USB Type-C、電源傳輸和可編程電源的區別
來源:m.smt-samsung.cn
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作者:wonplug
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發布時間: 2021-05-10
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自1996年以來，USB（通用串行總線）的體系結構一直用作連接器及其相關信號和電源傳輸的標準。在此期間，為了提高采用這些標準的系統的性能，對規范進行了許多更改。適用于電源設計的最新發展包括USB Type-C連接器，USB Power Delivery規范和USB Programmable Power Supply規范。這些增強功能使USB成為提供電源的絕佳選擇，而在過去，USB主要是電源能力有限的數據和信號提供者。在本文中，我們將討論USB Type-C，USB Power Delivery和USB可編程電源之間的關系，以及它們與電源的關系。
USB Type-C：是標準化的USB連接器；好處包括緊湊，時尚和可逆的設計。
USB Power Delivery：是一項規范，它允許負載和電源協商多個標準的Power Delivery水平。 USB Power Delivery將USB的供電能力提高到100 W，在為多個設備供電時特別有用。
USB可編程電源：是USB Power Delivery的補充規范，描述了負載和電源如何通信以達到遞增的Power Delivery級別。此功能對電池充電特別有用。
USB Type-C連接器
USB Type-C（也稱為USB-C）連接器設計是對稱的，因此可以通過任何一種方式插入，這意味著沒有右側或頂部或底部顛倒。和USB連接器設計相比，這使插頭可以更快，更輕松地插入。 使用以前的連接器設計時，要求用戶目視檢查連接器以確定正確的方向，或者通過反復嘗試的過程將連接器插入； 造成輕微的不便。 USB Type-C插頭的另一個功能是具有圓角的邊緣，這在插入插頭時具有自對準特性的優點。
USB Type-C插頭旨在提供中等水平的功率（小于100 W），并且與小插頭相關的規格使電源可以傳送到各種緊湊型電子產品。使用USB連接器進行電源和信號傳輸的一個優點是，它是一種復雜的設計，相對而言開發成本較低。這主要是由于在全球范圍內廣泛采用連接器而獲得的規模經濟。另一個優點是該系統已通過大量用戶和產品設計的驗證，這意味著該設計已證明其可靠性，并且極少出現未知操作問題的可能性。重要的是要注意，由于USB Type-C提供的復雜性和速度，USB Type-C的價格通常會比上一代USB連接器高。然而，隨著USB C型連接器變得越來越普遍，預計成本會相應地進行調整。
不合格的USB Type-C應用
由于設計時尚，體積小和成本低，設計人員可能選擇使用USB Type-C連接器，但決定不符合USB Power Delivery標準。只要不合格電源的電壓為5 V，并且最大負載電流規格小于連接器的5 A額定值，那么使用不合格設計導致設備損壞的可能性就會很小。如果不合格的電源提供的輸出電壓大于5 USB的傳統USB電壓，則存在損壞負載的巨大風險。
USB Type-C，供電和3.1 Gen 2之間的關系
USB Type-C連接器與USB 3.1 Gen 2和USB Power Delivery緊密相關。這通常使人們對Type-C，3.1 Gen 2和USB Power Delivery概念之間的關系感到困惑。重要的是要注意，盡管這些概念相互關聯并相互補充，但它們是獨立的。設備或電源可以使用USB連接器，而不能實現USB 3.1 Gen 2或USB Power Delivery。
重要的是要注意，USB協議可以使用除指定的USB連接器以外的其他連接器來實現。客戶可能選擇利用USB數據和電源協議來利用USB已經部署的超大型開發和驗證工作，但不使用USB標準化連接器來創建專有系統。
USB供電
USB的目標之一是保持規范的舊版本和新版本之間的互操作性。 在先前版本的USB標準中，傳送的電壓指定為5V。USB Power Delivery標準允許傳送的電壓為5 V、9 V、15 V或20 V，并且功率級別最高為100W。
USB Power Delivery建立了操作協議，以確保最新USB版本中可用的更高電壓不會損壞設計用于5 V操作的舊設備。 為了防止此類損壞，USB Power Delivery要求合格的設備以最初向負載提供最大900 mA的5 V電壓。 負載與電源之間的通信可以建立更高的最大負載電流和更高的工作電壓。 如果在連接負載和電源后沒有通信，則電源配置將保持最大負載電流容量為5 V和900 mA。 如果負載與電源之間的通信在建立后丟失，則電源將安全地恢復為5 V和900 mA配置。
USB供電應用
