Подача питания через USB, что это такое
Обновлено: 21.11.2024
USB Power Delivery становится универсальным стандартом зарядки для смартфонов. Вот что вам нужно знать.
Быстрая зарядка — это находка, когда в наших гаджетах заканчивается заряд батареи. Тем не менее, из-за огромного количества стандартов зарядки и вилок, как собственных, так и лицензированных, трудно точно определить, какую скорость зарядки вы получите при использовании зарядного устройства стороннего производителя. Это означает, что все гаджеты, как правило, поставляются с собственными адаптерами для быстрой зарядки. USB Power Delivery (USB PD), последняя официальная спецификация зарядки от USB Promoters Group, призвана исправить все это.
USB Power Delivery — это универсальная спецификация, разработанная как общий стандарт быстрой зарядки, который может быть реализован во всех USB-устройствах. USB PD фактически существует с 2012 года, примерно в то же время, когда был представлен порт USB-C. Да, это действительно было так давно. Power Delivery является заменой более старой спецификации USB Battery Charging (USB BC), разработанной для расширения базовых характеристик мощности USB-порта. USB Power Delivery теперь в своей третьей версии, предлагая еще больше настраиваемых конфигураций питания для оптимальной быстрой зарядки.
Вот все, что вам нужно знать о USB Power Delivery и о том, что это значит для ваших гаджетов.
Подача питания через USB — что вам нужно знать
Современные порты USB-C — это сложные устройства, которые поддерживают несколько уровней зарядки. И это до того, как производители добавят собственные возможности.
Начнем с того, что все порты USB поддерживают базовый уровень зарядки всего 5 В и ток до 500 мА, а более современные порты поддерживают 5 В и ток 900 мА. Это основано на устаревшей поддержке и очень медленно заряжает все гаджеты, кроме самых маломощных. Порты USB-C можно настроить на 5 В, 1,5 А и 3 А для мощности до 15 Вт, что немного быстрее, но все же довольно медленно по сравнению с другими стандартами быстрой зарядки.
USB Power Delivery намного мощнее, поддерживая мощность до 100 Вт для зарядки даже самых требовательных гаджетов, таких как ноутбуки. Это также безопаснее, так как гаджеты и зарядные устройства связываются друг с другом через USB-кабель, чтобы подтвердить оптимальный уровень мощности зарядки. Этот подход к подтверждению связи поддерживает шаги напряжения 5 В, 9 В, 15 В и 20 В для выходной мощности в диапазоне от 0,5 Вт до 100 Вт. Новый стандарт программируемого источника питания USB Power Delivery (USB PD PPS) также поддерживает настраиваемое напряжение, что обеспечивает более оптимальную зарядку. Если два устройства не могут передать подходящее правило питания, USB Power Delivery по умолчанию использует следующий вариант питания, поддерживаемый соответствующим протоколом USB, например USB-C 1,5 А.
USB Power Delivery теперь широко используется для быстрой зарядки смартфонов, ноутбуков и других гаджетов. Примеры включают всю линейку телефонов Google Pixel, линейку смартфонов Samsung Galaxy S, а также iPhone и MacBook от Apple. Огромное количество других смартфонов также поддерживает этот стандарт, часто в дополнение к их более быстрым проприетарным стандартам.
Сравнение версий USB Power Delivery
Теперь третья редакция стандарта USB Power Delivery разбита на устройства с немного разными возможностями. Хотя современные версии стандарта обратно совместимы со старыми гаджетами и зарядными устройствами.
USB PD 1.0 был немного проще, чем современная версия. Он просто предлагал шесть фиксированных профилей мощности для разных категорий устройств. Эта версия поддерживает исключительно мощность 10 Вт (5 В, 2 А), 18 Вт (12 В, 1,5 А), 36 Вт (12 В, 3 А), 60 Вт (12 В, 5 А), 60 Вт (20 В, 3 А) и 100 Вт (20 В, 5 А). Это нормально, но не совсем гибко для широкого спектра гаджетов, в том числе для небольших аккумуляторов смартфонов, которые предпочитают заряжать при более низком напряжении.
