale (2012-2021)

• 2012: viene introdotto USB PD 1.0. Diventa possibile fornire fino a 100 W (20 V, 5 A), consentendo di ricaricare anche dispositivi di grandi dimensioni, come i computer portatili.
• USB PD 1.0 definiva la capacità di alimentazione attraverso cinque "profili" standard. Inoltre, introduceva un sistema che negoziava tensione e corrente tra l'host e il dispositivo per garantire un'alimentazione sicura. Tuttavia, poiché i connettori USB tradizionali mantenevano sempre una tensione di 5 V, l'alimentazione bidirezionale non era possibile.
• 2014: viene introdotto USB PD 2.0. Il sistema passa dai profili ai PDO (Power Data Object), rendendo più flessibile l'alimentazione. Viene inoltre introdotto il connettore USB Type-C, che accelera l'evoluzione di USB PD. Il connettore USB Type-C è compatto e ha una forma simmetrica, perciò può essere inserito senza preoccuparsi del verso.
• 2015: viene introdotto USB PD 3.0. USB PD 3.0 include specifiche per l'autenticazione dei dispositivi, migliorando la sicurezza.
• Successivamente, a USB PD 3.0 viene aggiunta la funzione PPS (Programmable Power Supply). PPS consente di regolare con precisione la tensione in incrementi di 20 mV, permettendo di ottimizzare la ricarica delle batterie agli ioni di litio e di altri tipi di batterie.

USB PD 3.1 e tecnologia GaN: verso potenze più elevate e una maggiore efficienza (dal 2021)

• 2021: è stato introdotto USB PD 3.1. Con l'introduzione dell'EPR (Extended Power Range), è diventato possibile erogare fino a 240 W (48 V, 5 A). Inoltre, i progressi nella tecnologia GaN (nitruro di gallio) stanno rendendo gli alimentatori USB PD più efficienti e compatti. Sono comparsi anche progetti di riferimento basati sul GaN, come l'EPC9195.

I nostri adattatori CA compatibili con USB PD

Si prevede che USB PD troverà applicazione in diversi settori, non solo nei computer portatili, negli smartphone e nei tablet, ma anche negli elettrodomestici e nelle apparecchiature industriali. A TECHNO-FRONTIER 2018 abbiamo presentato Prodotti compatibili con USB PD. Da allora, continuiamo ad ampliare la nostra gamma di adattatori CA compatibili con USB PD.

Uno dei nostri punti di forza è la miniaturizzazione degli alimentatori. Riducendo le dimensioni dell'alimentatore, è possibile progettare dispositivi più compatti. La miniaturizzazione dell'alimentatore contribuisce inoltre a ridurre il costo complessivo del dispositivo.

Produciamo in serie un caricatore USB PD da 65 W tra i più piccoli e leggeri al mondo

Produciamo in serie un caricatore USB PD da 65 W. Questo caricatore ha un volume di 46 cc e un peso di 65 g. Nella categoria dei caricatori USB PD da 65 W, è tra i più piccoli e leggeri al mondo (*).

La tecnologia circuitale di questo caricatore è stata sviluppata da un'azienda partner. Ci siamo occupati della progettazione della scheda del circuito di commutazione ad alta velocità, delle contromisure contro il rumore, della progettazione della dissipazione del calore in un involucro compatto e della conformità alle norme di sicurezza, trasformandolo in un Prodotti adatto alla produzione in serie. Questo caso dimostra che è possibile ridurre le dimensioni di un alimentatore attraverso soluzioni circuitali e progettuali, anche senza utilizzare semiconduttori di potenza di nuova generazione. Per maggiori dettagli, consultare il caso di produzione in serie del caricatore USB PD da 65 W.

* Il confronto riguarda i caricatori USB PD da 65 W. Dati basati su un'indagine condotta dal distributore del Prodotti (giugno 2025).

Gamma di prodotti standard: fino a 100 W (20 V/5 A)

La nostra gamma di prodotti standard comprende adattatori AC compatibili con USB PD. La potenza massima in uscita è di 100 W (20 V/5 A), il limite massimo dello standard SPR. Sono disponibili sia modelli con cavo USB-C integrato sia modelli con porta USB Type-C (presa). La tabella seguente mostra le uscite (PDO) dei modelli principali.

Sono disponibili anche modelli compatibili con Quick Charge (QC) e modalità Apple. Per informazioni dettagliate sulle norme di sicurezza e sulle specifiche, consultare la pagina di ciascun Prodotti. Tutti i modelli sono disponibili nei seguenti elenchi.

• Adattatori AC PD (con cavo USB-C integrato)
• Adattatori AC USB PD
• Adattatori AC PD per uso medicale (per dispositivi medici)

Per le uscite non disponibili nei prodotti standard, offriamo alimentatori personalizzati

Per combinazioni di tensione e corrente (PDO) non disponibili nei prodotti standard, nonché per lunghezze dei cavi, forme dei connettori, etichette e altre specifiche, offriamo alimentatori personalizzati. Le nostre soluzioni includono la personalizzazione parziale, che modifica solo gli elementi necessari partendo da un prodotto standard, e la personalizzazione completa, che prevede una nuova progettazione da zero. Contattateci anche se avete bisogno di un'alimentazione superiore a 100 W.

Il nostro approccio alla personalizzazione è illustrato in Che cos'è la personalizzazione degli alimentatori?. Alcuni esempi di alimentatori personalizzati sono disponibili nella pagina Soluzioni personalizzate. Per informazioni su come scegliere l'adattatore più adatto al proprio dispositivo, consultate Considerazioni sulla progettazione di dispositivi compatibili con USB PD.

Domande frequenti su USB PD

È possibile erogare più di 100 W tramite USB PD?

Sì. Utilizzando l'EPR, introdotto con USB PD 3.1, è possibile erogare fino a 240 W (48 V, 5 A). Tuttavia, l'alimentatore, il dispositivo e il cavo devono essere tutti compatibili con EPR. I nostri prodotti standard supportano una potenza massima di 100 W. Per un'erogazione superiore a 100 W, contattateci per una soluzione di alimentazione personalizzata.

Qual è la differenza tra USB PD e Quick Charge (QC)?

USB PD è uno standard per l'erogazione di potenza definito da USB-IF. Quick Charge (QC) è una tecnologia di ricarica rapida sviluppata da Qualcomm. Tra i nostri prodotti standard sono disponibili anche modelli compatibili sia con USB PD sia con QC. Le differenze tra le due tecnologie sono illustrate in Qual è la differenza tra PD 3.0 e QC 3.0?

Quali metodi esistono per ridurre le dimensioni di un caricatore USB PD?

Esistono due metodi principali. Il primo consiste nell'utilizzare semiconduttori di potenza di nuova generazione, come il GaN (nitruro di gallio), per ridurre le perdite e la generazione di calore. Il secondo consiste nell'ottimizzare la configurazione del circuito per sostituire i componenti di grandi dimensioni con componenti più piccoli. Utilizzando il secondo metodo, produciamo in serie un caricatore USB PD da 65 W con un volume di 46 cc e un peso di 65 g.

È possibile realizzare un alimentatore USB PD con una tensione non disponibile nei prodotti standard?

Sì. Possiamo fornire un alimentatore personalizzato. Vi preghiamo di comunicarci le combinazioni di tensione e corrente necessarie (PDO), il cavo, il connettore, l'ambiente di utilizzo e le norme di sicurezza richieste.

Richiedi informazioni sugli adattatori CA compatibili con USB PD

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