當產品復雜且價格昂貴時，USB Power Delivery可以創建可用于為多個產品供電的單個電源的優勢將是最大的好處。 USB Power Delivery應用程序的一個示例是用于為手機、筆記本電腦、平板電腦、智能手表和耳塞充電的電源。 所有這些產品都足夠復雜，以至于可以增加與電源通信的成本和復雜性。 另外，用戶可能在他們期望為其提供功率的車輛、房間、辦公室或旅行中，但是不同功率負載的混合將很難預測。 在這些情況下，USB Power Delivery電源將與每個設備協商以提供該負載所需的正確電壓和電流配置。
雖然聲稱USB Power Delivery可以實現更快的電池充電的說法沒有錯，但它們可能會被誤解。電池充電所需的時間受電池的結構和電源的供電能力限制。如果電池的充電受充電器的功率傳輸能力而不是電池結構的限制，那么實施USB Power Delivery將縮短為電池充電所需的時間。當兩個電源的電源輸出容量相同時，與固定輸出電源相比，USB Power Delivery不會減少充電時間。
對于USB供電來說，可能不太合適的產品是那些不太復雜且價格相對較低且功耗要求相對較低的產品。較便宜的產品可能無法承受設計和制造成本，這是因為設備內置了USB Power Delivery功能，以便與電源進行通信。在大多數選擇電源為負載供電的應用中，僅根據負載需求選擇電源容量。如果指定了更高容量的電源，則電源中的多余容量將導致電源的尺寸和成本大于所需的容量。 USB供電源的供電容量必須設計為提供可配置源的最大額定功率。可以通過USB Power Delivery源或較小的Power Delivery源供電的輕負載系統將招致使用USB Power Delivery源的成本和尺寸方面的損失。
USB可編程電源
與傳統協議和USB Power Delivery協議相比，USB Programmable Power Supply協議提供了更好的電源控制。 USB電源傳輸操作協議控制著USB電源如何提供離散電壓電平，而USB可編程電源操作協議則建立了在粒度級別上控制電源輸出電壓和電流特性的能力。
USB可編程電源應用
USB可編程電源提供的一種需要對電壓和電流進行精細控制的常見應用是電池充電。在常規的電池充電器拓撲中，電壓源被施加到電池充電控制電路，并且系統的輸出提供適當的電壓和電流以對電池充電。當將電池充電電壓和電流特性標準化時，此方法效果很好，因此電池充電電路可以成為標準設計。對于需要為電池定制電壓和電流充電曲線的應用，則USB可編程電源可能是更好的解決方案。使用USB可編程電源電源，負載將監視電池的狀態并向電源提供命令，以使電池以正確的電壓和電流曲線充電。需要注意的是，當USB可編程電源配置用于電池充電時，開發團隊需要設計、實現和測試電池充電算法和電路，而當選擇標準電池充電電路時，則需要電池供應商充電電路已完成大部分或所有這些任務。
結論
USB Type-C連接器和USB Power Delivery規范對USB標準進行了重大改進。雖然實施完整的標準將允許大大增強系統，但是僅實施新標準和協議的一部分也可以實現顯著的收益。預計USB Type-C連接器將因其體積小，設計改進和連接器成本低等優點，被用于許多傳統的5 V供電應用中，負載電流要求為5 A或更小。
廣州萬浦電器有限公司專業制作轉換插頭、旅行轉換器廠家。
USB Type-C：是標準化的USB連接器；好處包括緊湊，時尚和可逆的設計。
USB Power Delivery：是一項規范，它允許負載和電源協商多個標準的Power Delivery水平。 USB Power Delivery將USB的供電能力提高到100 W，在為多個設備供電時特別有用。
USB可編程電源：是USB Power Delivery的補充規范，描述了負載和電源如何通信以達到遞增的Power Delivery級別。此功能對電池充電特別有用。
USB Type-C連接器
USB Type-C（也稱為USB-C）連接器設計是對稱的，因此可以通過任何一種方式插入，這意味著沒有右側或頂部或底部顛倒。和USB連接器設計相比，這使插頭可以更快，更輕松地插入。 使用以前的連接器設計時，要求用戶目視檢查連接器以確定正確的方向，或者通過反復嘗試的過程將連接器插入； 造成輕微的不便。 USB Type-C插頭的另一個功能是具有圓角的邊緣，這在插入插頭時具有自對準特性的優點。
USB Type-C插頭旨在提供中等水平的功率（小于100 W），并且與小插頭相關的規格使電源可以傳送到各種緊湊型電子產品。使用USB連接器進行電源和信號傳輸的一個優點是，它是一種復雜的設計，相對而言開發成本較低。這主要是由于在全球范圍內廣泛采用連接器而獲得的規模經濟。另一個優點是該系統已通過大量用戶和產品設計的驗證，這意味著該設計已證明其可靠性，并且極少出現未知操作問題的可能性。重要的是要注意，由于USB Type-C提供的復雜性和速度，USB Type-C的價格通常會比上一代USB連接器高。然而，隨著USB C型連接器變得越來越普遍，預計成本會相應地進行調整。
不合格的USB Type-C應用
