硬件|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!
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 。
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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 。
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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 。
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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 。
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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 。
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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 。
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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 。
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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 。
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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 。
【硬件|从7.5W到240W USB PD快充十年豹变】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 。
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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 。
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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!
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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 。
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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 。
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也有朋友很有经验 , 直言:线材又要更新了 。
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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 。
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更有“法师”关注产业 , 认为对供应链齐全的中国厂商有利 。
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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” 。
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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 。
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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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