USB PD(Power Delivery-電力傳輸)是什麼？

什麼是USB PD（Power delivery-電力傳輸），我們將詳細說明。介紹PD規格USB PD3.0，以及最新的PD規格USB PD3.1等，並結合近期的USB趨勢，提供功能性說明與基本資訊。

自2018年於Techno-Frontier展示USB PD產品以來，我們收到許多關於USB PD (Power Delivery) 是什麼？的提問，因此在本頁面進行說明。這款能夠多重充電的裝置，可根據連接的設備自動調節電力，非常方便。

在上次的Techno-Frontier中，我司展出了兩款新產品——USB PD（Power Delivery）。我們非常感謝來場者給予的高度評價。因應近年來客戶的需求，UniFive已開發出40W與60W兩款USB PD產品，並不斷擴大產品線，目前也已推出65W產品。

USB PD（Power Delivery）是什麼？

USB PD，實現資料傳輸和高功率供電的次世代USB魅力

USB PD（USB Power Delivery）是一項透過一條電纜實現資料傳輸與高功率供電的USB新技術。相比傳統USB，支援USB PD的AC變壓器可透過USB Type-C電纜同時供應電力與資料，充分發揮USB的潛力。此技術提供比傳統充電方式更高的電力，不僅可為智慧型手機和平板充電，也支援需要高功率的大型設備如筆記型電腦。

以下簡要整理USB PD的功能：

• 與傳統的USB1.1（2.5W）、USB3.0（4.5W）、USB-BC1.2（7.5W）相比，USB PD可提供最高達100W的電力。

• 取消電源供應端與用電端的固定角色，可進行供電與受電的切換（Role Swap）。例如：原本由PC為行動電源充電，在支援Role Swap的情況下，也可由行動電源為PC充電（使用Type-C電纜時）。
• 可針對多個外部設備進行電力最佳化。

• 根據連接設備自動調整電力。

近年的USB動向

目前在車內、公車內，甚至飛機上到處可見USB埠。從個人電腦的USB埠取得電源也成為日常的一部分。USB已成為對智慧型手機等小型設備而言無所不在的充電選擇。

過去USB埠主要用於資料傳輸，但使用者逐漸轉變為作為電源供應來源來使用，包括充電等功能。

安心使用的USB PD 3.0

USB標準制定機構USB-IF（Implementers Forum）所制定的最新標準USB PD 3.0，旨在排除劣質電纜或不符合標準的產品，確保USB PD的安心使用。

與2.0相較，USB PD 3.0的Role Swap速度提升，即便出現斷電等情況，也可降低資料損毀的風險。

此外，新增了名為C-AUTH（USB Type-C Authentication）的設備間互認功能，透過設備間確認連接設備或電纜是否為可信產品，若有問題會自動阻止功能的啟用。

＊USB-TypeC相關說明請見此

USB PD 3.1：實現最高240W供電的技術進化

目前市場主流為上述所述的USB PD 3.0，但USB-IF（Implementers Forum）於2021年5月26日發布了USB Power Delivery（USB PD）3.1版的全新規格。

此版本為重要升級，可透過USB Type-C®電纜與連接器提供最高240W電力。如前所述，過去的USB PD透過支援最大5A的USB Type-C電纜構成20V的方案，供電限制為100W。

因此USB Type-C規格也在Release 2.1中更新，定義了支援240W的電纜要求。同時，USB PD協議與電力定義也進行更新，可支援更多原本無法使用100W輸出的設備。

新的USB PD架構定義了更嚴謹的電力協議，確保在使用高功率傳輸的同時，也可保障安全。需注意使用100至240W電力的產品，其安全需求較低功率產品更為嚴格，將依各國法規套用相應的安全標準。

憑藉USB PD 3.1的新功能，大型筆記型電腦等高功率設備也能從舊有電源連接器轉向USB Type-C。

新增三種固定電壓選擇，透過EPR（擴展電力範圍）實現高功率

USB PD 3.1的新特性之一是新增三種固定電壓選項。在原有的SPR PDO與SPR APDO規格即5V、9V、15V、20V之外，還加入了28V（超過100W）、36V（超過140W）、48V（超過240W）的固定電壓。透過USB PD 3.1的核心新功能——EPR（Extended Power Range），可實現超過20V的電壓供電。EPR支援固定電壓28V、36V與48V，對應電力分別為超過100W、140W與180W。

