O que é USB PD (Power Delivery)?

O que é USB PD (Power delivery)? Explicamos em detalhes. Apresentamos uma explicação funcional e informações básicas sobre o padrão PD, como o USB PD 3.0, o mais recente USB PD 3.1, e a situação atual do USB.

Desde o anúncio dos produtos USB PD na Techno-Frontier 2018, recebemos muitas perguntas como "O que é USB Power Delivery (PD)?", portanto, explicaremos nesta página. Este dispositivo conveniente ajusta automaticamente a potência de acordo com o dispositivo conectado, permitindo o carregamento de múltiplos aparelhos.

Na última Techno-Frontier, exibimos dois novos produtos USB PD. Recebemos ótimas reações dos visitantes, e agradecemos sinceramente. Em resposta às demandas recentes dos clientes, a Unifive desenvolveu dois modelos de produtos USB PD de 40W e 60W, e desde então expandiu ainda mais sua linha, lançando também uma versão de 65W.

O que é USB PD (Power Delivery)?

O atrativo do USB PD, a nova geração de USB que oferece transferência de dados e fornecimento de energia de alta potência

O USB PD (USB Power Delivery) é uma nova tecnologia USB que permite a transferência de dados e fornecimento de energia de alta potência por meio de um único cabo. Adaptadores AC compatíveis com USB PD, evoluídos a partir dos USBs convencionais, fornecem simultaneamente energia e dados por meio do cabo USB Type-C, aproveitando ao máximo o desempenho do USB. Essa tecnologia permite fornecer uma potência muito maior em comparação aos métodos de carregamento USB anteriores, possibilitando o carregamento não apenas de smartphones e tablets, mas também de dispositivos maiores como laptops, que requerem mais energia.

Segue abaixo um resumo das funções do USB PD.

• Em comparação com os padrões tradicionais como USB 1.1 (2.5W), USB 3.0 (4.5W) e USB-BC1.2 (7.5W), o USB PD pode fornecer até 100W de energia.

• Elimina a fixação entre fonte e receptor de energia, permitindo a troca entre fornecimento e recepção de energia (Role Swap). Por exemplo, mesmo que um PC esteja carregando uma bateria externa, com o Role Swap a bateria externa pode carregar o PC (no caso de cabo Type-C).
• Permite otimização de energia entre múltiplos dispositivos externos.

• Ajuste automático de energia de acordo com o dispositivo conectado.

Situação atual do USB

Hoje em dia, portas USB são vistas em todos os lugares — dentro de carros, ônibus públicos e até aviões. Também se tornou comum obter energia através das portas USB dos computadores. O USB tornou-se literalmente um ponto de carregamento ubíquo para dispositivos pequenos como smartphones.

Embora essas portas USB convencionais tenham sido projetadas principalmente para transferência de dados com drivers USB, os usuários passaram gradualmente a utilizá-las também como fontes de energia para carregar dispositivos.

USB PD 3.0: carregamento seguro com o USB PD

O USB-PD 3.0, especificado pelo USB-IF (Implementers Forum), órgão responsável pela padronização do USB, visa excluir produtos de baixa qualidade e não conformes do mercado, proporcionando uma utilização segura do USB PD.

Comparado à versão 2.0, o USB-PD 3.0 possui trocas de função (Role Swap) mais rápidas e reduz o risco de corrupção de dados mesmo em casos de interrupção no fornecimento de energia.

Também foi adicionada uma função de autenticação entre dispositivos chamada C-AUTH (USB Type-C Authentication), permitindo verificar entre os dispositivos e cabos conectados se são confiáveis. Se forem considerados inseguros, a função é bloqueada.

*Clique aqui para uma explicação sobre USB-TypeC

USB PD 3.1: evolução para fornecimento de até 240W

No mercado atual, o USB PD 3.0, explicado acima, tornou-se o padrão. Contudo, o USB-IF anunciou em 26 de maio de 2021 a nova especificação USB Power Delivery (USB PD) Revisão 3.1.

Essa atualização importante permite o fornecimento de até 240W através de cabos e conectores USB Type-C®. Como explicado acima, o USB PD anterior estava limitado a 100W com cabos Type-C de 5A e 20V.

Para isso, a especificação USB Type-C também foi atualizada com a versão 2.1, definindo os requisitos dos cabos de 240W. Além disso, o protocolo e as definições de energia do USB PD também foram atualizados, permitindo a aplicação do USB PD a muitos dispositivos para os quais 100W não eram suficientes.

A nova arquitetura do USB PD define protocolos de negociação de energia muito mais rigorosos, tornando o acesso e uso dessa alta capacidade de fornecimento de energia mais seguro. Os requisitos de segurança para produtos que utilizam entre 100W e 240W são mais rígidos se comparados a produtos de baixo consumo, sendo definidos conforme as regulamentações de segurança de cada país.

Com os novos recursos do USB Power Delivery 3.1, será possível que laptops de grande porte e outros dispositivos maiores adotem o USB Type-C como padrão de alimentação, substituindo os conectores convencionais.

Três novas tensões fixas com EPR (Extended Power Range)

Uma das principais características da especificação USB PD 3.1 é a adição de três novas tensões fixas: além das tensões do SPR PDO e SPR APDO como 5V, 9V, 15V e 20V, agora é possível selecionar 28V (acima de 100W), 36V (acima de 140W) e 48V (acima de 240W). A funcionalidade principal do USB PD 3.1, o EPR (Extended Power Range), permite fornecimento de energia acima de 20V. O EPR possibilita fornecimento acima de 100W, 140W e 180W com as tensões fixas de 28V, 36V e 48V, respectivamente.

