USB-IF недавно выпустила пару новых спецификаций — R2.1 для Type-C и R3.1 для USB-PD. Основное обновление — это аспект «Расширенный диапазон мощности», который позволяет передавать до 240 Вт по настройкам Type-C, поддерживающим соответствующий профиль USB-PD.

Первая спецификация USB Power Delivery (USB-PD) была выпущена в 2012 году, и на протяжении многих лет она регулярно обновлялась. Первоначально основное внимание уделялось обеспечению более высоких скоростей зарядки для смартфонов и других подобных устройств (которые использовали собственные схемы зарядки или спецификации зарядки аккумулятора USB-BC). После выпуска спецификаций Type-C в 2014 году USB-PD снова стал горячей темой. В дополнение к зарядке привлекательность одного порта для ввода / вывода данных и питания — особенно с точки зрения компактных и тонких ноутбуков — привела к необходимости увеличения количества энергии, передаваемой между источником и приемником. До выпуска USB-PD R3.1 сертификаты USB-IF существовали для оборудования, способного потреблять / потреблять до 100 Вт (немного меньше в практических обстоятельствах). В недавно выпущенных спецификациях режимы в R3.0 называются «стандартным диапазоном мощности» (SPR).

USB-PD R3.1 поддерживает три модели зарядки:

  • Фиксированное напряжение
  • Программируемый блок питания (PPS) и
  • Регулируемое напряжение питания (AVS).

В схеме с фиксированным напряжением режим стандартного диапазона мощности (SPR) поддерживает 3A и 5A при 5V, 9V, 15V и 20V. Конфигурация 3A поддерживает от 15 до 60 Вт. Схема 5А требует определенного типа кабеля и может обеспечить мощность до 100 Вт. Новый режим расширенного диапазона мощности (EPR) поддерживает все комбинации напряжения и тока SPR, а также включает источник питания 5 А при 28 В, 36 В и 48 В, что позволяет поддерживать до 240 Вт.

Читайте также:
Автомобиль для Threadripper Pro

В схеме программируемого источника питания (PPS), доступной в режиме SPR, токи ограничиваются источником и заявленными возможностями кабеля. Хотя запрограммированные диапазоны напряжения соответствуют диапазонам фиксированной схемы напряжения, фактическое напряжение может варьироваться от 3,3 В до 5,9 В (для настройки 5 В), 11 В (для настройки 9 В), 16 В (для настройки 15 В) и 21 В. (для настройки 20 В) с шагом 20 мВ.

В режиме EPR модель AVS позволяет регулировать напряжение от 15 В до 28, 36 или 48 В с шагом 100 мВ в зависимости от согласованного контракта EPR. Источник и приемник должны войти в этот конкретный режим EPR, и кабель между ними также должен поддерживать EPR для включения этих новых напряжений.

Спецификации EPR учитывают безопасность, позволяя источникам уменьшаться до 5 В с помощью аппаратного сброса в случае отсутствия реакции нижестоящих потребителей. Приемник также должен поддерживать периодическую связь с источником сообщений keep-alive в этом режиме.

Кабели, поддерживающие EPR, нуждаются в обязательной электронной маркировке, указывающей на совместимость с EPR, с использованием набора битов «EPR Mode Capable». Кабели стандартного диапазона мощности (SPR) поддерживают только частичные разряды до 100 Вт. Розетки и кабели, поддерживающие EPR, требуют дополнительных механических мер для предотвращения короткого замыкания / искрения во время процесса подключения. В связи с этим обновляются механические характеристики кабелей и розеток. Возникновение дуги возможно во время операций отключения, и это смягчается разницей в длине между выводами CC и VBUS (что позволяет обнаруживать события отключения на достаточно раннем этапе, чтобы источник уменьшал ток до полного отключения). Рекомендуется использовать демпфирующий конденсатор на каждом конце кабеля, чтобы помочь с этой функцией.

Читайте также:
EVGA представляет Z490 Dark K | NGP | N Edition: создана для оверклокеров

EPR позволяет подавать до 5 А при 48 В, но сами кабели должны поддерживать до 53,65 В, а используемые конденсаторы должны быть рассчитаны на 63 В. Электронная маркировка на кабелях должна указывать 50 В / 5 А с видимыми идентификационными значками EPR для конечных пользователей.

Флеш-накопители с током более 3 А или поддерживающие операции USB4 теперь должны отвечать на запросы «идентификации кабеля» от хоста. Дополнительные ограничения / параметрические настройки были сделаны для кабелей, подходящих для операций USB4. Также были обновлены требования к сертификации для активных кабелей USB4. Теперь они должны полностью поддерживать возможности Thunderbolt 3 (включая альтернативные режимы). Поскольку эти требования к сертификации являются новыми и не содержат обновлений для пассивных кабелей, возможно, что пассивные кабели USB4, которые поддерживают все возможности при использовании с современными хостами USB4, могут не работать на полной скорости с устаревшими платформами Thunderbolt 3.

USB-PD позволил использовать один порт Type-C для ввода / вывода данных и питания. В его предыдущем аватаре это хорошо работало для мобильных устройств, таких как смартфоны и планшеты, что позволяло им даже выступать в качестве пауэрбанков. Параллельно с этим развитие полупроводников из нитрида галлия (GaN) позволило создать очень эффективное и компактное оборудование для силовой электроники.

Компактное зарядное устройство на 100 Вт GaN

В сочетании с новыми спецификациями USB-PD, обеспечивающими мощность до 240 Вт, мы скоро увидим зарядные устройства / адаптеры USB-C, способные питать настольные ПК (например, Intel NUC — даже модели, ориентированные на игры) и All-in -Он. В настоящее время в этих системах все еще используются защитные кожухи с цилиндрическими гнездами постоянного тока для питания внутренних компонентов. При наличии решения для этого неудобства такие мощные системы обязательно найдут новые приложения.

Читайте также:
Оптические компьютеры фотонно – квантового типа