USB 充(供)電標準筆記

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

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

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:較早的標準是支援 5V/9V/12V/20V,後期改為 5V/9V/15V/20V,Power Delivery 3.0 則加入 PPS,如 Quick Charge 可微調輸出電壓。

Quick Charge

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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