В более современных вариантах USB Power Delivery 2.0 и 3.0 вместо фиксированных профилей используются более гибкие правила питания. Эти правила сохраняют фиксированные скобки напряжения, но допускают более широкий диапазон согласованных уровней тока. Конечным результатом является гораздо более гибкий стандарт, который лучше подходит для широкого спектра устройств. USB Power Delivery 3.0 также расширяет протокол связи для поддержки таких функций, как состояние батареи, повышенная безопасность и быстрая смена ролей.
Разработанные в середине 1990-х года USB (универсальная последовательная шина) — это общепринятый стандарт для подключения устройств, зарядки и передачи данных. И с таким давним стандартом он был обновлен на протяжении многих лет версиями 2.0, 3.0, Micro-USB и Type C (и это лишь некоторые из них).
Хотя когда-то USB использовался в основном для передачи данных с ограниченными возможностями зарядки, многие устройства теперь используют USB в основном для зарядки. Сюда входят многие мобильные телефоны, компьютеры и множество других устройств. Однако это может привести к некоторым проблемам, поскольку определенные устройства или кабели несовместимы с другими типами портов. Усугубляет это тот факт, что существуют различия в скорости между различными типами USB. Например, Type C быстрее, чем USB 3.0, который, в свою очередь, быстрее, чем 2.0. Это приводит к большому количеству электронных отходов, поскольку люди постоянно покупают новые кабели или устройства, когда технология USB продолжает развиваться.
Что такое USB Power Delivery?
Однако проблема совместимости скоро уйдет в прошлое с введением спецификации USB Power Delivery. USB Power Delivery (сокращенно PD) — это единый стандарт зарядки, который можно использовать на всех USB-устройствах. Обычно каждое устройство, заряжаемое через USB, будет иметь свой отдельный адаптер, но не сейчас. Один универсальный USB PD сможет питать самые разные устройства.
Три замечательные особенности USB Power Delivery?
Итак, теперь, когда вы немного знаете, что такое стандарт USB Power Delivery, какие важные функции делают его полезным? Самым большим преимуществом является то, что USB Power Delivery увеличил стандартные уровни мощности до 100 Вт. Это означает, что ваше устройство сможет заряжаться намного быстрее, чем раньше. Кроме того, это будет работать для большинства устройств и отлично подойдет для пользователей Nintendo Switch, так как было много жалоб на медленную зарядку.
Еще одна замечательная особенность USB PD заключается в том, что направление питания больше не является фиксированным. В прошлом, если вы подключали свой телефон к компьютеру, он заряжал ваш телефон. Но с Power Delivery телефон, который вы подключаете, может отвечать за питание вашего жесткого диска.
Power Delivery также гарантирует, что устройства не будут перезаряжены, и будет обеспечивать только необходимое количество сока. Хотя большинство смартфонов не смогут использовать дополнительную мощность, многие другие устройства и компьютеры смогут.
Поставка электроэнергии — обеспечение будущего
В заключение хочу сказать, что этот новый стандарт зарядки через USB может изменить привычный нам мир технологий. С помощью Power Delivery ряд устройств могут делиться своей зарядкой друг с другом и без проблем заряжать друг друга. Power Delivery — это гораздо более простой и оптимизированный способ зарядки всех ваших устройств.
Поскольку наши телефоны и устройства продолжают потреблять все больше и больше энергии, USB Power Delivery, вероятно, будет становиться все более и более распространенным явлением. Даже блоки питания теперь имеют USB PD для зарядки или управления устройствами, которые требуют много энергии (например, MacBook, коммутаторы, GoPro, дроны и многое другое). Мы, безусловно, с нетерпением ждем будущего, в котором власть можно будет разделить.
Сидней Батлер
Сидней Батлер
Писатель
Сидни Батлер имеет более чем 20-летний опыт работы внештатным специалистом по ПК и сборщиком систем. Он более десяти лет занимается обучением пользователей и тратит свое время на объяснение технологий профессиональной, образовательной и широкой аудитории. Его интересы включают виртуальную реальность, ПК, Mac, игры, 3D-печать, бытовую электронику, Интернет и конфиденциальность. Он имеет степень магистра гуманитарных наук в области исследовательской психологии, уделяя особое внимание киберпсихологии. Подробнее.
Скорее всего, большинство ваших электронных гаджетов заряжаются от USB, но изначально он не был рассчитан на то, чтобы обеспечивать большую мощность. Технология USB Power Delivery (PD) существенно изменила ситуацию, сделав возможным подключение к USB энергоемких устройств.