EPR模式：實現高輸出電力的安全通訊協定

EPR模式為一種確保高電力供應安全性的通訊協定。電源端（Source）與設備端（Sink）在進入EPR模式前會相互確認功能，並達成安全供電的協議。

以下整理USB 3.1問世前的演進與主要規格差異。

USB PD打造最快速與最優化的充電體驗

USB PD並非僅實現高功率供電。USB Type-C配置了稱為CC（Configuration Channel）的專用信號線，一旦與對應之USB Power Delivery裝置連接，即可自動偵測最佳供電條件並立即開始充電。

 Type-C電纜進化：支援EPR提升安全性

隨著USB PD 3.1的推進，USB Type-C電纜也更新為Version 2.1。支援EPR的電纜內建稱為E-Marker的晶片，標示可對應50V、5A電力輸出，提升高功率充電時的安全性與信賴性。

搭配GaN技術實現高效率與小型化

GaN（氮化鎵）被視為次世代半導體材料。運用GaN的電源元件，與傳統矽材料相比，具有低電力損耗與快速切換等特長。將GaN應用於USB PD 3.1電源裝置，可同時實現高效率與小型化。

USB PD的歷史演進

上文說明了USB PD以及最新USB PD 3.1技術，以下我們依時間軸回顧USB PD技術的進化。

USB PD問世前：低功率充電與標準混亂（1996年～2012年）

• 1996年：USB 1.0初登場。主要用於資料傳輸，但也能為周邊供電。然而，僅提供5V/100mA，非常不適於充電用途。
• 2000年：USB 2.0登場。資料傳輸速度大幅提升，供電能力提升至5V/500mA，開始應用於充電。
• 2007年：USB BC（Battery Charging）1.1推出。雖固定電壓5V，但電流上限提升至1.5A，可提供7.5W電力。
• 2010年：USB BC 1.2登場，強化充電功能的規格定義。
• 儘管此時USB充電已逐漸普及，但仍面臨供電不足與標準混亂等問題，無法支援筆記型電腦等需高功率的設備。

USB PD的誕生與發展：高功率與雙向供電時代（2012年～2021年）

• 2012年：USB PD 1.0登場。最大提供100W（20V・5A），能應對筆電等大型裝置。
• PD 1.0透過五種標準「供電配置文件（Profile）」，定義供電能力。透過裝置協商電壓與電流，保障供電安全。但因USB連接器常態提供5V的限制，未實現雙向供電。
• 2014年：USB PD 2.0登場。從Profile制改為PDO（Power Data Object），提升供電彈性。同年推出USB Type-C連接器，尺寸小且上下對稱，不需分正反插入，提升USB PD的普及。
• 2015年：USB PD 3.0發布。增加PPS（可程式化電力供應）功能，可以20mV為單位細緻調整電壓，大幅提升充電效率。PPS亦可最適化鋰電池充電。PD 3.0引入設備認證，提高安全性。

USB PD 3.1與GaN技術：解析高功率與高效率趨勢（2021年～）

• 2021年：USB PD 3.1登場。導入EPR（Extended Power Range），可提供最高240W（48V・5A）電力。GaN（氮化鎵）技術的進步促使PD電源裝置朝高效率與小型化邁進。出現如EPC9195等採用GaN的參考設計，使USB PD 3.1發揮極致性能。

USB PD的未來：為各種裝置供電

未來USB PD將不僅用於筆記型電腦、智慧型手機、平板等行動裝置，也可望廣泛應用於家電與產業設備。隨著USB PD 3.1與GaN技術的進化，未來所有裝置皆可透過USB Type-C完成充電的時代指日可待。

UniFive備有大量搭載GaN的次世代小型AC變壓器PD解決方案可供選擇。

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