USB-PD - испорака на напојување преку USB
USB-PD е спецификација за брзо полнење на електронски уреди преку тековните линии на USB. USB-PD е независен од вистинскиот USB стандард. Зад ова стои идејата за универзално напојување кое е погодно за паметни телефони, таблети и тетратки.
Со паметни телефони и таблети, полнењето со напојување преку USB е нормално, дури и ако може да трае малку повеќе за таблетите. Со тетратки, полнењето преку USB практично не е можно. Со испорака на напојување преку USB, тетратките може барем теоретски да се полнат и преку USB.
Преглед: Напојување преку USB
USB-то снабдува едноставни уреди како што се глувчето, тастатурата и скенерот со рамно лежиште со напојување преку кабелските врски. Во зависност од стандардот, моќноста се движи од 500 mW, 2,5 до 4,5 и 7,5 вати. За жал, ова е обично премалку за да се снабдат USB уреди со доволна моќност. Затоа, со многу USB порти се управува надвор од дозволените вредности на перформансите.
Со цел да се решат проблемите што се јавуваат со напојувањето, беше објавена спецификација за напојување преку USB со испорака на напојување преку USB (USB-PD). Може да снабдите уред со моќност до 100 вати преку USB-C конектор. На пример, за полнење тетратка.
Преглед: напон, струја и моќност
| 5 волти | 0,1 А. | 0,5 W |
| 5 волти | 0,5 А. | 2,5 В. |
| 5 волти | 0,9 А. | 4,5 W |
| 5 волти | 1,5 А. | 7,5 В. |
| 5 волти | 3 А. | 15 W |
| 5 до 20 волти | 5 А. | 100 W |
USB PD топологија
Така што паметниот телефон може да се полни на лаптоп, а не обратно, постои дефинирана насока на проток што работи без оглед на оперативниот систем и статусот на работа. Уредите што се исклучени исто така можат да се полнат на овој начин.
За оваа цел, USB-PD обезбедува снабдувачи на електрична енергија (даватели), потрошувачи (потрошувачи) и комбинирани уреди. Тие можат слободно да се дистрибуираат во USB-дрво. Насоката на протокот на полнење и максималната моќност на профилот се договараат поединечно за секој кабелски приклучок.
Така што структурата работи и со постари уреди, приклучоците USB-A се први даватели, а приклучоците USB-B се потрошувачи. Ако ништо не зборува против, насоката на протокот на полнеж се менува автоматски.
Како работи USB-PD?
Единицата за напојување и крајниот уред преговараат за комбинација на напон и струја, а со тоа и за напојувањето (профилот). Единицата за напојување ги нуди достапните комбинации за оваа намена и крајниот уред избира соодветен профил од нив. USB-PD ја зема предвид насоката на полнење на поврзаните уреди.
Со USB кабел од типот USB-C, вклучените уреди преговараат за напон на полнење и струја на полнење преку контролниот канал (CC) на USB-C конекторот.
Со USB-C кабел со USB-PD, има чип во конекторот кој е обележан со соодветни профили за полнење. Електричните својства на кабелот се земени во предвид.
Ако вклучениот кабел не учествува во преговарање на профилите, бидејќи тоа е само едноставен кабел, тогаш преку овој кабел нема да се пренесат повеќе од 3 засилувачи. Кратките и дебелите линии се индикации за употребливи кабли за полнење.
USB PD профили
| 5 В. | 2 А. | 10 W | Стандарден профил за пуштање во работа, мали мобилни уреди, крајни уреди, паметни телефони, мобилни телефони итн. |
| 5 В. | 2 А. | 18 В. | Таблети, мали тетратки, идни крајни уреди |
| 12 В. | 1,5 А. | ||
| 5 В. | 2 А. | 36 С. | Мали тетратки, поголеми уреди |
| 12 В. | 3 А. | ||
| 5 В. | 2 А. | 60 W | Големи тетратки, хабови, приклучни станици |
| 12 В. | 3 А. | ||
| 20 В. | 3 А. | ||
| 5 В. | 2 А. | 100 W | Работни станици, центри, пристанишни станици |
| 12 В. | 5 А. | ||
| 20 В. | 5 А. |
Спецификацијата предвидува пет профили за различни намени. Профилот 1 одговара на денешните напојувања од 10 вати (5 V со максимум 2 A) и е единствениот профил што може да се спроведе со вообичаените USB кабли. За повисоките профили потребни се посебни кабли кои се дизајнирани за поголем напон и струја.
Покрај стандардниот напон од 5 волти, профилите 2 и 3 нудат и 12 волти со максимум 3 А, профилите 4 и 5 исто така нудат 20 волти со максимум 5 А (100 вати).
