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USB PD 详解: 电力传输充电器的工作原理

USB PD 详解: 电力传输充电器的工作原理

作者:大眼仔~旭 日期:1个月前 (06-14) 评论:0 条

摘要:手机和小工具的充电方式有很多种,USB PD 是其中最流行的一种。事实上,商店货架上的许多安卓手机都使用这种技术来加快充电速度,而苹果公司近年来也在更多设备上增加了对这种技术的支持。但什么是 USB PD,它是如何工作的? 什么是 USB PD? USB Power Delivery(USB PD)是一种通用快速充电标…

手机和小工具的充电方式有很多种,USB PD 是其中最流行的一种。事实上,商店货架上的许多安卓手机都使用这种技术来加快充电速度,而苹果公司近年来也在更多设备上增加了对这种技术的支持。但什么是 USB PD,它是如何工作的?

什么是 USB PD?

USB Power Delivery(USB PD)是一种通用快速充电标准,所有 USB 设备都可以使用。它于 2012 年首次推出,能让智能手机、笔记本电脑、平板电脑、显示器、扩展坞等设备通过一根 USB 线缆充电,而不需要单独的电源模块。

什么是 USB PD

USB PD 详解

USB-PD 使用 USB-C 连接器,它已成为通用的有线 USB 端口。它能自动检测所连接设备的电源需求,并提供适当的电平,同时支持双向供电。你可能在不知不觉中使用了无数次 USB-PD,尤其是许多制造商为快速充电技术起了专有的名字,以帮助它们进行区分(下文将详细介绍)。

USB PD 为什么重要?

那么,我们为什么要特别讨论 USB PD 呢?毕竟,如果你看一下不同的快速充电标准,就会发现竞争非常激烈。USB PD 必须与高通的 Quick Charge、华为的 SuperCharge 和 OPPO 的 VOOC(仅举几例)竞争。

消除专有障碍,减少浪费

其他不同充电标准的问题在于它们都是专有的。制造商专门为自己的产品开发了这些标准,而不是其他标准。例如,高通 Quick Charge(QC)充电器在使用该充电器的手机上表现出色,但在使用 SuperCharge 的华为设备上就不行了。

USB PD 的目的就是通过标准化阻止这种情况的发生。您可以使用 USB PD 充电器为手机快速充电,然后用它为不同品牌的手机甚至笔记本电脑等更大的设备充电。设备的大小或生产商并不重要。有了 USB PD 充电器和电缆,您的设备就能以 24W 或 240W 的最佳速度充电。

USB PD 允许双向充电

在 USB PD 之前,大多数设备都需要充电器或电源箱来充电。这意味着设备可以接受或释放能量,但不能同时接受或释放能量。但有了 USB PD,设备现在可以反向充电。这意味着你不需要使用不同类型的充电器,还可以将 USB PD 设备搭载到其他类似设备上。

USB PD 采用了良好的理念

上面的视频展示了 USB PD 在过去几年中发展的许多例子。当制造商开始在内部推广快速充电技术时,每家制造商都走了不同的路。充电器输出功率(W,瓦特)的测量方法是电压(V,伏特)乘以电流(A,安培)。

不同的快速充电标准采用不同的技术来提高输出功率。例如,高通公司提高电压以达到更高的输出(从而加快充电速度),而步步高电子公司(OnePlus、Oppo 和 Realme 的制造商)则使用更大的安培值。

每种方法都各有利弊,但两全其美的方法是将电流和电压的递增结合起来,以达到每种情况下的最佳电源。这正是定义 USB 规格的组织–USB 联盟所做的。它从 USB PD 1.0 开始,支持 5 伏、12 伏或 20 伏、1 安培、2 安培、3 安培或 5 安培的电压。

USB PD 电源规格说明

USB PD 有四个不同版本: 1.0、2.0、3.0 和 3.1。2012 年发布的第一个版本 1.0 非常简单。它为制造商的设备提供了五种不同的配置文件,在这方面没有任何回旋余地。如 2012 年 7 月发布的 USB PD 1.0 演示文稿 [PDF] 中的表格所示,这些配置文件的最高功率为 100W。

