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Kuan-Yi Li’s Blog

USB 充（供）電標準筆記

Technical
Author
Kuan-Yi Li
Table of Contents

手機、平板、行動電源幾乎都是透過 USB 來充電，連筆記型電腦都慢慢走上這條路。市面上 USB 的變壓器、連接線五花八門，價差極大，品質更是參差不齊。閉著眼睛亂買一通，輕則無法使用、供電不穩、影響設備穩定度，重則造成設備損壞。整理一下相關的工業標準，以後買東西要找參考資料的時候比較方便。

Battery Charging
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USB-IF 制定的充電標準。

定義了 portable device 跟 charger 之間的溝通方式。（主要靠 D+、D-）讓 portable device 得以在插上 USB 的時候辨認接上的是不是 charging port，幫助 portable device 決定從該 USB port 取電的時候允許的電流範圍。這個標準的 1.2 版規範的供電電壓基本上還是維持在 5V，只是把 charging port 的最高允許電流提升到了 5A。

值得注意的是，雖然有這個標準，各家廠商（如：Apple、Sony、Samsung……）還是會用一些這個標準之外的方法，來讓自家的設備跟自家的充電器之間做辨識和溝通。因此，市面上就出現了一些控制晶片，讓充電器反過來偵測接上來的設備是什麼，然後把自己模擬成原廠的充電器。某些副廠的充電器說自己有所謂的 PowerIQ、Smart IC 或是啥智慧晶片，讓裝置充得比較快（因為設備那端偵測到接的是適合的充電器之後，會允許自己從充電器那邊取用較大的電流），就是這個意思。

Power Delivery
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USB-IF 制定的供電標準。

這個標準跟上一個比較不一樣的是它允許 USB port 在經過溝通之後提供最高 20V 的電壓，進一步提升供電功率到最高 100W，供電方向也不僅限於 Host 到 Peripheral 了。

溝通的通訊在 USB Type-C 上面可以走 CC，沒有的話可以走 VBUS。雖然看標準在 Type-A 跟 Type-B 上也可以做，但是市面上似乎暫時沒看到 Type-C 之外的相關產品。不過也算合理啦！接受廠商採用這類新標準的消費者，花點錢更新線材大概不是問題，不如直接上 Type-C，還有更多彈性。

更新：較早的 normative voltages 標準是 5V/12V/20V，後期改為 5V/9V/15V/20V，Power Delivery 3.0 則加入 Programmable Power Supply (PPS)，如 Quick Charge 可微調輸出電壓。

Quick Charge
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Qualcomm 制定的充電標準。

這個標準也是利用升壓提高充電效率，標準最高電壓跟 Power Delivery 一樣是 20V。實作上 charger 會依據 D+、D- 的電位決定輸出電壓。3.0 的版本多了一個叫做 Intelligent Negotiation for Optimum Voltage (INOV) 的功能，是在 D+、D- 上打脈衝訊號，對輸出電壓進行 0.2V 的 stepwise 微調。但大概因為這標準是 Qualcomm 獨家訂的，不像 USB 官方標準那麼開放，無法直接找到 spec，只能看符合標準的硬體 datasheet 去反推他的實作細節。私心希望以後的產品以開放的 Power Delivery 為主體去發展。

Miscellaneous
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