Забелешка: Максимум 3 ампери (на 5 волти) поминуваат низ микро USB конектори. Преку приклучоци со нормална големина (приклучоци А и Б) 5 засилувачи (на 5 волти). Во опсегот на високи перформанси, USB-PD бара поврзување на USB-C приклучок на двата краја на кабелот.
PPS - Програмабилно напојување (USB-PD верзија 3.0)
Со цел да се задржи краткото време на полнење, секој голем производител на паметни телефони спроведе функција за брзо полнење. Така што производителите не мора да развиваат своја сопствена функција за брзо полнење, има додаток за USB PD за напојувања за напојување USB-C забрзано полнење.
Верзија 3.0 за испорака на енергија преку USB е првиот официјален стандард за брзо полнење што може да ги замени комерцијалните решенија како што се QuickCharge на Qualcomm и Lightning на Apple. Брзото полнење 4.0 технички одговара на имплементација на USB-PD.
Со USB-PD 3.0, претходните профили на напојување со фиксна задача на напон и максимална струја ќе бидат заменети со флексибилни правила за напојување. Колку е поголема номиналната моќност, толку повеќе комбинации се можни.
Програмабилно напојување, PPS, овозможува напојувања преку USB не само да обезбедат фиксни нивоа над 5 волти, туку и динамично да поминуваат низ широки интервали на напон. Напојувањето го регулира напонот во фини чекори како што се бара. Постои релативно глупав контролер во паметниот телефон кој се трансформира во фиксен, предодреден однос. Таквите контролери се ефтини и исто така секогаш работат ефикасно на оптимална работна точка. Единицата за напојување континуирано одредува кој напон треба да го обезбеди.
Пример 1: Единица за напојување од 18 вати мора да ги испорача овие 18 вати како комбинација од 9 волти и 2 засилувачи. Или 5 волти со до 3 засилувачи.
Пример 2: Напојување од 50 вати може да испорача 5, 9 и 15 волти со по 3 засилувачи. Покрај тоа, 20 волти со до 2,5 ампери.
Белешка: Струи над 3 засилувачи се можни само со напојувања од 20 V од 45 до 100 вати.
Без PPS, паметниот телефон мора активно да го информира напојувањето за која комбинација на напон и струја е потребна. Инаку, се користи наставката за спецификација USB-BC (Полнење на батеријата) со само 5 V и 1,5 A. Првично, само 500 mA беа дозволени со USB 2.0. Во пракса, USB напојувањата и адаптерите на домаќините никогаш не се придржувале до спецификациите на USB 1.0, USB 2.0, USB 3.0 и USB-BC.
Проблеми со испорака на напојување преку USB
Напојувањето преку USB отсекогаш било проблематично во минатото. И тоа нема да се промени со USB-PD. За брзо полнење со USB-PD, потребни се далечински станици способни за USB-PD и кабелот мора да биде соодветен кабел за испорака на енергија.
Тешко е да се процени колку е успешно напонот и преговорите за струја помеѓу уредите и каблите од различни производители. Во пракса, ова не успева заради многу едноставни работи. Не сите домаќини, периферни уреди, центри и напојувања соработуваат едни со други. Особено, напојувањата и тетратките од различни производители обично не можат слободно да се комбинираат едни со други.
Во зависност од уредот, напојувањето и кабелот, некои уреди ќе се полнат, но потоа само бавно. Без напон над 5 волти, можни се само максимум 15 вати. Погрешен кабел е доволен за да се ограничи полнењето на само 3 ампери. Потребен е активен УСБ-кабел со електронски компоненти во USB-C приклучокот за да може да се минуваат повеќе од 3 засилувачи.
Да бидат работите уште полоши, спецификацијата USB-PD содржи некои празнини, па затоа во практика може да се појави чудно однесување. Спецификацијата не прецизира како треба да се однесуваат уредите кога снабдувањето и побарувачката на електрична енергија не се совпаѓаат. На пример, не е јасно како се однесува лаптоп кога се прави обид да се наполни со едноставно напојување на паметниот телефон.
Понатаму, останува отворено што ќе се случи ако има повеќе од еден извор на напон во USB-мрежата. На пример, две напојувања. Може да се замисли дека еден од пакетите за напојување е игнориран. Сепак, интелигентно откривање може да се замисли и за тоа дали се отстранува единица за напојување, а потоа се снабдува напојувањето од втората единица за напојување. Претпоставувајќи соодветна функција за полнење, обајцата напојувања може да се користат паралелно. Решението е оставено на производителите.
Ограничување може да биде горната граница од 100 вати. На пример, кога на лаптоп за игри му треба повеќе енергија. Во пракса, овие уреди тогаш бараат посебен влез на енергија. Дури и ако овие уреди имаат USB-C приклучоци.
За жал, овие недоследности значат дека производителите мораат да ги прошират спецификациите самоиницијативно и да користат комерцијални решенија.