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USB Type-C 240W科普

创建时间:2023-10-27

  USB- C接口一定具备USB PD电源传输能力,但对于供电端,是否供电或供电功率取决于实际VBUS引脚的状况。比如USB-C充电器有20W、30W、60W、100W甚至140W等多种功率输出的选择。USB Type-C规范的2.1版本,就是为了定义240W功率的产品,满足更大充电功率的应用需求。这也是自2019年8月USB Type-C 2.0规范之后,USB标准组织对USB-C接口的机械电子特性做出的重大修订。USB-IF组织更新的v2.1版本USB Type-C线缆和接口标准中,充电功率最高可达240W,并被命名为扩展电力范围(Extended Power Range);USB4.0 Gen4支持PAM3和非对称模式,可以在cable和connector不变的情况下,把带宽直接推到120Gbps。

USB-IF组织更新的v2.1版本的USB PD协议规定了一个更加严格的充电协议,特别是功率在100 ~ 240W范围内的产品(相对功率更低)更加严格;USB PD协议3.1规范新特点:28V电压,用于100W以上;36V电压,用于140W以上;48V电压,用于180W以上;加上之前定义的5V、 9V、 15V、 20V固定电压。一种新的可调电压模式;可根据可用功率从15V到三个最大电压(28V、36V或48V)中的一个。

万物皆可充时代

   USB PD3.1标准推动电源行业进入“万物皆可充”时代,让USB PD快充标准的适用范围越来越广泛。比如对于游戏本、显示器这类设备而言,大部分充电电压都在20V以下,在应用USB PD3.1快充标准时,只需要在电脑输入端增加一个降压电路即可满足100W以上大功率充电的要求。笔记本电脑、手机、平板电脑可以通过官方渠道查询设备USB-C接口是否支持全功能的USB-C应用。不过可以确定的是,越来越多的消费类移动电子将引入全功能的USB-C接口,以提升用户的使用体验。而对于电动工具、电动自行车、工业电源这类多串锂离子电池设备或者需要高电压供电的设备来说,由于多串电池组的高电压特性,可以直接通过USB PD3.1的拓展功率范围的电压与之适配。USB PD3.1标准进一步提升了USB PD快充标准的通用性,电压和功率范围覆盖了笔记本电脑、显示器、电动工具、工业电源、服务器等产品,真正做到了“万物皆可充”。同时也将带来USB Type-C接口大一统的局面。USB Type-C接口的亮点在于更加纤薄的设计、更快的传输速度以及更强悍的电力传输。得益于USB Type-C接口集成了数据、电源、视频、音频、网络等各种功能,目前已被广泛应用于智能手机、平板电脑、笔记本电脑、台式主机、显示器等智能硬件设备以及充电器、移动硬盘、耳机、U盘、移动电源、数据线、相机、剃须刀等众多配件产品中。USB PD3.1标准将进一步拓展USB Type-C接口在显示器、服务器、电动工具、安防POE供电、直流电机等领域的应用。

   目前USB-C主流的输出功率仍然为100W,在笔记本电脑行业中,100W的功率仅能覆盖到大部分的轻薄本。虽然一些高性能游戏本也支持了PD协议,但只能用于充电,100W远不能满足显卡+CPU的功耗,而升级到240W后,基本可以满足大部分笔记本充电需求。这意味着以后携带一款充电器就可以满足手机、平板和笔记本充电需求,可以大大提升便携性,因此我们预测 Type-C新标会加速普及。不过,在新的规格标准下,用户需要新的USB充电头以及USB Type-C线才可以达到240W的充电功率。USB-IF表示,“所有新的EPR线材在外观上都应该拥有明显的标示。”要达到240W的标准,一条USB Type-C线材需要支持5A 50V的电压及电流。所以新标也会带动整个充电领域供应链的更新.

240W充电数据线时代开启

    USB协会自从开放了240W EPR Type-C数据线认证(240W充电USB4数据线协会正式开放认证),其中的EPR代表“Extended Power Range”(扩展供电范围),原来20V/5A 100W USB Type-C数据线已经停止认证,值得一提的是,通过认证的240W (EPR) USB Type-C数据线,也会增加专用Logo,其中彩色的用于包装和挂牌标签,黑色的用于数据线公头外膜印刷,便于消费者识别。当然,USBC 240W的供电能力估计还有段时间才能实用,因为这次改用了48V/5A供电,48V电压已经超过了弱电及安全用电的范围,量产出来怕有些安全问题的麻烦。因为极端工作电压甚至可能高达50.9V ,超过人体安全电压要求,所以要求数据线内置的VBUS电容的耐压值需要高于50.9V,和此前100W标准不同。除了供电能力大增,USBC 2.1规范这次还加入了更规范的认证信息,不论是数据还是供电能力都有明确的标志,速率能达到40Gbps的会有40Gbps字样的印证,240W供电的也会明确印上240W供电,同时达到的则会有40Gbps、240W的标记。之前的20Gbps、60W两种能力也会被标识出来。现在USBC 2.1标准中,不同速率及供电能力总算有完整的标识了,以后大家看接口及线缆logo就能区分了,不会和现在一样感觉很乱。欧盟已经在2019年提出、2022年正式宣布:最迟在2024年秋季所有在欧盟销售的便携类电子设备必须使用USB-C作为充电接口。届时“天下C口一家亲”,USB-C 240W必然成为主流的音视频协作接口。

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