由于設計時尚，體積小和成本低，設計人員可能選擇使用USB Type-C連接器，但決定不符合USB Power Delivery標準。只要不合格電源的電壓為5 V，并且最大負載電流規格小于連接器的5 A額定值，那么使用不合格設計導致設備損壞的可能性就會很小。如果不合格的電源提供的輸出電壓大于5 USB的傳統USB電壓，則存在損壞負載的巨大風險。
USB Type-C，供電和3.1 Gen 2之間的關系
USB Type-C連接器與USB 3.1 Gen 2和USB Power Delivery緊密相關。這通常使人們對Type-C，3.1 Gen 2和USB Power Delivery概念之間的關系感到困惑。重要的是要注意，盡管這些概念相互關聯并相互補充，但它們是獨立的。設備或電源可以使用USB連接器，而不能實現USB 3.1 Gen 2或USB Power Delivery。
重要的是要注意，USB協議可以使用除指定的USB連接器以外的其他連接器來實現。客戶可能選擇利用USB數據和電源協議來利用USB已經部署的超大型開發和驗證工作，但不使用USB標準化連接器來創建專有系統。
USB供電
USB的目標之一是保持規范的舊版本和新版本之間的互操作性。 在先前版本的USB標準中，傳送的電壓指定為5V。USB Power Delivery標準允許傳送的電壓為5 V、9 V、15 V或20 V，并且功率級別最高為100W。
USB Power Delivery建立了操作協議，以確保最新USB版本中可用的更高電壓不會損壞設計用于5 V操作的舊設備。 為了防止此類損壞，USB Power Delivery要求合格的設備以最初向負載提供最大900 mA的5 V電壓。 負載與電源之間的通信可以建立更高的最大負載電流和更高的工作電壓。 如果在連接負載和電源后沒有通信，則電源配置將保持最大負載電流容量為5 V和900 mA。 如果負載與電源之間的通信在建立后丟失，則電源將安全地恢復為5 V和900 mA配置。
USB Power Delivery指定的功率級別
USB供電應用
當產品復雜且價格昂貴時，USB Power Delivery可以創建可用于為多個產品供電的單個電源的優勢將是最大的好處。 USB Power Delivery應用程序的一個示例是用于為手機、筆記本電腦、平板電腦、智能手表和耳塞充電的電源。 所有這些產品都足夠復雜，以至于可以增加與電源通信的成本和復雜性。 另外，用戶可能在他們期望為其提供功率的車輛、房間、辦公室或旅行中，但是不同功率負載的混合將很難預測。 在這些情況下，USB Power Delivery電源將與每個設備協商以提供該負載所需的正確電壓和電流配置。
對于USB供電來說，可能不太合適的產品是那些不太復雜且價格相對較低且功耗要求相對較低的產品。較便宜的產品可能無法承受設計和制造成本，這是因為設備內置了USB Power Delivery功能，以便與電源進行通信。在大多數選擇電源為負載供電的應用中，僅根據負載需求選擇電源容量。如果指定了更高容量的電源，則電源中的多余容量將導致電源的尺寸和成本大于所需的容量。 USB供電源的供電容量必須設計為提供可配置源的最大額定功率。可以通過USB Power Delivery源或較小的Power Delivery源供電的輕負載系統將招致使用USB Power Delivery源的成本和尺寸方面的損失。
USB可編程電源
與傳統協議和USB Power Delivery協議相比，USB Programmable Power Supply協議提供了更好的電源控制。 USB電源傳輸操作協議控制著USB電源如何提供離散電壓電平，而USB可編程電源操作協議則建立了在粒度級別上控制電源輸出電壓和電流特性的能力。
USB可編程電源應用
USB可編程電源提供的一種需要對電壓和電流進行精細控制的常見應用是電池充電。在常規的電池充電器拓撲中，電壓源被施加到電池充電控制電路，并且系統的輸出提供適當的電壓和電流以對電池充電。當將電池充電電壓和電流特性標準化時，此方法效果很好，因此電池充電電路可以成為標準設計。對于需要為電池定制電壓和電流充電曲線的應用，則USB可編程電源可能是更好的解決方案。使用USB可編程電源電源，負載將監視電池的狀態并向電源提供命令，以使電池以正確的電壓和電流曲線充電。需要注意的是，當USB可編程電源配置用于電池充電時，開發團隊需要設計、實現和測試電池充電算法和電路，而當選擇標準電池充電電路時，則需要電池供應商充電電路已完成大部分或所有這些任務。
結論
USB Type-C連接器和USB Power Delivery規范對USB標準進行了重大改進。雖然實施完整的標準將允許大大增強系統，但是僅實施新標準和協議的一部分也可以實現顯著的收益。預計USB Type-C連接器將因其體積小，設計改進和連接器成本低等優點，被用于許多傳統的5 V供電應用中，負載電流要求為5 A或更小。
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