Стандартная мощность USB немного слаба
Стандартные характеристики питания USB не обеспечивают большую мощность. Существуют различные стандарты питания USB, к которым могут обращаться устройства.Какие из них доступны, зависит от того, какой тип стандарта USB поддерживает контроллер, кабель и устройство. Например, USB 3.2 Gen x2 предлагает не более 7,5 Вт, а USB 3.0 — 4,5 Вт.
Существуют специальные стандарты зарядки аккумуляторов через USB, которые могут передавать до 25 Вт энергии в устройство, а стандартный USB-C может обеспечивать мощность до 15 Вт, при условии, что зарядное устройство может обеспечить силу тока 3 А.
Почему стандарты питания USB так ограничены? Ответ несколько сложен, но общим знаменателем здесь является то, что все эти стандарты, даже последний стандарт USB-C, работают при напряжении всего 5 В. Поскольку общая мощность, которую можно отдать, является произведением напряжения и тока, единственный способ увеличить мощность при 5 В — увеличить ток. Однако по мере увеличения силы тока вы столкнетесь с различными проблемами, такими как необходимость в более толстой проводке и, конечно же, уровень тока может быстро стать опасным.
USB Battery Charging (BC) 2 обеспечивает наибольшую мощность при 5 В и 5 А, что в сумме составляет 25 Вт. Смартфоны, планшеты и современные ноутбуки с быстрой зарядкой могут легко превысить это число. Для решения этой проблемы было разработано довольно много проприетарных методов быстрой зарядки USB, и USB PD существует как способ удовлетворить эти растущие потребности в энергии стандартным для отрасли способом.
Подача питания через USB добавляет вольт
Первая версия USB Power Delivery, работающая через Micro-USB, предлагала 60 Вт при 3 А, а это означает, что она также поддерживает 20 В. Это в четыре раза больше, чем у стандарта USB базового уровня. PD 1.0 на USB Type-A/B увеличил этот показатель до 5 А, обеспечивая мощность 100 Вт.
USB-C Power Delivery поставляется с двумя уровнями мощности. PD 2.0 и 3.0 через USB-C имеют ту же номинальную мощность 100 Вт, что и PD 1.0 через разъемы Type-A/B. Однако Power Delivery 3.1 предлагает колоссальные 240 Вт мощности за счет повышения напряжения.
Ток USB PD никогда не превышает 5 А, но напряжение может динамически настраиваться в соответствии с потребностями устройства вплоть до максимального предела мощности для стандарта.
Подтверждение устройства
Когда зарядное устройство USB PD подключается к устройству, оно выполняет "рукопожатие", запрашивая у устройства, сколько энергии ему нужно. USB PD поддерживает семь уровней напряжения: 5 В, 9 В, 15 В, 20 В, 28 В, 36 В и 48 В.
В последней версии USB PD устройство может запрашивать промежуточное напряжение, начиная с 15 В. Если к источнику питания USB PD подключено несколько периферийных устройств, то каждое устройство получает только то количество энергии, которое ему необходимо. Когда устройству требуется больше энергии, оно получает ее на время этой потребности, а затем возвращается к более низкому уровню энергопотребления.
Кабель имеет значение
Хотя кабель, соединяющий устройство и зарядное устройство USB PD, часто упускают из виду, он является важным компонентом. Энергия может течь только со скоростью, которую может выдержать кабель. Стандарт USB PD имеет строгие ограничения безопасности для предотвращения перегрева кабелей, что может привести к катастрофическим последствиям.
Другими словами, вы можете получить определенный уровень мощности, например 100 Вт или 240 Вт, только в том случае, если используемый вами кабель его поддерживает. Обычно это указывается в спецификациях кабеля, но на практике зарядное устройство и устройство согласовывают максимальную мощность, с которой может справиться самое слабое звено в цепи. Будь то зарядное устройство, кабель или устройство.
Остерегайтесь несертифицированных продуктов
USB-IF
Чтобы такое устройство, как зарядное устройство, заявлялось, что оно является продуктом USB PD, оно должно соответствовать спецификациям USB PD. Это означает, что устройство будет отображать логотипы соответствия USB Implementer Forum.
