USB缆线在原初规划上仅供给些微电力(2.5瓦),以供键盘、滑鼠、USB集线器等低用电产品运作,但随着愈来愈多移动电子产品在运用USB缆线与电脑传输外,也运用USB缆线对移动设备供电,过往的低供电量逐步无法满意要求。
为此USB-IF(USB Implementers Forum)于2007年缔结了USB BC(Battery Charge) 1.0规范,供给了USB的供电电流,使USB缆线用于移动设备充电时更有充电功率,然后也连续增修出USB BC 1.1版、1.2版。
USB BC仅满意移动设备充电运用,还有一群业者希望USB线路的供电能供条码读取器运用,因此缔结出PoweredUSB规范,最高可供给144瓦电能,不过PoweredUSB并未获USB-IF认可。
USB-IF之后也随USB 3.0规范的缔结而略提高USB的供电才能,自2.5瓦增至4.5瓦,但仍然难满意群众需求,致使USB-IF于2012年提出USB PD(Power Delivery)规范,希望以USB PD替代USB BC,以及USB-IF不乐见的PoweredUSB。
USB PD运用规范USB线路最高可带着100瓦电力,若用Micro-USB线路则可达60瓦电力,不只适用于智能型手机,也适用于笔记型电脑、桌上型监视器等的供电。因此DIGITIMES Research推估,USB PD有或许成为全球的家庭直流电源插座的新规范,并腐蚀、影响传统家庭沟通电源插座的价值位置。
逐步遍及的USB电源插座
USB插座愈来愈多
近年来,有智能型手机、平板电脑的人,愈来愈常处处找寻Micro-USB缆线、USB电源配接器(俗称变压器,以下以此简称),因为他们需求替手机、平板充电,乃至在捷运站供给的充电桌,桌邻近的墙面不只供给一般110V电力插座,也趁便供给USB电力插座,想充电者能够省去待USB电源配接器,只需带着Micro-USB缆线(若为iDevice则带着Lightning缆线)即可充电。别的,也有业者新推广的电源延长线插座,除原有的110V插座外也随附USB插座,或许已??有建商在施工上也在110V插座随附USB插座,以及新款轿车也内建USB插座。
手机一致用USB方法充电是自负陆开端,曩昔手机的充电器不具沟通性,每换1款新手机,旧的充电器便一起丢掉,使充电器废物堆积如山,因此寻求一致,而2014年3月欧洲议会也以550票比12票经过充电器一致的法规(但未言明是否采行USB/Micro-USB)。
在USB供电、充电愈来愈遍及下,若USB插座、缆线只试用于手机、平板2种产品,则限缩其价值,因此USB-IF开端考虑强化USB缆线的供电才能,希望扩展USB缆线供电、充电的运用领域,因此缔结出USB PD规范。
USB PD规范规范早于2012年7月便已完结缔结,但因为援助USB PD规范的缆线,需测验验证获得PD Aware的认证,因此需时刻推展,直至2014年才逐步展露。 USB PD是否能让USB供电、充电运用价值扩展?对未来工业乃至终端运用者的冲击与改动为何? DIGITIMES Research对此进行调查讨论。
规范USB供电规划
在USB PD规范未缔结前,USB本身即有根底的供电才能。由个人电脑扮演的主控端(host),因为其电力来自电源插座,因此其USB埠可供给最大5V、500mA的电力。
相对的,若个人电脑衔接USB集线器(hub),且集线器运作的一切电能均由个人电脑的USB线路所供给,则USB集线器上的每个USB埠,仅能有5V、100mA的供电,其间USB集线器本身耗费约100mA,再把剩下的400mA分配给4个USB埠,典型的USB集线器多为4个USB埠。
不过,若USB集线器本身也透过电压器获得电源插座的电力,则仍然能够给每个USB埠5V、500mA电能,或许因电力的源源不绝,规划者可规划出具有更多USB埠的USB集线器,而非限定在典型的4个埠。
无论如何,USB埠最糟情况下仍有5V、100mA电能可用,在这个最根底的供电条件下,至少让刚接入的USB设备能被电脑辨认,而低用电的USB设备可彻底只以5V、100mA电力运作,如USB随身碟。
但较大电力需求的USB设备则需求更高电力,如USB外接硬碟,即需求5V、500mA电能,而更前期的USB外接硬碟需求更大的电力,不然无法驱动硬碟的马达运作,需求额定借用另一个USB埠的电能(权宜变通的截接方法,非正规用法),使电流量逾越500mA,乃至自行装备变压器,自行取用电源插座的电力。相似的,印表机、扫瞄器等大型电子产品,也无法用5V、500mA电能驱动运作,都需求自行预备额定的变压器。
规范USB集线器供电配分法
针对充电运用缔结的USB BC
5V、100/500mA供电自1996年USB规范推广以来便是如此,但至2007年略有改观,2007年移动设备以USB埠充电的需求已开端添加,USB-IF因此缔结出充电需求的规范,称为USB BC。
USB BC仍然运用5V电压,但将电流量扩增,增至1,800mA,意图显着在于增强用USB埠充电时的充电功率,避免充了良久时刻仅添加些微的电量,乃至在边充边用的情境下电量仍继续下跌,失掉充电含义。
USB BC立意虽佳,但USB BC的缺陷在于仅将USB缆线视为充电用线路,给设备充电的一起不供给材料传输才能,因此有1.1版(2009年)批改,1.1版答应充电的一起进行资讯传输,然最大电流量略有下修,降至1,500mA,即便如此仍是传统USB供电的3倍电能(2.5瓦vs. 7.5瓦)。 2011年BC 1.2版规范出炉,仍然保持最大1,500mA电流量,仅针对技能细节进行增修。