USB 2.0 问世后,制造商可以使用更多的配置文件,并可根据设备的需要调节电流。它将功率限制在 100 瓦,这足以满足大多数使用情况。标准环境联盟(ECOS)在其 “一个充电器适合所有设备 “PDF 报告中列出了 USB PD 2.0 及以上充电器的不同级别表 [PDF]:

USB PD 功率范围 固定电压 当前范围 设备示例
0.5 – 15W 5V 0.1 – 3.0A 耳机、小型 USB 配件
15 – 27W 9V 1.67 – 3.0A 智能手机、照相机、无人机
27 – 45W 15V 1.8 – 3.0A 平板电脑、小型笔记本电脑
45 – 100W 20V 2.25 – 3.0A 3.0 – 5.0A 仅使用额定电缆 大型笔记本电脑、显示器

USB 3.0 使用与 2.0 相同的电源配置文件,但有一些关键区别。您在使用电缆时会注意到它们兼容的端口。USB PD 2.0 适用于 USB Type A-C 端口,而 3.0 只适用于 Type C。不过,USB PD 3.0 的其他优势更多是针对开发人员,因为它们提供了比 2.0 更好的数据报告。制造商可以通过 3.0 电缆获得电池充电率和设备温度等详细信息。

随后,在 2021 年,USB 实施者论坛推出了 USB PD 3.1。正如其网站所述

…USB PD 修订版 3.1 规范是一项重大更新,可通过全功能 USB Type-C® 电缆和连接器提供高达 240W 的功率。在此更新之前,USB PD 使用额定电流为 5A 的 USB Type-C 电缆,基于 20V 电压的解决方案,功率仅限于 100W。USB Type-C 规范也已更新到 2.1 版,定义了 240W 电缆要求,加上更新的 USB PD 协议和电源定义,这将 USB 电源交付的适用性扩展到大量 100W 无法满足的应用。

在您跑去买 USB PD 3.1 电缆之前,值得注意的是,您家中的许多充电器都无法达到 240W 的输出功率。例如,手机充电器的功率不会超过 100W,即使是快速充电也是如此。因此,使用 USB PD 3.1 数据线并不能 “解锁 “手机更快的充电速度;如果您尝试使用,数据线将与手机要求的功率相匹配。

如何使用 USB PD?

那么,如果您想使用这项技术,该如何开始呢?要获得 USB PD 充电速度,您需要一个充电器、一条 USB-C 电缆和一个支持该标准的设备。因此,在选购时必须仔细检查所有设备是否都能使用 USB PD。

查看设备的使用手册和规格说明,看看它们是否支持 USB PD。值得研究的是设备的兼容性,因为有些设备支持 USB PD,但不符合 USB-C 标准。

至于充电器,您可能已经拥有一个兼容 USB PD 的充电器。如果您拥有一个 USB 集线器,并想知道 “PD “充电端口是做什么用的,那么它们就是符合 USB PD 规格的独特端口。您可以使用这些端口为 USB PD 设备快速充电。

用错电缆会怎样?

说了这么多关于专有充电器和不同功率等级的话题,您可能会担心 USB 充电线的混用和匹配问题。如果不小心把 OnePlus 快速充电器插入不接受它的手机,会不会烧坏电子设备?

幸运的是,使用错误的电缆导致设备爆炸的风险很小。现有的对策可以防止 100 瓦的电量灌入一副耳机并使其超载。不过,在现实世界中,这种情况必须是线缆做工粗糙才会发生。

不过,如果你不想冒任何风险,最好还是使用专门为你的设备设计的充电器。只要您使用的是产品自带的线缆和插头,或者是从官方商店购买的,就不用担心。另外,您也可以选择最好的安全使用 USB-C 充电器,以避免意外事故的发生。

USB PD 起初似乎令人困惑,甚至没有必要。不过,随着制造商在其设备上采用这一标准,我们现在有了适用于大多数小工具的快速 USB 充电,而且可以用两种方式充电。

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文章名称:《USB PD 详解: 电力传输充电器的工作原理
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