Прежде чем покупать устройство USB-C, стоит провести небольшое исследование. Этот относительно новый стандарт USB имел шаткое начало: на рынке появилось много кабелей, которые не соответствовали стандартам USB-IF, что привело к повреждения в некоторых случаях.
Оборудование iPhone и Android последнего поколения поддерживает самые быстрые из возможных технологий зарядки. Но не используйте только кабель и зарядное устройство, которые входят в комплект.
Джейсон Перлоу — технолог с более чем двадцатилетним опытом интеграции крупных разнородных вычислительных сред от разных поставщиков в компаниях из списка Fortune 500. Высказанные им взгляды не обязательно отражают взгляды его работодателя, The Linux Foundation.
Современное поколение смартфонов с их гораздо более быстрыми процессорами и яркими дисплеями с высоким разрешением, а также постоянным подключением к сети требует от батареи более высоких требований, чем когда-либо.
ZDNet рекомендует
Каковы бы ни были ваши приоритеты — от 5G до великолепной камеры — здесь найдется телефон, который удовлетворит все ваши потребности.
Возможно, вы замечали, что в дороге у вас быстро заканчивается энергия. Если у вас возникла эта проблема, решением могут стать портативные аккумуляторы и более быстрые настенные зарядные устройства, чем те, что поставляются в комплекте с вашим устройством.
Но не все портативные аккумуляторы одинаковы, даже несмотря на то, что они могут использовать одинаковые литий-полимерные (LiPo) и литий-ионные (Lion) элементы по емкости и внешне очень похожи. Кроме того, современное оборудование для смартфонов от Apple и различных производителей Android поддерживает более высокую скорость зарядки, чем то, что поддерживалось ранее.
Если вы используете зарядное устройство, входящее в комплект поставки аппаратного обеспечения iPhone текущего поколения, или если вы купите любой портативный аккумулятор на рынке, вы будете разочарованы. В идеале зарядное устройство, аккумулятор и даже зарядный кабель должны соответствовать оптимальной скорости зарядки, которую поддерживает ваше устройство.
В настоящее время на рынке существует три различных стандарта высокоскоростной зарядки через USB. Хотя все они будут работать с вашим устройством, используя стандартный устаревший режим зарядки, вы захотите выбрать правильную технологию, чтобы оптимизировать скорость, с которой вы можете заряжать свой телефон, планшет или даже ноутбук. Начнем с объяснения различий между ними.
Устаревшие версии USB-A 2.0 и 3.0 для зарядки
Если на вашем Android-устройстве или аксессуаре все еще есть разъем USB Micro B (ужасная хрупкая трапеция, которую невозможно подключить в темноте), вы можете быстро зарядить его с помощью недорогого кабеля USB-A-USB Micro B.
Если и устройство, и порт зарядного устройства поддерживают стандарт USB 2.0 (в настоящее время это наименее распространенный знаменатель для Android-смартфонов начального уровня), вы можете заряжать его при токе 1,5 А/5 В. Некоторая бытовая электроника, например, аккумуляторы для вейпов более высокого класса, в которых используется чипсет Evolv DNA, может заряжаться током 2 А. Зарядный порт USB 3.0/3.1 на одном из этих аккумуляторов может обеспечивать 3,0 А/5 В, если устройство поддерживает это.
Если вы заряжаете аксессуар, например пару недорогих беспроводных наушников или другое устройство Bluetooth, и он не поддерживает ни одну из спецификаций быстрой зарядки USB-A, он будет заряжаться медленно при 500 мА или 900 мА, что это примерно то же, что и при прямом подключении к большинству ПК.
| Режим | Напряжение | Макс. ток | Разъем | USB PD | Переменный до 20 В | 5A | USB-C |
| USB Type-C 3A | 5V | 3.0A | USB-C |
| USB Type-C 1,5 А | 5 В | 1,5 А | USB-C |
| QC 4.0 (совместимость с USB-PD) ) | Переменное до 20 В | 4,6 А | USB-C |
| QC 3.0 | Переменное до 20 В | 4,6 А | USB-A/USB-C |
| QC 2.0 | 5В, 9В, 12В, 20В | 2A | USB-A |
| USB FC 1.2 | 5В | 1,5A | USB-A |
| USB 3.1 | 5В | 900 мА | USB-A |
| USB 2.0 | 5 В | 500 мА | USB-A |
Многие из представленных на рынке портативных аккумуляторов оснащены портами USB-C и несколькими портами USB-A. Некоторые из них имеют порты USB-A, которые могут обеспечивать одинаковое напряжение, а другие оснащены одним быстрым (2,4 А) и одним медленным (1 А).