值得一提的是,苹果(Apple)产品虽也能用USB埠进行充电,但仅运用USB埠的物理衔接器,相关电气特性均自行界说,如iPhone运用1,000mA,iPad运用2,100mA等。
不被USB-IF供认的PoweredUSB规范
USB BC虽供给更大充电电流,但USB埠遍及性过高,业界对USB埠能供给更大供电力的希望,并非只在电池充电上,也包括一般运用,自1998年起,微软(Microsoft )、IBM、NCR、Berg(衔接器业者,之后由FCI购并)等一起研拟出PoweredUSB规范。
PoweredUSB在电压、电流上均??有所提高,电压除原有5V外添加12V、24V(亦有业者采9V、25V),电流增至3,000mA,最高可至6,000mA,整体而言能将供电瓦数增至30、72、144瓦。
业者之所以缔结PoweredUSB首要用于收银机(POS)、条码读取器等运用,因此PoweredUSB有时也称Retail USB、USB PlusPower或USB +Power。 IBM握有PoweredUSB专利,运用PoweredUSB技能需付费获取IBM授权,如惠普(HP)、富士通(Fujitsu)均已获得授权。
未获USB-IF认同的PoweredUSB供电规范
USB 3.0仅些微提高
USB-IF官方提出的USB BC首要用于电池充电,非官方提出的PoweredUSB首要用于收银机运用,没有提高规范USB的供电才能,一直至2008年USB 3.0规范上台,方属真实提高。
USB 3.0仍然保持过往的5V电压,但电流方面提高,过往(USB 1.x/2.0)以100mA为最小单位,答应1~5刻度调理,USB 3.0则以150mA为最小单位,答应1~6刻度的调整,即最低电流量150mA,最高900mA,较过往500mA为高,使最高供电力自2.5瓦增至4.5瓦。 4.5瓦仍然是适当小的电力,与PoweredUSB的数十瓦电力无法比较。
USB 1.x/2.0/3.0供电规范比较
USB PD为官方正式回答
有鉴于业界对USB供电需求的呼声愈来愈高,USB-IF缔结出USB PD规范,将供电才能正式扩展至数十瓦等级,USB PD提出5种新的供电层次,分别为10瓦、18瓦、36瓦、60瓦、100瓦。
其间7.5瓦仍然只以5V电压供电,但10瓦、18瓦开端引进5V外的12V,60瓦与100瓦则再引进20V。且USB PD答应双向供电,有别于曩昔的USB必定是主控端对周边设备供电,此首要是可携??式电源兴起之故而有的务实因应。
尽管将供电力扩增至最高100瓦,但仍有缆线的差异,过往长久以来的规范USB缆线能够达最高的100瓦供电,但关于移动设备常用的Micro-USB,因衔接器较小,在物理约束下,最高只能供电60瓦,无法至100瓦。
相同的,USB-IF新缔结的C型衔接器,属移动用的细小型衔接器,相同无法达最高的100瓦供电,其极限为60瓦。此外,USB PD相容过往的USB?? BC,言下之意USB-IF有意逐步以USB PD替代USB BC。
此外,非官方的PoweredUSB推估也将逐步淡出,仅少量运用会继续采行,如高于100~144瓦间的供电运用,且PoweredUSB仅相容至USB 1.x/2.0,不相容USB 3.0,尽管对收银机的工业性、垂直性运用而言不需求至高速的USB 3.0,但仍然有边缘化的风险,且PoweredUSB的规范停留在2005年的0.8g版,未继续更新,后续开展堪虑。
USB供电才能一旦可达60瓦、100瓦,下一步或许完成的是印表机、扫瞄器、桌上型监视器、乃至笔记型电脑(DIGITIMES Research抽样,纯就变压器规范而言,惯例笔电仍需60瓦以上电能,但可低于100瓦,薄型省电机种可低于60瓦)等,均可改以USB埠供电,此意味着未来换笔电、换印表机等,不必再伴随丢掉变压器,而是能够沿袭,以削减电子废物。
更重要的是,全球电力开展因温室效应逐步起改变。过往发起大型、会集发电(如核能、火力发电厂),然后用高压(透过高压电塔,电压愈高,传输过程中的电能耗费较小)、沟通电传送至各地,由各地变电所转化成220V、100V供邻近家庭运用,然220V、100V仍过高,家庭内会再以变压器再次进行降压,以便运用。
而新的趋势是,由家庭、社区设置太阳能或风力发电,宣布的电力为直流,直流晦气长途运送(运送过程中电能损耗大,不经济),因此就近发电就近用电,未来家庭房顶的太阳能板发电,电力送入屋内即以USB缆线衔接电器,以削减动力转化的耗费(与110V沟通降转低电压直流相较,损耗较小)。
USB PD 1.0界说5种供电型态
继续全球化趋势
最终,USB PD不只具工业含义,也具若干社会含义,USB PD意味着更进一步的全球化。过往世界各地采行不同的类比电视规范,如NTSC美规、PAL欧规等,衔接器方面亦有美国RCA端子、日本S端子等,此均是国家门户之见的差异,当今正逐步以OTT、网际网路规范,及HDMI衔接器一致。
相同的,全球各地采行不同频率、不同电压、不同衔接器的电源插座,这些差异使终端运用者出国有必要带万用转接座,变压器若坏损、遭窃,也只能找原厂从头置办。
USB PD的呈现,有时机一致100瓦电力以下的运用。且如前述,USB供电埠已逐步融入日子,在捷运、新的电源延长线插座、新建案、新车等,未来带笔电到各国都不再需求带变压器,只要带USB缆线,乃至笔电内建可缩短的USB缆线,大大提高方便性。
USB PD包括过往规范并拓宽新供电运用