什么是USB PD(USB Power Delivery)?
~概要与市场展望~
2024-9-25
近年来,在各种设备中广泛应用的USB Power Delivery(USB PD),是基于USB规格,并在其进化过程中产生的供电规格。本文将对USB PD规格的概要以及今后市场扩展的潜力进行解说。
1. USB与USB PD规格概要
具有高供电能力的USB PD,通过在可进行高速数据传输的USB接口上运行,发挥高度的通用性。让我们在回顾其发展历程的基础上来审视一下其概要。
1-1. 传输速度与连接器
首先,让我们简要回顾一下作为USB PD基础的USB。USB(Universal Serial Bus)规格于1996年作为用来连接计算机和外围设备的通用接口问世,此后一直被广泛普及并沿用至今。USB规格通过定期修订,数据传输速度不断提升,变得愈发便利。例如,通过USB从PC到外置存储器的数据读写,在进入最大传输速度5Gbps的USB 3.0时代后,与之前相比可以更加轻松地进行。而在最新的USB 4修订中,最大传输速度达到了40Gbps,USB外置GPU的出现更是彰显了其高速性。另一方面,USB连接器形状的改善也在定期进行。其中尤为重大进化的是2014年规定的USB Type-C连接器。它具有对称形状、易于使用且小型化的特点,同时能够支持未来的性能进化,因此得以在广泛用途中实现通用化。就USB连接器形状的市场份额而言,目前Type-A使用最为广泛,但预计将逐渐被Type-C所取代。
| 世代名称 | 推出年份 | 最大传输速度 | 连接器形状 |
|---|---|---|---|
| USB 1.0-1.1 | 1996~ | 12Mbps | Type A, B |
| USB 2.0 | 2000~ | 480Mbps | Type A, B |
| USB 3.0 USB 3.1 USB 3.2 |
2008~ 2013~ 2017~ |
5Gbps 10Gbps 20Gbps |
Type A, B Type A, C Type C |
| USB 4 | 2019~ | 40Gbps | Type C |
1-2. 供电能力
此外,USB自诞生之初便能够为连接的设备供电。其供电能力从USB 1.0的2.5W,提升至USB 3.0的4.5W。之后,随着对更高供电能力的需求增长,作为供电可选规格的USB BC (Battery Charging)规格于2010年问世,供电能力为7.5W;随后USB PD(Power Delivery)规格于2012年问世,供电能力被提升至最高100W。但是,2012年版USB PD需要特殊的USB Type-A和Type-B连接器,因此USB PD真正成为普遍使用对象的是在2014年推出的USB Type-C连接器。通过利用USB PD,出现了能够为功耗相对较大的笔记本电脑供电的显示器,通过整合电源连接线来提升了便利性。
到了2021年,对USB PD规格进行了修订(USB PD 3.1),最大供电能力提升至240W。这种功率扩展被命名为USB PD EPR(Extended Power Range),而之前的最大100W规格则被区分为USB PD SPR(Standard Power Range)。SPR和EPR支持的一般功率、电压与电流配置如下表所示。SPR一直以来使用最高20V电压,而EPR为满足大功率供电需求,新增了在更高电压(28V-48V)下的工作模式。
注:USB Type-C ≠ 支持USB PD
尽管USB PD可进行大功率供电,十分便利,但需注意的是,其支持USB Type-C端口仅限一部分。因此,在购买设备时,若期望使用USB PD,需通过规格表来事前进行确认。若要通过外观判断,可确认Type-C端口附近的符号。USB规格管理组织USB-IF规定的USB PD支持标记为电池形状的符号。
※表示支持USB PD的仅限于电池符号。其他标识则根据支持的版本或通信速度而变化。 |
2. USB PD的市场展望
预计USB PD市场今后将大幅扩大。这主要归因于两个因素。
2-1. USB PD EPR规格的问世
在EPR规格问世之前,USB PD已被广泛应用于我们常用的智能手机、平板电脑、PC的供电。它也用于承担这些设备I/O扩展的外围设备——扩展坞,借助最大100W的供电能力,可以同时为多台设备供电,极大提升了便利性。今后,凭借EPR规格带来的最大240W供电能力,更多高端游戏笔记本电脑、显示器、扩展坞等将支持USB PD,其便利性有望进一步提升。此外,作为EPR规格带来的新用途,预计还将被采用于此前因功率不足而无法支持的高输出电动设备和电热设备。例如,电动工具、无绳吸尘器、电动出行工具、电吹风等产品。
2-2. 环境负荷的降低
此外,从降低环境负荷的角度出发,USB PD的采用也正在逐步扩大。传统的不支持USB PD的设备需要为每台设备配备专用的AC适配器。而支持USB PD的设备则可以使用一个AC适配器为多台设备供电。因此,随着支持设备的增加,在资源节约方面,降低环境负荷的效果将更加显著。实际上,最近销售的许多支持USB PD的设备中,已不再将AC适配器作为标准配件包含在内。
在国家层面,也出现了推动这一趋势的动向。欧盟(EU)于2022年10月制定了“Common Charger Directive”指令,要求便携式电子设备采用支持USB PD的USB Type-C连接器。该强制规定最早于2024年底开始实施,适用于在欧盟境内销售的电子设备,但由于许多电子设备采用全球通用规格来进行设计,预计USB PD的采用将在全球范围内加速。另外,印度也已同意实施与欧洲大致相同的强制规定。
综上所述,本次我们从市场营销的角度,介绍了USB PD规格的概要以及今后市场扩展的潜力。
下次,我们将从电路设计的视角出发,聚焦USB PD的电源设计,解说其中应予考虑的因素以及如何选定最佳电容器。

