从7.5W到240W USB PD快充十年豹变

2010年,USB BC1.2发布,5V 1.5A。2021年,距离USB-IF发布PPS已经过去四年,最近USB PD3.0也将升级为USB PD3.1。新的USB PD3.1快充标准将支持最高48V的电压输出,充电功率同步提升至240W,是十一年前的32倍!

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目前PPS已经是Android阵营占有率非常高的快充形式,而USB PD3.1则有更大的野心,比如将“万物皆可快充”贯彻到底!

USB 3.1≠USB PD 3.1

很多人看到USB PD3.1,可能眼睛一花看成USB 3.1,所以请允许我们浪费一些笔墨对此稍作分辨。

USB 3.1是一种数据传输方面的传输标准,这个家族以USBX.X命名也有一段复杂的往事,经常让消费者摸不着头脑。

USB PD,英文全称为USB Power Delivery。USB PD3.1则是目前PD快充的最新标准,主要在充电速度和兼容性上发力。

在USB PD3.1之前,我们使用最久,感知最强的就是那个经常在各种充电评测、拆解中看到的USB PD3.0。再往前,就属于“远古时期”了。

简单说,两者都依托USB接口(其中USB-C出场率最高),USB 3.1负责定义数据传输速度,USB PD3.1则负责充电功率和兼容性。

即是辉煌,也是包袱

USB PD3.0问世于2015年,在苹果为代表的巨头集体推动下,目前已经有相当大的“势能”。PD快充从手机、平板电脑、笔记本电脑站稳脚跟后,逐渐向显示器、新能源汽车、电动工具、IoT设备等市场迈进。

仅以手机为例,权威市调机构IDC发布的最新数据显示,2020年全球智能手机出货量达12.9亿部。其中苹果的2.061亿部iPhone 便兼容USB PD3.0快充,其他品牌的快充或多或少都和USB PD3.0有些关系。

这里要插一句,苹果绝对是PD快充推广的最大“功臣”。据了解,苹果公司自2017年推出iPhone 8系列手机以来,目前已陆续发布了14款支持PD快充的iPhone机型。其中,2020年推出的iPhone 12系列更是开创性的取消了标配充电器;仅这一款机型就给市场增加了上亿台USB PD快充设备,并让数十亿规模的PD快充配件的市场得到释放。

除了普及度高,当年USB-IF发布PD1.0标准时,曾描绘的最高可达100W供电能力的美好想象也已经实现。现在随便一搜就有很多支持100W PD快充充电器,大多还是氮化镓,消费者可以根据自己的需求和喜好进行挑选。

虽然通用的100W很美好,但手机厂商并不满足,在各种私有协议下突破100W。私协终究只是私协,通用性永远是七寸。

不过USB-IF也有些无奈,由于端子和线缆的限制,USB-C传输电流限制为5A,USB PD3.0的电压为20V,100W的功率已经是顶天的了。某种意义上,曾经规划的100W辉煌愿景,现在已经成为“历史的包袱”。

作为有志于“一统天下”的超级协议,USB PD3.1自然不能忽略大众的需求。本次更新之下,USB PD3.1通过扩展电压至48V,电流5A不变,使得承载的功率提高到240W。

万物皆可快充

很多东西看起来简简单单,多年以后回望时却发现,当时迈出了关键性的一大步。

USB PD3.1也是这样。从技术上讲,本次规范仅新增28V、36V、48V三个电压档位,分别对应的是6节电池、8节电池和10节电池的应用。

但放眼智能设备的大潮,这次PD快充标准拓展了众多全新的应用领域,包括电脑、服务器、电机驱动和通信电源等。

很多人觉得笔者在替USB PD3.1吹牛皮,那就以电动工具市场简单举个例子。目前内置电池的电动工具普及度越来越高,仅2020年电动工具的出货量达到了4.9亿台,而大部分电动工具都是采用多串的锂电池组供电,USB PD3.1标准的发布将推动电动工具从传统线性充电向USB PD快充的迭代,并可简化充电电路设计,降低总体成本并改善快充体验。

除此之外,USB PD3.1标准还可应用于安防领域POE供电、两轮电动车、IOT物联网设备等领域,优化设备成本。

可以说,USB PD 3.1开启了万物皆可快充时代的大门!

真环传

苹果以环保之名取消iPhone的充电器,但又因为维修政策被指“账面环保”。笔者认为,USB PD的广泛普及才是真环保。

鉴于罗老师直播卖货开启《真还传》,咱也用个谐音梗(别扣钱)——USB PD的发展史便是《真环传》。而USB PD3.1便是这部“好书”的重要篇章。

在彻底的无线时代来临之前,接口是必不可少的。如上图所示,USB接口中,Type-C渐成主流,但在无数设备中,仍然有许多不同的接口,这就要不同的线材来搭配使用。即使是历史发展问题,即使考虑到各行业都有自己的“行规”,但是不通用的线材本质上就是浪费,而且是极大的浪费。