Поэтому вам нужно убедиться, что вы подключаете устройство к аккумуляторному порту, который может заряжать его с максимальной скоростью, если вы собираетесь зарядить устройство как можно быстрее.
Подача питания через USB
USB Power Delivery (USB PD) — это относительно новый стандарт быстрой зарядки, представленный Форумом разработчиков USB, создателями стандарта USB. Это стандартная открытая спецификация, обеспечивающая высокоскоростную зарядку с переменным напряжением до 20 В с использованием интеллектуального согласования устройств до 5 А при 100 Вт.
Он масштабируется от смартфонов до ноутбуков при условии, что они используют разъем USB-C и контроллер питания USB-C на клиенте и хосте.
Стандарты быстрой зарядки USB
Аккумуляторы и настенные зарядные устройства, в которых используется USB PD, могут заряжать устройства с выходной мощностью до 100 Вт через разъем USB-C, однако в большинстве случаев выходная мощность составляет 30 Вт, поскольку это верхний предел того, на что способны большинство смартфонов и планшетов. Напротив, для ноутбуков требуются адаптеры и аккумуляторы, способные выдавать более высокую мощность.
Apple представила зарядку USB PD для устройств iOS с выпуском iPad Pro 12.9 в 2015 году и ноутбуков с OS X в MacBook Pro в 2016 году. Смартфоны Apple, начиная с iPhone 8, можно быстро заряжать с помощью USB PD, используя любой USB PD. аксессуар для зарядки; вам не нужно использовать OEM-адаптеры Apple USB-C 29 Вт или его адаптеры питания мощностью 61 Вт.
В 2019 году Apple выпустила адаптер питания USB-C мощностью 18 Вт, который поставляется с iPhone 11 Pro и 11 Pro Max. Хотя зарядное устройство Apple работает отлично, вы, вероятно, захотите рассмотреть стороннее настенное зарядное устройство для обычного iPhone 11 или более ранней модели. Обычный iPhone 11 и iPhone SE поставляются только с зарядным устройством USB-A мощностью 5 Вт, чего совершенно недостаточно для быстрой зарядки вашего устройства. А нынешняя мельница слухов, похоже, указывает на то, что iPhone 12 может вообще не поставляться с зарядным устройством в коробке.
Для быстрой зарядки iPhone требуется кабель USB-C – Lightning, для которого до февраля 2019 года требовались OEM-кабели Apple MKQ42AM/A (1 м) или MD818ZM/A (2 м) USB-C – Lightning. К сожалению, они стоят от 19 до 35 долларов США в различных интернет-магазинах, таких как Amazon.
Кабель Apple OEM USB-C — Lightning.
apple-usbc-to-lightning.jpg
Существуют более дешевые кабели USB-C/Lightning сторонних производителей. В настоящее время я неравнодушен к кабелям USB-C-Lightning от Anker, которые очень прочны и сертифицированы MFI для использования с устройствами Apple.
Следует отметить, что если вы собираетесь использовать свой смартфон с Apple CarPlay или Google Android Auto, вашему автомобилю, вероятно, по-прежнему потребуется кабель USB-A на USB-C или USB-A на Lightning, если он не поддерживает эти технологии проецирования экрана по беспроводной сети. Вы не можете выполнять быструю зарядку с помощью любого из этих типов кабелей в большинстве автомобилей, а также нет возможности выполнить быструю зарядку через аксессуар USB PD на 12 В, когда он подключен к кабелю передачи данных.
Быстрая зарядка Qualcomm
Системы на кристалле Qualcomm Snapdragon используются во многих популярных смартфонах и планшетах. Стандарт быстрой зарядки Quick Charge прошел несколько итераций.
Текущая реализация — Quick Charge 4.0, обратно совместимая со старыми аксессуарами и устройствами Quick Charge. В отличие от USB PD, Quick Charge 2.0 и 3.0 можно использовать через разъем USB-A. Быстрая зарядка 4.0 доступна только для USB-C.