Modo EPR: protocolo de segurança para fornecimento de alta potência

O modo EPR é um protocolo de comunicação seguro para fornecer energia em alta potência. A fonte (lado da energia) e o dispositivo (lado que recebe a energia) confirmam suas capacidades antes de entrar em modo EPR, formando um acordo mútuo para garantir o fornecimento seguro.

Abaixo, um quadro resume a evolução até o lançamento do USB 3.1 e as especificações de cada versão.

Experiência de carregamento mais rápida e ideal com USB PD

Não se trata apenas de fornecer alta potência. O USB Type-C possui uma linha de sinal dedicada chamada CC (Configuration Channel), que detecta automaticamente a energia ideal para o dispositivo conectado quando compatível com USB Power Delivery, iniciando rapidamente o carregamento adequado.

Evolução do cabo Type-C: mais segurança com suporte a EPR

Com a expansão do USB PD 3.1, a especificação do cabo USB Type-C foi atualizada para a versão 2.1. Os cabos compatíveis com EPR incluem um chip chamado E-Marker, que indica suporte a até 50V e 5A, aumentando a segurança e confiabilidade durante o fornecimento de alta potência.

Alta eficiência e miniaturização com tecnologia GaN

O GaN (nitreto de gálio) é reconhecido como o próximo material semicondutor de destaque. Dispositivos de potência usando GaN têm menos perdas de energia e maior velocidade de comutação que os convencionais de silício. Ao aplicar a tecnologia GaN nas fontes de energia USB PD 3.1, é possível alcançar tanto alta eficiência quanto miniaturização.

História do USB PD em ordem cronológica

Acima explicamos o que é o USB PD e as novidades do USB PD 3.1. Aqui, vamos revisar a história do USB PD em ordem cronológica para compreender melhor sua evolução tecnológica.

Antes do USB PD: baixa energia e múltiplos padrões (1996–2012)

• 1996: Lançamento do USB 1.0. Inicialmente voltado à transferência de dados, também permitia alimentação para periféricos, mas a energia fornecida (5V/100mA) era muito baixa para uso em carregamento.
• 2000: Lançamento do USB 2.0, com maior velocidade de dados e fornecendo até 5V/500mA, começou a ser utilizado para carregar telefones celulares e outros dispositivos móveis.
• 2007: Introdução do padrão USB BC (Battery Charging) 1.1. Embora a tensão permanecesse 5V, permitia até 1.5A, possibilitando fornecimento de até 7.5W.
• 2010: Lançamento do USB BC 1.2, com maiores especificações para operação de carregamento.
• Nesse período, o carregamento via USB se popularizou, mas ainda havia limitações de energia e proliferação de diferentes padrões, tornando impossível atender dispositivos de maior consumo, como laptops.

Nascimento e evolução do USB PD: alta potência e carregamento bidirecional (2012–2021)

• 2012: Lançamento do USB PD 1.0. Suporte a até 100W (20V/5A), possibilitando o carregamento de dispositivos maiores como laptops.
• USB PD 1.0 definia capacidade de energia em cinco "perfis" padrão e realizava negociação de tensão e corrente entre host e dispositivo. No entanto, os conectores USB da época sempre forneciam 5V, o que impedia o carregamento bidirecional.
• 2014: Lançamento do USB PD 2.0. Introdução do sistema PDO (Power Data Object), substituindo os perfis padrão e oferecendo maior flexibilidade. Também foi lançado o conector USB Type-C, de design pequeno e simétrico (sem orientação), acelerando a evolução do USB PD.
• 2015: Lançamento do USB PD 3.0. Adição do recurso PPS (fonte de alimentação programável), que permite ajustes finos de voltagem em incrementos de 20mV, otimizando a eficiência de carregamento. PPS tornou possível otimizar o carregamento de baterias de íon de lítio. O USB PD 3.0 também introduziu especificações de autenticação de dispositivo, aumentando a segurança.

USB PD 3.1 e tecnologia GaN: para potência e eficiência ainda maiores (2021–)

• 2021: Lançamento do USB PD 3.1. Com a introdução do EPR (Extended Power Range), é possível fornecer até 240W (48V/5A). A tecnologia GaN também evoluiu, alcançando maior eficiência e compactação nos adaptadores de energia USB PD. Designs de referência como o EPC9195, utilizando GaN, agora permitem alcançar o máximo desempenho do USB PD 3.1.

Futuro do USB PD: fornecimento de energia para todos os dispositivos

O USB PD é promissor não apenas para dispositivos móveis como notebooks, smartphones e tablets, mas também para eletrodomésticos e equipamentos industriais. Com a evolução do USB PD 3.1 e da tecnologia GaN, é possível que, no futuro, todos os dispositivos sejam carregados com cabos USB Type-C.

A Unifive oferece uma ampla linha de adaptadores AC de última geração que utilizam GaN em suas soluções PD mais recentes.

Também atendemos pedidos customizados em pequenos lotes, fazendo propostas flexíveis. Caso precise de amostras ou mais informações, fique à vontade para entrar em contato com nosso time de vendas.

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