USB PD3.1的野心便在于此,把USB PD的应用由传统的手机和笔记本电脑供电,扩充到更广泛的领域,让USB PD成为真正大一统的供电标准。

因为USB PD是有强大基础的通用标准,已经有无数产品主动兼容PD,整体规模相当庞大。这种惯性让PD的成长伴随着新技术,新工艺的应用,竞争力十足。

到了那个时候,不管是充电器、线材、还是各种设备,都兼容PD协议。一款充电器可以给手机充电,可以给电脑供电,也可以用在电动螺丝刀上,甚至还可以给小电驴充电。

一方面生活中大部分设备都通用一种充电方式,大家也不用换来换去,甚至出远门只带一套充电设备即可;另一方面咱们消费者在快充普及完成的差不多时,商家真的不用再配充电器、线材这些,我们也不用另外花钱买一些“可能用不着另外花钱的东西”,双方都省钱省事。

按照这个趋势发展下去,重复制造减少啦,电子垃圾变少啦,世界都更美好啦。而且这笔账也可以从“规模效应”来算:制造规模越大,各方面议价能力就越强,研发投入也被摊薄,最终制造成本下降。并且在这个过程中,整个行业会越来越成熟,消费者不仅有更多的选择,更有可能买到物美价廉的优质产品。

总的来说,USB PD3.1推动“连接”和充电这两件事情更加统一,从根本上降低了智能设备在充电上的“消耗”。笔者相信USB PD3.1可以对地球环保、减少电子垃圾,万物互联起到重要的推动作用。

PD 3.1×GaN

这几年,说到USB PD,就不能不提GaN。

忆往昔,PD快充和GaN氮化镓作为好朋友好兄弟,一实一虚互相促进,终成佳话。据统计,目前已有数十家主流电源厂商开辟了氮化镓快充产品线,推出的氮化镓快充新品多达数百款。

甚至就连苹果也将在2021年推出氮化镓快充,那必须兼容PD快充呀!

让整个行业欢欣鼓舞的是,氮化镓已经写入十四五规划,这意味着国家层面的大力扶持。

就消费电源产业而言,随着氮化镓技术及市场化应用逐渐成熟,大规模量产将带来巨大的成本优势,未来的快充市场也将被氮化镓技术彻底激活,不断刺激传统快充配件市场全面开启产品迭代模式。

氮化镓是硬件,协议层面必须要抓住机会,和兄弟一起闯天下。氮化镓已经通过市场多年检验,可靠性没有问题。笔者大胆猜测,USB-IF协会选择在这个时间点推出USB PD3.1,未尝没有和氮化镓协同进步的考虑。

放眼未来,更小更精致的氮化镓充电器,可以为更大、更多、更广泛的设备进行更快的充电,并且在大规模生产之下成本被良好的控制住,这就是PD 3.1×GaN的威力,也是笔者心中美好的充电蓝图。

一些评论

当然了,任何事物的发展都需要一个过程,中间可能会发生任何事情,也会有或赞同或不同的声音。PD 3.1刚官宣几天,各大平台已经开始热议,有人期待未来的游戏本,也有人担心各种安全问题。

先看微信公众号评论,充电头网之前的文章“快充技术重大更新,USB PD3.1发布,支持48V和240W输出”,评论区热闹异常。

有人说:快可以充电动车了;还有人更夸张:整到72V,就能充俺的电动三轮了。

大家都是明白人呀,两轮小电驴有指望,电动三轮可能等的时间比较长喽。

也有朋友很有经验,直言:线材又要更新了。

还有人表示利好游戏本,可以抛弃大砖头了。笔者也是这么认为的。

更有“法师”关注产业,认为对供应链齐全的中国厂商有利。

不过微博上就有人认为“行业标准制定牢牢掌握在欧美技术集团”。

从7.5W到240W,USB PD快充十年豹变-充电头网

但值得注意的是,本次USB PD3.1规范的制订中,华为小米、立讯精密、慧能泰等多家国内公司都积极参与其中,为新标准做出了重要贡献,被写入标准起草企业目录。

从7.5W到240W,USB PD快充十年豹变-充电头网

微博上还有人非常注意48V的电压的安全问题,也有人说:50V以下电不死人。

大家对安全的关心非常有道理。USB-IF作为制定方,自然也考虑的非常细致。在USB PD3.1标准下,USB Type-C线缆分20V等级的普通线缆和50V等级的EPR线缆两种规格。超过100W的功率输出,不仅需要使用EPR(扩展功率)的5A线缆,而且还必须在Source,Sink和Cable之间通过EPR特定信息握手才能由SPR进入到EPR;如果线缆是固定在充电器上的Captive cable,则只需要Source和Sink之间握手即可。

充电头网总结

USB PD3.1规范的推出,除了以上利好之外,还对快充芯片、产品设计、产业制造都有重要的影响,甚至市场可能迎来一次小小的洗牌。

对消费者而言,在不远的未来,我们的生活习惯都有可能被这种真正大一统的供电标准所改变,至少一套充电设备走天下很容易实现,让我们期待那一天的到来吧 !

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