什麼是USB PD(Power Delivery-電力傳輸)?

什麼是USB PD(Power delivery-電力傳輸),我們將進行詳細說明。包含PD規格USB PD3.0、最新的PD規格USB PD3.1等,並涵蓋近年的USB發展趨勢,提供功能性的說明與基本資訊。

目次

自從在Techno-Frontier 2018發表USB PD產品以來，我們收到了許多「USB PD (Power Delivery)是什麼？」的詢問，因此在本頁進行說明。這款可多用途充電的裝置，會依據連接設備自動調整電力，十分便利。

在上次的Techno-Frontier展會上，我們展示了2款全新USB PD (Power Delivery)產品。來場觀眾給予了非常良好的回應，我們深表感謝。因應近來客戶的需求，UNIFIVE已開發40W與60W兩款USB PD產品，之後也持續擴充產品線，並推出65W產品。

什麼是USB PD (Power Delivery)?

USB PD: 同時實現資料傳輸與高功率供電的次世代USB魅力

USB PD (USB Power Delivery)是一項透過單一線纜同時實現資料傳輸與高功率供電的USB新技術。從傳統USB進化而來的USB PD對應AC變壓器，可透過USB Type-C線纜同時供應電力與資料，充分發揮USB的性能。藉由此技術，相較於傳統USB充電方式，可提供大幅提升的電力，不僅可為智慧型手機與平板充電，也能為筆記型電腦等高功率大型裝置供電。

以下簡要整理USB PD的功能。

近年USB現況

如今不僅在車內，連公共巴士與飛機上，隨處都可看到USB埠。此外，從電腦USB埠取電也已成為日常。對智慧型手機等小型裝置而言，USB已成為無所不在的充電介面。

過去的USB埠主要用途為透過USB驅動程式進行資料傳輸，但使用者逐漸從單純資料通訊，轉變為同時作為充電等電力供應來源使用。

USB PD3.0打造安心使用環境

USB-IF (Implementers Forum) 為制定USB規格的組織，其制定的最新規格USB-PD3.0，旨在排除劣質線材與市面上不符規範的產品，使USB-PD能安心使用。

相較2.0版本，USB-PD3.0的Role Swap速度更快，即使發生供電中斷，也可降低資料損毀風險。

此外，新增稱為C-AUTH = USB Type-C Authentication的裝置間相互認證功能，可在裝置與線材連接時檢查其是否為可信產品，如有問題將限制其功能。

＊關於USB Type-C的說明請點此

USB PD 3.1: 進化至最大240W供電

 

目前市場主流仍為上述USB PD3.0，但USB-IF於2021年5月26日發表USB Power Delivery (USB PD) Revision 3.1新規格。

此為重大更新，使其可透過USB Type-C®線纜與連接器提供最高240W電力。如前所述，過往USB PD使用額定5A的USB Type-C線纜搭配20V方案，限制於100W。

同時USB Type-C規格也在Release 2.1更新，定義了240W線纜要求。此外，USB PD通訊協定與電源定義也同步更新，使過去100W不足的多數裝置可適用USB PD。

新版USB PD架構定義更嚴格的電力協商協定，確保高功率供電的安全存取與使用。100~240W產品的安全要求也比低功率產品更嚴格，並依各銷售國家法規適用相關安全規範。

透過USB Power Delivery 3.1新功能，大型筆記型電腦等高功率產品，將可從傳統電源接頭轉移至USB Type-C。

新增3種固定電壓選項，透過EPR (Extended Power Range)實現高功率化

USB PD 3.1規格的主要特點之一，是新增3種固定電壓選項。除既有SPR PDO、SPR APDO規格的5V、9V、15V、20V外，新增28V (100W以上)、36V (140W以上)、48V (240W以上)。透過USB PD 3.1主要新功能**EPR (Extended Power Range)**，可在超過20V電壓下供電。EPR新增28V、36V、48V固定電壓，分別對應超過100W、140W、180W的供電能力。

EPR模式: 實現高功率供電的安全協定機制

EPR模式為安全提供高功率電力的通訊協定。Source (電源端) 與Sink (裝置端) 在進入EPR模式前，會確認彼此功能並達成安全供電協議。

 

以下將USB3.1問世前的發展歷程與各項規格整理成易懂表格。

發表年份2010年2012年2014年2015年2017年2021年
USB規格

BC1.2

PD1.0PD2.0PD3.0PD3.0PPSPD3.1
USB連接器Type-A

Type-A,

Type-B

Type-CType-CType-CType-C
輸出5V/1.5A

N/A

5V/3A

9V/3A

15V/3A

20V/2.25A

20V/3A

20V/5A

5V/3A

9V/3A

15V/3A

20V/2.25A

20V/3A

20V/5A

5V/3A

9V/3A

15V/3A

20V/2.25A

20V/3A

20V/5A

 

PPS:

3.3V-5.9V 3A,

3.3-11V 3A,

3.3-16V 3A,

3.3-21V 3A,

3.3-21V 5A

5V/3A

9V/3A

15V/3A 20V/3A

20V/5A

EPR: 28V/5A 36V/5A 48V/5A

AVS: 15-28V/5A 15-36V/5A 15-48V/5A

透過USB PD實現最快速、最佳化充電體驗

USB Type-C不僅能提供高功率供電，其內建CC (Configuration Channel)專用訊號線。當連接支援USB Power Delivery的裝置時，系統會自動偵測最適電力並立即開始快速充電。

 

 Type-C線纜進化: 支援EPR提升安全性

隨著USB PD 3.1擴展，USB Type-C線纜規格也更新至2.1版本。支援EPR的線纜內建稱為E-Marker的晶片，用以標示支援50V・5A，提升高功率供電時的安全性與可靠性。

結合GaN技術實現高效率與小型化

GaN (氮化鎵) 為備受矚目的次世代半導體材料。採用GaN的電源元件，相較傳統矽元件，具備較低功率損耗與更快開關速度。於USB PD 3.1電源中導入GaN技術，可同時實現高效率與小型化。

依時間軸回顧USB PD歷史

上述重點介紹USB PD與最新USB PD3.1，以下將依時間軸回顧USB PD歷史，加深對技術演進的理解。

USB PD誕生前: 低功率充電與規格林立 (1996年~2012年)

USB PD誕生與進化: 邁向高功率與雙向供電時代 (2012年~2021年)

USB PD 3.1與GaN技術: 邁向更高功率與高效率 (2021年~)

USB PD的未來: 為所有裝置供電

USB PD不僅適用於筆記型電腦、智慧型手機、平板等行動裝置，也可應用於家電與工業設備等領域。隨著USB PD 3.1與GaN技術演進，未來或許所有裝置都能透過USB Type-C線纜充電。

UNIFIVE提供多款採用GaN技術的最新PD解決方案與次世代小型AC變壓器。

亦可對應小量客製化需求，提供彈性提案。如需樣品或其他諮詢，歡迎隨時聯絡本公司業務。

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