Быстрая зарядка 4.0 доступна только в телефонах с процессором Qualcomm Snapdragon 8xx, а также во многих североамериканских OEM-устройствах Android уровня 1 производства Samsung, LG, Motorola, OnePlus, ZTE и Google.
RavPower 26000 мА·ч с быстрой зарядкой 3.0
ravpower-26000.jpg
Устройства Xiaomi, ZTE Nubia и Sony Xperia также используют QC 4.0, но они не продаются на рынке США. В телефонах Huawei используются чипы Kirin 970/980/990, которые используют собственный стандарт Supercharge, но обратно совместимы со стандартом USB PD мощностью 18 Вт. Точно так же телефоны Oppo имеют SuperVOOC, а OnePlus использует Warp Charge и выпускает совместимые аксессуары для зарядных устройств, если вы хотите воспользоваться преимуществами более высокой мощности зарядки (30 Вт / 40 Вт / 100 Вт).
Как и USB PD, QC 3.0 и QC 4.0 – это технологии переменного напряжения, которые будут интеллектуально повышать производительность вашего устройства, обеспечивая оптимальную скорость зарядки и безопасность. Однако Quick Charge 3.0 и 4.0 отличаются от USB PD тем, что они имеют некоторые дополнительные функции для управления температурным режимом и ступенчатого изменения напряжения с помощью SoC Qualcomm Snapdragon текущего поколения для оптимизации и снижения тепловыделения во время зарядки.
Он также использует другой протокол выбора переменного напряжения и согласования, чем USB PD, который Qualcomm рекламирует как лучший/безопасный для своих SoC.
Для устройств, использующих современные чипсеты Qualcomm, Quick Charge 4.0 работает примерно на 25 % быстрее, чем Quick Charge 3.0. Компания рекламирует пять часов использования устройства за пять минут зарядки.
Однако, несмотря на то, что Quick Charge 4 присутствует в (некоторых) настенных зарядных устройствах, которые поставляются вместе с самими устройствами, а также в нескольких решениях сторонних производителей, Quick Charge 4 пока не используется ни в одном аккумуляторе. Он не просто конкурирует с USB Power Delivery; он также совместим с USB Power Delivery.
Технологии и интегральные схемы Qualcomm должны быть лицензированы OEM-производителями за значительные дополнительные расходы, в то время как USB PD является открытым стандартом.
Если вы добавите это к тому, что Google рекомендует OEM-производителям использовать USB PD вместо Quick Charge для продуктов на базе Android, может показаться, что USB PD — это то, что вам нужно, верно?
Ну вроде того. Если у вас есть устройство Quick Charge 3.0, обязательно приобретите аккумулятор Quick Charge 3.0. Но если у вас есть устройство с поддержкой Quick Charge 4.0 или устройство iOS, то вам пока подойдет аккумулятор USB PD.
Какой аккумулятор купить?
Теперь, когда вы понимаете основные технологии зарядки, какой аккумулятор вам следует купить? Когда первая версия этой статьи была выпущена в 2018 году, выбор продуктов на рынке был гораздо более ограниченным — в настоящее время существуют десятки поставщиков, производящих продукты USB PD. Тем не менее ZDNet рекомендует следующие марки и модели:
Anker: один из крупнейших китайских производителей сертифицированных Apple аксессуаров
RavPower: Аналогичен Anker, но обычно более конкурентоспособен по цене
ZMI: ODM аксессуаров для Xiaomi и одного из крупнейших производителей смартфонов в Китае
Aukey: крупный китайский производитель аксессуаров и доступные цены
Mophie: конструкция премиум-класса и OEM-аксессуар Apple Store
Goalzero: похоже на Zendure
OmniCharge: высокотехнологичный, корпоративный, ориентированный на вертикальную отрасль, расширенный учет и управление потоком энергии
Продукция Otter: известна своими прочными чехлами OtterBox для устройств iPhone и Android; теперь на рынке премиальных аксессуаров
Какое настенное/настольное зарядное устройство купить?
Как и в случае с батареями, многие поставщики предлагают аксессуары для настенной зарядки USB PD. В частности, вам следует серьезно подумать о технологии нитрида галлия (GaN) в сетевом зарядном устройстве, если вы ищете максимальную эффективность использования пространства в дорожной сумке и выходную мощность. ZDNet рекомендует следующие бренды и продукты:
Читайте также: